岩质边坡地质灾害治理中爆破技术的应用

2016-09-15刘刚

西部探矿工程 2016年1期

关键词：飞石装药量水压

刘　刚

（江苏省中成建设工程总公司，江苏南京210041）

岩质边坡地质灾害治理中爆破技术的应用

刘刚*

（江苏省中成建设工程总公司，江苏南京210041）

经济发展促使江苏省石矿开采市场空前繁荣，但过度的开采不但破坏了生态环境，而且开采山体往往遗留高陡边坡，诱发地质灾害，影响人类生活环境和安全。在连云港市连云港新海至徐圩港区公路工程采矿废弃石质高陡边坡的地质灾害治理过程中，工程环境复杂，而光面爆破、深孔爆破、水压爆破等爆破技术的运用，使整个工程安全、环保、顺利地完成。实践证明，爆破技术在大规模地质灾害治理工程中有着重要意义。

地质灾害；高陡边坡；光面爆破；深孔爆破；水压爆破

1　工程概况

1.1工程概况

项目区总体位于连云港新浦区东侧，连云港前云台山系推磨山南侧。现有路堑边坡总体是北侧陡、南侧缓。路堑附近山体东侧最高高程为160m左右，西侧最高高程为130m左右，路堑底部最低高程约为15m左右。北侧坡面分4级台阶开挖，台阶坡面高程依次为40m、70m、100m、130m，台阶宽度10m左右，坡面较陡，约65°～75°。坡面较为平整。南侧开挖面不规整。南侧坡面坡顶在调绘过程中发现有110kV高压线电塔。

1.2区域地层

据我院完成的徐新路勘察成果，边坡区的地质特征如下：第四系土层坡体第四系坡积物，土性主要为可塑—硬塑状粉质粘土层，黄色、褐黄色，含少量砾石，局部夹碎石或滚石，薄层状分布。基岩据地面地质调绘及钻孔揭示，线路区基岩为中—晚元古代云台组区域变质岩系。路线区域以片麻岩为主，片理明显，倾向110°～130°，倾角30°～45°，对线路北东一侧坡面有不利的影响，岩体中发育绿泥片岩夹层。

1.3地质构造

项目区位于一级构造单元秦岭造山带之武当—大别隆起区的东延部分—苏胶隆起之上，区域构造线走向主要为北北东—北东东。韧性剪切带、褶皱及中新生代脆性断裂发育，多期叠加作用明显，面线构造种类较多，属于复杂构造变形区。在基岩中，线性强变形带与透镜状弱变形域交织分布，形成不均一变形，变形与变质作用关系密切。本项目近场区无第四系活动性断裂存在。

2　施工方案选择

2.1工程难点及治理原则

（1）工程难点：①环境复杂。南侧坡面坡顶在调绘过程中发现有110kV高压线电塔，靠近铁塔区域需进行控制爆破，确保安全。②边坡高陡。开挖高差70～165m，原先石场不规则开挖，导致边坡陡峭，部分有倒坡现象。③翻台难度大。受矿区地势所限，无法修建缓坡运输道路，车辆无法上山装运，只能采用挖机翻台，开挖高度高，翻台工作量大。④治理路线长。坡顶线长3130m。⑤治理面积广。整个边坡治理面积约21.7×104m2，除了机械清理最终边坡外，还需人工清理浮石，保证边坡安全稳定。⑥治理区靠近村庄，爆破施工给村民带来不便。村民以环保和爆破危害为理由经常到工地妨碍施工。

（2）治理原则：①确保边坡安全，消除现有地质灾害隐患，避免产生次生灾害。②安全第一的前提下，尽量避免造成新的环境破坏。③地质灾害与生态治理基本提供修建公路必须的路堑断面（兼顾远期规划断面），同时消除地质灾害隐患，彻底解决徐新公路通车后的安全问题。

2.2施工方案的确定

边坡的地质灾害治理施工首要任务便是修坡施工，常用的方法有人工、机械和爆破施工。人工和机械施工适用于面积小、工程量小的低矮边坡。大部分需治理的边坡高陡，人工和机械施工不便，且机械施工成本高、进度慢、粉尘多、噪音大，不适合长时间施工。因此高陡边坡采用爆破施工更加合理便捷，尤其是在大方量的修坡施工中，爆破施工的优势显得尤为明显。在爆破技术日新月异的今天，完全可采用可控制、可防护、更精细的爆破施工技术，达到高质量、高安全、高进度、低成本和低污染的高效环保施工目的。

依据治理边坡地质灾害工程的原则，针对本工程施工难点，并综合各方法进行比较，最终选择爆破作为主要施工方法。通过多次召开现场会议，组织有关专家设计爆破施工方案，最终采用复杂环境深孔爆破和水压爆破相结合的总方案，边坡采用光面爆破的方法进行施工。

3　爆破设计及参数

3.1复杂环境深孔及深孔水压爆破参数

在台阶高度选定、炮孔参数选择与计算、炮孔装药量计算和起爆网路设计等方面，深孔水压爆破与复杂环境深孔松动控制爆破是完全一致的，所不同的仅仅是炮孔装药量和装药结构，即将深孔松动控制爆破计算的炮孔装药量减少20%左右作为深孔水压爆破炮孔装药量；往炮孔中一定位置注入一定量的水，用含有一定水分的土填塞炮孔。所以深孔水压爆破设计与深孔松动控制爆破设计可以说是一样的。

3.1.1爆破参数

对于外侧一列炮孔和中间一列炮孔，H=10m、a= 3.5m、b=2.5m，暂取炸药单耗q为0.35kg/m3，则每个炮孔装药量为Q=qabH=30.6kg。

内侧一列炮孔，通常孔深4～4.5m，如按此计算，台阶高为4.0m，取炸药单耗q为0.30kg/m3，则每个炮孔装药量Q=10.5kg。炮孔布置如图1所示。

深孔水压爆破每个炮孔装药量比深孔松动控制爆破减少约20%，则外侧与中间的炮孔装药量为Q= 24.5kg，内侧炮孔装药量为Q1=8.4kg。装药结构如图2所示。

3.1.2起爆网路设计

仅以外侧、中间和内侧3列炮孔为例，其起爆网路设计为中间一列炮孔均装同一段毫秒雷管，内侧一列炮孔也装同一段毫秒雷管，但要比中间的一列炮孔高2个段别；外侧一列炮孔也装同一段毫秒雷管，但要比内侧高出2个段别；炮孔外用同一段毫秒雷管把每一排炮孔伸出的导爆管并联后再串联，炮孔外同一段毫秒雷管段别可以选择与外、中、内一列炮孔相同段别，此种起爆网路即为常用的同列同段炮孔外等间隔控制延时起爆网路。

3.2光面爆破设计

为了坡面的完整性和可观赏性，以及方便后期绿化施工，使用光面爆破修造边坡。上部坡面开挖时，光面爆破炮孔间距1.0～1.2m，钻孔时用标尺精确控制角度、拉线控制方向。装药结构采用了不耦合装药，不耦合系数2～3。药包用Ø32mm小药卷，捆绑在长度大于炮孔深度的竹片上，孔内采用导爆索连接。起爆前仔细检查导爆索连接角度、网路连接，保证可靠起爆。

4　爆破安全

4.1爆破振动

南侧坡面坡顶110kV高压线电塔及附近村庄，施工时必须防止电力铁塔及民房因爆破振动基础松动而倒塌。施工前现场勘查了地形和环境条件，采用复杂环境深孔爆破和水压爆破技术，个别区域采用城镇浅孔爆破。靠近铁塔爆破时，根据“密打孔、少装药、弱爆破”的原则，为保证铁塔安全，距离铁塔50～100m的区域采用城镇浅孔爆破的方法分层开挖。距离铁塔100m处安全用药量为178kg，本设计中10m孔深的单孔药量为30.6kg，100m处可5孔同段起爆，所以距离铁塔100m外采用深孔爆破较安全，可有效控制飞石。

4.2飞石防护

爆破施工对电力设施的影响还包括爆破产生的飞石危害。有效控制爆破飞石，除应合理选择爆破参数及抵抗线方向，为防患于未然，还应采取以下措施进行防护：

（1）为防止飞石过高，增加孔口填塞长度，孔口用废旧橡胶类输送带和沙包进行覆盖防护，对爆破薄弱部位再用荆笆、草帘和装土的编织袋压实。因水压爆破本身药量较小，采用一般覆盖防护后基本可消除飞石的危害。

（2）注意最小抵抗线方向，不应朝向电力铁塔和高压线。尤其在铁塔附近爆破时，要控制好孔口的填塞质量，严格按照设计进行填塞，防止填塞长度过短，造成个别飞石砸向铁塔及高压线。

（3）在环境复杂、飞石防护要求较高的情况下，在覆盖防护之上还可采用离空防护措施。采用尼龙网（网孔2～3cm），悬撑在单位爆破区域上方进行防护，离空高度一般在2～3m，防护网范围应大于单位爆破区域，效果很好。离空防护示意如图3所示。