浅析石方爆破技术在市政公路中的应用-职称评审

浅析石方爆破技术在市政公路中的应用

王学宏

摘 要：根据泰安开发区6#、9#路合同挖方段路基工程特点及填方段对填料要求，结合地形、地质情况及周围环境情况，山体开挖采用钻孔爆破技术，主爆孔采用深孔与浅孔相结合并逐孔微差爆破技术，边坡采用光面、预裂控制爆破技术。

关键词：爆破 控制 安全

一、工程概况及地段环境情况

1、工程概况

泰安开发区6#、9#路合同段途径约5.5KM山区，路堑中心最大挖深18.63米。分三级坡两三个平台进行开挖，路堑边坡以6米高度进行分级，每级边坡设3米宽边坡平台或碎落台，边坡坡率采用1：1.5。见下图一：

图一 路堑开挖断面图。

2、地质概况

泰安开发区6#、9#路合同段地质情况主要为：低山丘陵工程地质区，基岩裸露，岩性以石灰岩、泥灰岩为主，强～弱风化，岩质坚硬，岩层走向与路线走向夹角为50o～80o。整个路堑开挖需全部采用爆破石方机械化施工。

二、爆破方案的选择

本合同段有填方段落93区及以下路堤部分全部采用爆破开挖的石方作为填料，要求粒径不大于30cm。

根据该合同段爆破区域内地形、地质情况及爆破区周围环境情况，结合本工程对填料的要求，综合考虑块度、边坡稳定性的要求，为保证爆破时周边安全，同时减少爆破块度，改善爆破效果，控制爆破飞石对周围住宅、农田造成危害，主爆孔设计采用深孔与浅孔相结合并逐孔微差爆破技术。为满足设计及规范要求，确保边坡稳定、光滑、平整、美观，减少边坡修整工程量，边坡采用光面、预裂控制爆破技术，边坡预裂孔斜度同边坡的坡率相同。

三、爆破技术设计

1、设计原则

根据(GB6722-86)《爆破安全规程》规定，为保证爆破安全，控制飞石，满足边坡稳定、平整美观及减小爆破块度，降低大块率等要求，主爆孔采用孔内毫秒微差，倾斜眼成梅花形布孔方式，边坡采用光面预裂爆破技术，预裂孔斜度与边坡坡率相同。主爆孔与预裂孔之间设缓冲孔。

见图二、三：。

2、爆破参数选择

(1)主爆孔爆破参数的选择

①梯段高度H

泰安开发区6#、9#路合同段路堑边坡设计要求，坡级开挖高度≤6米，设在边坡范围内的主炮孔，取H=3m~6m ，中间部分的主炮孔取H=8m~10m。

②孔径

考虑到台阶高度，岩石性质及岩石走向与路线走向夹角情况，结合本单位钻机设备状况，钻孔采用孔径D=90mm的日本产沽河钻机。

③底盘抵抗线W1

根据计算公式

W1=（25~35）D=2.3m~3.2m，取W1=3.0m。

④孔距a，排距b

根据公式

a=mw1，m≥1

孔径a=3.0m，排距b=asin60°，b取2.5m

⑤炮孔超深h

当钻孔深度L＜10m时，h=(0.75~1.0)m，取h=0.9m。

⑥钻孔深度L

A、垂直炮孔 L=H+h

B、倾斜炮孔 L=1/sinα（H+h）

⑦堵塞长度L1

炮孔堵塞长度的确定，直接影响爆破安全和爆破效果。根据公式

L1=(20~40)D

当堵塞长度L1≤30D时，没有飞石，因该爆区距需保护物较远，为尽量减少顶部大块石的形成，故

L1=（20~25）D

⑧炸药单耗q的确定

根据本合同段开挖地段地质情况及岩石性质、岩石的软硬程度、炸药的性能，为确保施工安全，炸药单耗取q=0.40～0.45㎏/m3间进行调整。

⑨主爆孔单孔装药量Q的确定

由于前排孔无自由面，还需要后排孔创造自由面，在保证爆破安全的前提下，前排孔需加强装药单耗，取q=0. 5㎏/m3，后面各排按设计单耗，取q=0.43㎏/m3，准确计算出每个炮孔的装药量，根据公式，前排单孔装药量

Q前=q×a×H×W1

后排：

Q=q×a×b×H 见表一。

表一 主炮孔爆破孔网参数表



孔网参数 底盘抵抗线Wp（m） 孔距a（m） 排距b（m） 梯段高度L（m） 堵塞长度L（m） 单耗

q（kg/m3） 单孔装药量Q（kg/孔）

缓冲孔 3.0 2.0 2.0 ≤6随地形变化 2.0 0.2 ≤5.2

靠近边坡范围内的主炮孔 3.0 3.0 2.5 ≤6随地形变化 1.5～2.5 0.4～0.5 ≤19.0

路堑中部的主炮孔 3.0 3.0 2.5 ≤10随地形变化 2.5～3.0 0.4～0.5 ≤29.0

(2)光面、预裂、缓冲孔爆破参数选择

①钻机采用日本产英格索兰钻机，孔径取D=90mm。

②光面预裂孔最小抵抗线W预的确定

预裂孔最小抵抗线W预的选择，直接影响爆破安全及爆破效果。W预过大，爆破后大块率高，底盘形成石坎，需进行二次爆破且不宜施工。W预过小，安全性差，且不宜形成预裂效果，边坡平整度差。根据公式W预=K×D ，K=（15～25），取K=20，则W预=20×90mm=1.8m。

③预裂孔孔距a预=（8～12）D，取a预=0.8～1.0m。

④光面预裂爆破的线装药密度q线

根据公式

q线=k预×a预×W预 单孔装药量见表二

表二 边坡预裂孔爆破孔网参数

孔径D（mm） 孔深H（m） 孔距a（m） 堵塞长度L（m） 钻孔角度 线装药密度（kg/m）

90 3～6 0.8～1.0 1.5～2.0 1：1.5 0.27～0.65

⑤缓冲孔

为了减小主爆破孔对边坡的影响，在主爆孔与预裂孔之间，增设一排缓冲孔。使缓冲孔从较大爆破到较小爆破作用间的过渡，从而起到缓冲的作用，保护边坡稳定。缓冲孔同样也具有主爆孔作用，但其装药量仅为主爆孔正常装药量的1/3。其装药结构采用间隔装药，底部设加强药段，其结构同主爆孔，以减小底部岩体的夹制作用，不会形成底坎炮根，线装药密度取q=3kg/m，中部为正常药段，其线装密度取q=1.6kg/m，孔排距取a×b=2×2（米），堵塞长度取1.5m~2.0m，且间隔装药。

(3)装药结构设计

①主爆孔装药结构

为确保爆破中的施工安全，改善爆破效果，控制或减少飞石，根据岩石的性质，当爆孔深度为6米时，采用连续装药结构，见下图四：

 

②光面预裂孔装药结构

采用不耦合间隔装药，不耦合系数取K=3

预裂孔装药，底部1.0~1.5米长度段，装药密度为线装药密度的1.2~1.3倍。装药时，按设计的线装药密度，把φ32条状的2#岩石药卷或乳化炸药和导爆索一起捆绑在竹片上固定于炮孔中心位置。详见下图五：

 

③缓冲孔装药结构

缓冲孔，由于装药量仅为主爆孔装药结构的1/3左右，所以缓冲孔装药必须分段装药，以保证爆破后既不形成底坎炮根，又不会破坏开挖边坡的稳定。炮孔底部要适当加大装药量，见下图六：

。

(4)爆破网路设计

为了达到控制飞石，提高爆破效果的目的，使每个炮孔有良好的侧向自由面。主炮孔，采用单孔微差非电导爆管连接起爆网络。网络连接方式见下图七。边坡预裂孔，采用导爆索连接起爆网络。缓冲孔与主爆孔连接，预裂孔比主炮孔超前起爆。

四、边坡控制与效果

1、边坡控制

根据边坡设计要求和坡级高度，边坡预裂孔和缓冲孔的孔位，须采用全站仪准确定出，并标出炮孔的深度、位置，一孔一放样。按照测出的孔位，钻机准确对位。钻孔过程中，严格按设计边坡的坡率控制钻机的钻孔角度，钻孔角度须与边坡的坡率相同。每层炮孔底面，应尽量在同一水平面上。并要认真做好记录，严格准确的控制钻孔的倾角，及时准确的了解地质情况及岩石的变化程度，为确定炸药的单耗及炮孔的单孔装药量提供可靠的依据。多级台阶的路堑边坡，在边坡范围内的开挖，须分层进行爆破，自上而下分层爆破开挖。路堑中部即路槽底面宽度范围内，宜采用拉槽式梯段爆破，取梯段高度H=8m~10m，并且要预留足够的边坡保护层厚度。以保证边坡质点振动速度不超过24cm/s。最大单段齐爆药量控制在500kg内。

边坡采用光面、预裂爆破，装药量、装药结构及孔网参数，按其设计参数，并根据地质条件及岩石的软硬程度进行调整。靠近缓冲孔的主炮孔的排距和装药量，应较其它主炮孔适当减少。预裂孔应提前主炮孔起爆，其时差为：

坚硬岩石 50~80ms

中等坚硬岩石 80~150ms

松散岩石 150~200ms

为保护边坡的坡脚，禁止边坡预裂孔超深。严格炮孔的检查，检查孔位、孔深、倾角、装药量、堵塞长度是不是符合设计要求，孔内是否有堵塞，有水。要根据钻孔的实测记录，填写孔网参数表，并认真进行装药量计算。

装药时，要有明确分工，专人负责，按设计药量严格控制装药数量。每孔放一标签，标签上注明每孔的孔深、装药长度、装药结构、堵塞长度。装药过程中出现问题，应立即停止装药，及时报告，研究处理办法。加强堵塞质量，堵塞长度要严格按照设计长度进行。堵塞材料，采用钻岩粉或粘土，并分层捣实堵紧。

爆破施工控制程序

2、效果

爆破效果的好坏，主要有以下指标：

①爆破后不损坏边坡围岩，使爆破后的边坡稳定、平整、美观，且坡面半孔壁残留率不少于80%以上。

②爆破不留根坎且底板平坦。

③爆破岩块的大块率不应大于7%，或符合填料要求。

④爆破岩堆宽度合适且集中，有一定的松散度，主爆堆高度适于机械装挖，保证施工安全。

⑤安全准时、无瞎炮、无事故。

⑥经济效果和技术指标提高，成本降低。

五、安全防护措施

1、现场作业人员的安全

施工期间，现场作业人员严格遵守《爆破安全规程》中有关条款之规定。上岗前，须进行严格的岗位培训和安全教育后方能进入爆破现场操作施工。作业时一律戴好安全帽、穿工作服，工作鞋，爆破现场严禁烟火，与爆破无关人员一律不准进入爆破现场。

2、爆破器材储存与保管

泰安开发区6#、9#路合同段所用火工品全部由专业爆破器材仓库负责运输、保管；爆破时当天消耗的爆破器材与剩余的火工品严格登记管理，剩余的火工品及时入库，爆破现场不留火工品过夜。现场作业时，炸药雷管等火工品，设专人看管。爆破器材要轻拿轻放，从库中领取，退回时专人押运。

3、爆破有害效应控制

①个别飞石控制

在K5+280.00—K5+580.00段，爆破区距水泉村较近，必须严格控制飞石，做好安全防护工作。做到精心设计，科学施工，做好炮孔的检查和验收。改变临空面，控制飞石方向。同时做到装药量计算合理，随时调整装药结构，并保证堵塞质量。爆破时对靠近建筑附近的炮孔，用沙袋或橡胶编织网覆盖。

②爆破安全警戒

为了确保爆破安全，进行爆破作业必须由经过专业培训并取得爆破证书的专业人员施爆；在进行爆破前，必须明确爆破安全警戒范围，警戒范围应不小于200~300米，发出第一次警告哨后，开始断绝交通，行人及施工人员撤离警戒线。在爆破危险区边界，设立警戒哨和警告标志，并在附近的村庄，道路边缘设立警戒牌，并设专人把守。爆破起爆前后，须有明确的信号警告，并将其意义通知现场人员及当地单位、群众。起爆后，应点清爆炸数与装炮数是否相符，确认无误后5分钟方可解除警戒。若发生“瞎炮”，应按“瞎炮”处理程序进行。

同时不断改进爆破设计，选择合理的孔网参数，合理的装药结构，起爆顺序及起爆方法，加强炮孔的堵塞质量和安全防护措施。科学的施工工艺是提高爆破效果，确保爆破施工安全的重要环节。

参考文献：

[1]公路路基施工技术规范。JTJ034-95

[2]爆破安全规程 GB6722-86

[3]路桥施工常用数据手册 北京：人民交通出版社，1997.5

[4]土方与爆破工程 中国建筑工业出版社，1989

[5]泰安高新开发区6#、9#路施工图设计 泰安市城市建筑设计院

[6]工程爆破实用手册 冶金工业出版社 1999

施工技术 责编 李晓丽