公路石方爆破施工技术

2011-06-13安银萍

山西建筑 2011年22期

安银萍

0 引言

爆破技术发展的较为成熟，广泛应用于石方爆破、建筑物拆除等。公路石方开挖一般采用爆破的方法施工。山区公路由于地形受到限制，线路难免会近距离穿越村镇、建筑物等，和人烟稀少地区相比，土石方爆破有害效应较大，因此爆破飞石，尤其是爆破震动要求控制极其严格，稍有不慎，飞石和爆破震动就会对附近居民造成财产损失和建筑物损毁，将会引来不必要的外界施工停工干扰，需进行专门爆破设计，以避免飞石距离过大、震动过大等。

1 工程概况

四川某公路工程四合同段石方总数量为259019 m3，边坡刷方高度为48 m，山体表面3 m～4 m为堆积的亚粘土层，下伏强风化泥岩夹砂岩，地面原始坡率40°～60°;采用不同的坡率进行放坡，分别为:1∶1.25(全～强风化石质边坡，坡高 10 m)、1∶0.5(石质边坡，坡高15 m)。边坡在开挖时必须保证平整、光滑，在坡率变化处过渡一定要圆顺，不得有较大的凹凸不平和突变，并及时对边坡进行防护。每级平台之间设置内倾的边坡平台，平台宽度为3.0 m，坡脚处留1.0 m的碎落台。

此段线路高程高于附近民居，山体顺民宅方向倾斜，爆破飞石容易向民宅方向飞出，爆破条件受限较大，防护重点是道路下方的大桥村。爆破点与民宅最近距离约37 m，村内有民宅约100栋，大部分为砖结构且年久失修，抗震能力较差。

2 石方爆破设计

2.1 爆破方案

本工程爆破方量大，爆破工期短，单纯采用浅眼爆破难以达到施工进度要求，而采用大孔径爆破其周边条件又不许可，因此选取适合本工程施工的爆破方案:大直径深孔控制爆破，边坡采用光面爆破，并且严格控制飞石距离和爆破震动。爆破器材的选择:雷管:8号雷管、1段～15段非电导爆雷管、1段～15段电雷管，炸药:乳化炸药(φ22，φ32，φ66，φ100)、铵油炸药(粉状、粒状)，传爆线:1650 m/s塑料导爆管、6600 m/s导爆索。

2.2 深孔钻爆参数设计

露天台阶深孔爆破参数见图1。

2.2.1 钻孔直径的确定

根据设计梯段台阶高度、石块粒径、满足挖装效率等要求以及我公司现有的钻孔设备情况，选用钻孔效率高、倾斜及垂直度易控制、精度高的液压潜孔钻机。分别选用钻孔直径为76mm～115mm的钻机、76mm～148mm的钻机、38mm～42mm人工手持风钻钻孔。

2.2.2 钻孔方法、台阶高度H和超深l'的确定

根据对现场的实地考察，采用倾斜钻孔法。爆区距被保护建(构)筑物距离大于80 m时采用台阶高度为10 m，Ф=76mm～148mm的钻头进行钻孔。

超深l'=(0.10～0.35)WO，对于软岩取小值。根据爆破经验公式计算简化为如下超深计算公式:

2.2.3 底盘抵抗线WO

其中，d为炮孔直径，mm;KX为系数，与炮孔倾角、岩石硬度有关。对坚硬岩石取小值，反之取大值。

2.2.4 炮孔间距a和b的确定

孔距a=m·WO，其中，m为炮孔密集系数，一般取0.8～1.2;

排距 b=(0.8 ～1.0)a。

2.2.5 钻孔深度L的确定

爆区距被保护建(构)筑物距离大于80 m时，工作台阶高度H=10 m或根据现场开挖高度确定，按经验公式简化的超深计算l'取 0.1H。

2.2.6 单位体积耗药量q的确定

单位体积耗药量q与岩石特性、炸药性质、块度有关。根据我们多年的爆破施工经验，单位体积耗药量应在0.45 kg/m3～0.65 kg/m3之间选择较为合理。

2.2.7 孔边距B的确定

孔边距是炮孔中心到台阶坡顶线的距离，它的大小与岩石性质有关。为确保穿孔设备作业安全，通常要求炮孔中心到台阶坡顶眉线有一定的安全距离，即孔边距B=2.5 m～4.5 m，孔径大取大值。

2.2.8 装药量计算公式

通常用体积原理计算。

前排孔:Q=q·WO·H·a。

后排孔:Q=q·a·b·H。

其中，WO，H，a，b均以 m计，单孔装药量Q以kg计。

2.2.9 装药长度I和堵塞长度h'及装药结构的确定

装药长度I与孔径、装药密度有关，实际装药长度要小于孔深，保证足够的堵塞长度h'。一般堵塞长度h'=(0.7～0.8)WO或(20～40)d(d为炮孔直径)。

根据现场实际情况决定爆破装药量。

堵塞材料采用带砂性的石粉、石屑或半干半湿的粘土。

装药结构:采用连续装药。在岩体破碎带与断层节理发育的交汇处采用分段装药，可以减少爆破能量的泄漏。

当装药长度偏低，药柱集中在炮孔的下部，上部将产生大块。为了保证破碎质量满足业主对块度的要求，可分两段装药，上段装30%～40%，下段装60%～70%，中间一段不装药，采用空气层或惰性物质(岩粉、砂子等)间隔。如果下部有水或雨天施工，可改用小直径的乳胶炸药，乳胶炸药密度取1.2。

2.2.10 炮孔布设及起爆方式

炮孔布设采用梅花形布孔，起爆方式采用斜线微差挤压起爆。这种起爆方式由于爆区自由面前存在先期爆破堆积的部分岩碴，使得压缩波部分能量得到反射，另一部分能量透射到先期的堆石体中，由于堆石体的存在使得应力波的作用时间增加，从而延缓了岩体中裂缝的形成，达到了岩石破碎的效果，同时又能减少飞石。

另外，由于微差间隔时间的作用，从而使得抛散过程中的岩块又有相互碰撞的机会，得到补加的破碎使得岩石块度降低再次得到保证。微差间隔时间大于25 ms。

2.2.11 起爆网路设计

为有效确保爆破达到GB 6722-2003安全震动速度和控制飞石的要求，爆破网路起爆采用孔内高段非电毫秒雷管、孔外低段非电毫秒雷管进行孔外延时，使爆破微差间隔时间增加，避免爆破震动波的叠加和控制飞石距离。

3 爆破有害效应的控制

3.1 爆破震动

在爆源与被保护物之间钻防震孔、挖防减震沟槽、采用预裂爆破形成预裂减震缝;避免孔间殉爆;布孔时使孔距大于排距，爆破网路敷设时采用斜线起爆;控制合理超深;建立信息反馈制度，做到每次爆破进行爆破地震监测，不断优化爆破参数，通过试验选取适当的单位耗药量。

3.2 飞石

个别飞散物的最小安全允许距离200 m，在实地爆破警戒时，警戒位置距爆区不小于300 m，做好爆破安全警戒和爆破时清退场工作。在距施工范围线100 m以内建(构)筑物，在离建(构)筑物10 m～20 m必须沿周边设置高不低于15 m的钢管排架安全防护网，以免个别飞散物产生危害。

炮孔装药连线完毕后，孔口覆盖砂土袋、铺铁丝网、铺竹芭、压砂袋，所有覆盖材料均应超出周边炮孔1.5倍孔距距离，以防飞石侧面飞出。炮响后至少15 min，爆破员进入爆区检查，确认安全后，人员设备方可进入作业区。严格控制最小抵抗线大小，一般最小抵抗线取钻孔直径的30倍;改变最小抵抗线方向，使最小抵抗线方向避开被保护建(构)筑物;断层、软弱带、张开裂隙、成组发育的节理、覆盖层等地质构造，间隔堵塞，防止过量装药;避免单耗失控、炮孔过浅，药包起爆顺序不当;保证堵塞长度和质量。合理的爆破延期时间，避免前排带炮造成后排最小抵抗线大小与方向失控。