丹霞地貌砾岩夹红砂岩边坡光面爆破施工技术

江来云（中铁五局集团机械化工程有限责任公司，湖南 衡阳 421001）

丹霞地貌砾岩夹红砂岩边坡光面爆破施工技术

江来云
（中铁五局集团机械化工程有限责任公司，湖南 衡阳 421001）

本文介绍了丹霞地貌地区砾岩夹红砂岩地段路堑边坡的光面爆破施工，通过以普通路堑爆破参数为基础，根据爆破后的效果进行分析，不断调整和优化爆破参数，确定出合理的主要爆破参数，保证边坡的光面爆破效果。

丹霞地貌；砾岩夹红砂岩；光面爆破；施工技术

1 工程概况

我公司承建的衡茶吉铁路位于湖南省株洲市浣溪镇境内，施工里程为DK90+100～DK100+800长10.7km，线路经过地区为丹霞地貌地区，山体陡峭，自然坡度为30度～80度，山顶表层覆土0m～0.5m，植被茂盛，四周光秃，路堑段多位于半山腰间。

2 工程主要地质情况

路堑地段表层为第四系全新统冲洪积粉质黏土，出露白垩系上统砂岩、砾岩。砾岩为紫红色，砾状结构，颗粒成分主要为砂岩、石英岩，粒径一般2mm～10mm，部分粒径可达10mm～40mm，泥钙质胶结，厚～巨厚层状构造，属易软化岩石。砂岩为紫红色，中细粒结构，含砾，泥钙质结构，厚层状构造，属易软化岩石。

3 工程施工难点

3.1 钻孔深，成孔难

丹霞地貌地区的砾岩、红砂岩属于软质岩，路堑边坡设计坡率较缓（设计为1：1或1：1.25、1：1.5三种坡率）；且红砂岩、砾岩呈层状交错分布，形成夹层；同时边坡平台高度较高，一般为10m，换算成斜孔长为14m～18m，必须一次爆破一个台阶高度，分多次爆破在边坡中间易形成30cm～50cm的错台。

3.2 岩层不均匀状态下的坡面平整度难于控制

因每级台阶高度较大、且岩层分布不均匀，坡面平整度难于控制。

3.3 没有现成的光面爆破设计

丹霞地貌在全世界的分布既独特又稀少，是近代在中国发现并命名的，主要分布在我国的广东、福建，在国外很少有人熟悉。由于这种地质主要出现在较为偏远的山区，因此对丹霞地貌地区（砾岩、红砂岩）挖方边坡控制爆破施工技术的研究基本没有。

4 边坡光面爆破参数设计

参照一般路堑边坡爆破经验公式，结合现场实际情况，首先计算各爆破参数，通过对试爆后的效果进行分析，然后调整和优化爆破参数，达到较佳的爆破效果。将试爆参数绘制的出半孔率与光爆孔孔距、最小抵抗线、线装药密度关系曲线图，推断出光面爆破参数，爆破参数结果如下：

4.1 孔径D

炮孔的孔径主要取决于钻机的类型，采用三角架钻机进行钻孔，φ90mm钻头，成孔直径为φ=100mm 。

4.2 台阶高度H

根据设计图纸，每一级平台高度为8m～12m，平台宽2.0m，台阶高度与平台高度相同。

4.3 最小抵抗线Wg

Wg=1.5m～1.9m时，坡面半孔率较好，Wg=1.6m时，光面爆破效果最佳。

4.4 孔距ag

ag＝0.9mm～1.2mm时，坡面半孔率较好，边坡光面爆破效果最佳。

4.5 线装药密度qg

qg=300g/m～440g/m时，坡面半孔率较好，取340g/m边坡光面爆破效果最佳。

4.6 炮孔深度L

L=（H+h）/sinα（m）；

H——台阶高度（m）；

h——炮孔超深值（m），取0.4m；

α——边坡坡度角（°），即钻孔角度。

4.7 炸药种类

采用φ32mm的2号岩石硝铵炸药或2号岩石乳化炸药。

4.8 装药结构

采用φ90mm钻头钻孔，成孔直径一般为φ100mm，孔药卷直径φ32mm，不耦合系数λ=100/32=3.1。

4.9 装药方式

采用间隔装药。

4.10 不耦合系数

一般控制在2～5之间。

4.11 炮孔堵塞长度： L=0.8～1.2m。

4.12 底部加强装药段

为克制底部岩石的夹制作用，底部采用加强装药，加强倍数及结构主要与孔深有关。参照表1使用：

4.13 钻孔角度

与边坡坡率相同。

4.14 孔内外连接

采用先串联、后并联的连接方式。为保证光爆孔同时起爆，孔外采用导爆索连接。光爆孔与主爆孔同次起爆时，应注意滞后时间：光爆孔滞后主爆孔50～150ms，可通过计算，在导爆索靠起爆方向连接高段位毫秒雷管解决时差问题。

4.15 起爆方式

一般采用电雷管连接、加起爆药包后，用电起爆器引爆。

5 光面爆破施工方法

5.1 测量放样

清表后，根据设计图纸准确放出该段边坡的开挖线。

5.2 布孔

根据爆破设计方案中孔、排距和光爆孔的孔距现场布孔，采用竹片桩或钉子标出炮眼位置。用水平仪测量出每个孔位的标高。根据平台标高，计算出每个炮眼的垂直钻孔深度，光爆孔钻孔深度根据边坡坡率进行换算。超钻深度按0.4m考虑，并计算出的每个孔的实际钻孔深度，实际钻孔深度=计算钻孔深度+超钻值。

5.3 钻孔

要求做到：“对位准、方向正、角度精”；并满足：钻孔深度误差≤2.5%的炮孔深度、孔口位置偏差≤1倍炮孔直径、方向误差≤1°。根据布孔的准确孔位、钻孔深度进行钻孔。钻孔前，清除孔位周围的松土、浮渣。主爆区进行垂直钻孔。光爆孔的钻孔，根据布孔点位钻机准确就位，在点位的法线上用坡度尺、水平尺根据边坡坡率定出钻杆位置，调整钻杆角度；并根据相邻孔连线确定法线方向，吊锤球定出钻孔的法线方向，直到钻杆的坡度、孔位、法线方向均满足要求后方可进行钻孔。每个孔钻完后，用稻草把塞好，将孔周围的钻渣清理干净。并做好钻孔施工记录。

5.4 装药

装药前，对全部炮孔进行查验，着重检查炮孔的最小抵抗线、孔深、孔排距等，与设计有无变化，并根据检查结果调整装药量。并吹净孔内的残渣和积水。主爆孔采用φ80的2#岩石乳化炸药连续装药。光爆孔装药采用φ32的2#岩石硝铵炸药间隔不耦合装药。装药时两人一组，采用黑色胶布将炸药和导爆索牢固固定在竹片上，将绑有炸药的竹片缓慢放入孔底，应使竹片贴靠在边坡侧的孔壁上。为克制光爆孔底部岩石的夹制作用，底部用药量增加。加强段装药根据设计确定。

5.5 堵塞

主爆孔堵塞采用粘土分层回填，直径小于孔径的干木杆（或竹竿）进行捣实。堵塞时，炮泥中的大颗粒石子清理干净，炮杆不得损伤毫秒雷管的导爆管。光爆孔堵塞堵塞前，轻轻将竹片抬起，背面塞入水泥纸或稻草把（起缓冲作用），药卷顶部用水泥纸或稻草塞紧（防止回填土落入孔内及将药卷振落），其上分层回填粘土，并捣固密实。

5.6 网络连接及引爆

采用先串联后并联的方式进行连接。接头采用黑色胶布缠牢固。起爆时采用电起爆装置进行引爆。

5.7 安全警戒

按设计确定的警戒范围进行警戒。从爆破器材到达爆破区域开始，警戒人员从爆破区域开始往外进行警戒。各警戒点之间、与指挥台之间采用对讲机进行联系。警戒信号采用三响制。

5.8 爆破后边坡开挖

进行边坡开挖时，专人负责指挥挖机，轻轻将爆破后边坡土刷下，不得伤及边坡。

6 安全距离计算

6.1 爆破地震安全距离

爆破地震安全距离计算公式：

R=（K/V）（1/a）*Qm

式中：

R—爆破地震安全距离（m）；

Q—秒差或微差爆破最大一段所有炸药量（kg）；

V—地震安全速度（cm/s），根据爆破振动安全允许标准，取2.5cm/s；

m—药量指数，取1/3；

K、a—与爆破地形、地质等条件有关的系数及衰减系数，根据此处岩性及以往的施工经验，取K=300，a=1.9。

6.2 爆破飞石距离

飞石飞散距离按下经验公式进行计算：RF=40d/2.54。

式中：

RF—飞石飞散距离（m）；

d—炮孔直径（cm）。

6.3 爆破冲击波安全距离

采用公式如下：

R=K*Q1/3（m）

式中：

Q——最大一段装药量（kg）；

K——系数取25。

6.4 警戒距离

依据《爆破安全规程》规定：深孔台阶爆破安全距离为200m，浅眼爆破为300m。

表1

表2

表3

7 光面爆破质量要求

根据《铁路路堑光面（预裂）爆破技术规程》（TB10122-2008）质量验收要求：半孔率、坡面平整度和边坡坡率为光面爆破质量验收指标的主控项目，坡面观感为一般项目。

7.1 主控项目质量验收监测数量和检测方法

7.1.1 半孔率（即半个炮孔痕迹）

检测数量：按不同的地质地段（或同一地质区每100m分2段）分别进行统计计算。

检测方法：采用观察、米尺测量手段检测，尺量误差应小于0.2m。

7.1.2 坡面平整度和边坡坡率

检测数量：每开挖层每100m等间距检测6个断面，检测断面在两个残留炮孔中间。

检测方法：在确定的检测断面前方架设全站仪，从坡脚开始垂直向上每隔1m测量一个坡面坐标，计算出坡面平均坡率φ为边坡坡率；再根据平均坡率线计算各测点的偏差，即坡面凹凸差，凹限取正值。凸起取负值。

7.2 主控项目质量标准

7.2.1 半孔率

7.2.2 坡面平整度

坡面平整度（凹凸差）＜±150mm为合格。局部地质原因的超标凹凸差，据实确定。

7.2.3 边坡坡率

7.2.3 一般项目

光面炮孔残留的半孔壁面上没有明显可见的爆震裂缝，坡面观感达到稳定、平整、美观的要求。

结语

根据光面爆破所取得的各种技术参数，在本项目管段所有路堑边坡施工中进行了推广应用，取得非常好的效果。路堑挖方清理到基岩面发后，逐段从上到下分级进行光面爆破，爆破时根据不同的台阶高度或清表后原地面到平台高度，一次爆破到平台或路基面。在爆破过程中，如平台高度较小、坡率较陡，钻孔进度较快、坡率容易控制，爆破效果更好。

[1]史雅语，金骥良，顾毅成.工程爆破实践[M].安徽：中国科学技术大学出版社，2002.

[2]何广沂.工程爆破新技术 [M].北京：中国铁道出版社，2000.

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