多邊界條件下爆破技術在路基施工中的應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
1．2光面爆破和預裂爆破光面爆破和預裂爆破是專門針對設計開挖界面進行有效控制的爆破方法。沿爆破開挖區的設計輪廓或邊坡，以較小的間距合理布置一排相互平行的鉆孔，在孔內采用間歇或不耦合裝藥，并在開挖區主爆破之后或之前同時起爆，從而獲得符合設計輪廓、光滑平整和穩定性好的邊坡面。光面爆破和預裂爆破在技術上采用室洞控制爆破方法，其核心是藥包布置原則。包括：
（1）在任何情況下，藥包布置均以最小抵抗線為設計依據；
（2）根據路塹中心挖深和寬度，進行藥包分層布置；
（3）盡量對藥包進行縱向或橫向分集或分條布置；
（4）合理安排藥包的起爆時間。光面爆破和預裂爆破的主要參數有鉆孔直徑、孔間距、抵抗線、線裝藥量、裝藥結構、最后一排主爆孔與裂孔間距等。
鉆孔直徑（d）：一般以50mm～70mm為宜，為增加不耦合系數也可采用 100mm～150mm。另外，孔深較大也可用較大的鉆孔直徑。
炮孔間距（a）：孔距與孔徑成正比例關系，并與巖性、巖體構造和炸藥類型等因素有關，即a＝mαd。對于預裂爆破md＝10～12；光面爆破 md＝10～16。同時在光面爆破中孔距與最小抵抗線W成正比，即a＝mW，一般m處于0．6～1．0之間。
線裝藥量q（kg／m）；光面爆破q＝（0．1～0．15）KaW；預裂爆破q＝（0．1～0．4）Ka2 式中 符號同前。
裝藥結構既能滿足設計規定的不耦合系數值，又要盡可能保證藥包爆炸后，爆能沿鉆孔全長均勻分布。裝藥結構一般有連續裝藥和間隔裝藥兩種。
1．3深孔爆破深孔爆破就是炮孔孔徑大于75mm且深度在5m以上的采用延長藥包的一種爆破方法，通常有拉槽深孔爆破和臺階深孔爆破兩種。炮孔需用大型的潛孔鑿巖機或穿孔機鉆空。當用機械清方時，采用臺階深孔爆破效果更好，可以實現路基石方施工全面機械化。
深孔爆破的優點是勞動生產率高，一次爆落的方量多，施工進度快，爆破時對路基邊坡的影響比大炮小。若配合預裂或光面爆破，則邊坡穩定，爆破效果易控制，爆破時比較安全。但由于需用大型機械，故轉移工地、開辟場地、修筑便道等準備工作都比較復雜，且爆破后仍有10％～ 25％的大石塊需經第二次爆破解小。
深孔爆破梯段傾角最好為60°～75°，高度應在5m～15m之間。可采用垂直孔和斜孔兩種炮孔，孔徑通常為80mm～300mm。公路工程中以100m m～150mm為宜。超鉆長度大致是梯段高度的10％～15％。巖石堅硬者取大值。
垂直孔深度（m）： l＝H＋h斜孔的深度（m）： l＝H＋h炮孔的間距（m）： a＝MW
底板抵抗線（m）： W＝D7．85ptl KmH式中 m―――約為0．6～1．4，常取0．7～0．85； D―――為鉆空直徑，dm；p―――為炸藥密度，kg／m3；K―――為單位耗藥量，kg／m3，且K′＝K／3；τ―――為深孔裝藥系數； H―――為梯段高度，m；其余同前。
當H＜10m時，τ＝0．6；H＝10m～15m時；τ＝0．5；H＝15m～20m時， τ＝0．4。W值確定后按下式估算L值： L＝W－H?ctgα式中 L―――為炮孔與梯段頂邊緣的距離，m；其余同前。為確保鑿巖機作業安全，此值應大于2m～3m；否則，需調整 W值。
多排孔時，排的間距b可取b＝W。最后按下式計算炸藥量Q（kg）： Q＝eK′WHa式中 符號同前。
1．4微差爆破
多發一次爆破采用微差爆破技術具有減震、前發藥包為后發藥包開創凌空面進而加強巖石破碎效果、降低一次爆破堆積高度、有利于機械作業、減少巖石夾制力、節省炸藥、并可增大孔距等優點，提高每百米的炸落方量。
1．5拋擲（坍）爆破
定向爆破和松動爆破對于自然坡度較陡（＞30°），地形地質條件較為復雜、凌空面大時，采用拋坍爆破。拋坍爆破利用巖石本身的自重坍滑出路基，提高爆破效果，從而加快施工進度并降低工程造價。當路線通過波浪起伏的峽谷或雞爪地形地段、橫切山包或山嘴、凌空面較多時，采用拋坍或拋擲爆破效| 在以借為填或移挖作填地段，特別是深挖高填相間、工程量大的雞爪型地區，采用定向爆破，一次可形成百米以上至數百米路基。在軟石、次堅石路基地段，采用松動爆破技術，配合機械化施工作業，可大大提高施工效率，在堅石路段宜采用深孔技術進行松動爆破。
2 路基石方特點
2．1工程數量大，占路基土石方工程數量比例也大。個別路段每公里可高達十多萬立方米，占路段土石方總量的95％以上，占整段公路投資的65％以上。有必要進行爆破施工和機械化作業。
2．2石方工程相對集中。有利于大爆破施工和機械化作業。
2．3地形地質相對復雜，地形緩陡連續或相間、地勢迂回曲折；地質巖石也可能呈現為軟石、次堅石、堅石連續或相間。需要采用各種爆破技術綜合爆破，且裝運推機械進場有一定困難。
3 公路石方路基施工探討
通常將邊坡高度等于或大于20m的石質路塹稱為深挖石方路塹。其挖深較大、石方集中、地形復雜、施工難度大。公路部門傳統石方機械化水平較底，爆破施工隊伍技術力量較薄弱，同時受地形和地質條件制約，深挖石方路塹施工方法主要是采用淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮和普通洞室炮爆破進行。存在以下缺點。
3．1淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮等小炮開挖方法因受巖石地質條件、機械清方等因素影響較大，爆破工效低，施工速度慢，同時在地質條件不好的情況下未必能形成高大而美觀的巖石邊坡；
3．2普通洞室爆破因其技術含量低，對巖石邊坡、周圍環境都會產生較大的破壞；
3．3加大鑿巖設備投入、克服地形條件制約，在深挖石方路塹的施工中盡量使用中深孔爆破，確保快速、優質的工程效果，這一做法目前尚未達成共識。
因此，采用控制爆破技術，改變人們落后的爆破施工意識，探討深挖石方路塹的快速優質施工技術，是山區高等級公路施工中亟待解決的問題。根據多邊界爆破理論近年來在209國道和318國道恩施州改建工程、西安蘭（田）小（墑塬）二氣專用公路新建公路工程的實踐（為深孔爆破用于深挖石方路塹）及其它工程應用來看，推廣和應用石方爆破施工的快速施工方法，能加快石方施工進度并能確保山區高等級高巖石邊坡的穩定和美觀。
（1）正確確| （2）采用預留邊坡保護層、分集或分條分層布置藥包、松動或拋坍洞室控制爆破進行路塹主體方量開挖，然后至坡頂向下用挖掘機配合淺眼爆破進行刷坡和清方，能適用于各種復雜地形條件的深挖石方路塹開挖，且成本低廉。
（3）采用預裂―――洞室控制爆破相結合的方法進行深路塹石方深孔爆破或松動爆破方快速開挖，然后用挖掘機、推土機、裝載機配合自卸氣車聯合清方，效果更為顯著。
（4）利用有利地形進行定向爆破、拋坍（擲）業，對具有一定巖石厚度邊坡路塹具有顯著效果。
4 結語
公路石方爆破施工是一項技術含量高的綜合性工作，必須提高認識，根據路段地形地質、施工機具及工程整體安排等條件進行合理設計和組織施工，對加快工程進度、保證工程質量和施工安全都具有重要的意義。因此，根據工程實踐總結積累經驗，推廣新的爆破技術和施工方法是山區高等級公路修建的一項重要任務。
（1）在任何情況下，藥包布置均以最小抵抗線為設計依據；
（2）根據路塹中心挖深和寬度，進行藥包分層布置；
（3）盡量對藥包進行縱向或橫向分集或分條布置；
（4）合理安排藥包的起爆時間。光面爆破和預裂爆破的主要參數有鉆孔直徑、孔間距、抵抗線、線裝藥量、裝藥結構、最后一排主爆孔與裂孔間距等。
鉆孔直徑（d）：一般以50mm～70mm為宜，為增加不耦合系數也可采用 100mm～150mm。另外，孔深較大也可用較大的鉆孔直徑。
炮孔間距（a）：孔距與孔徑成正比例關系，并與巖性、巖體構造和炸藥類型等因素有關，即a＝mαd。對于預裂爆破md＝10～12；光面爆破 md＝10～16。同時在光面爆破中孔距與最小抵抗線W成正比，即a＝mW，一般m處于0．6～1．0之間。
線裝藥量q（kg／m）；光面爆破q＝（0．1～0．15）KaW；預裂爆破q＝（0．1～0．4）Ka2 式中 符號同前。
裝藥結構既能滿足設計規定的不耦合系數值，又要盡可能保證藥包爆炸后，爆能沿鉆孔全長均勻分布。裝藥結構一般有連續裝藥和間隔裝藥兩種。
1．3深孔爆破深孔爆破就是炮孔孔徑大于75mm且深度在5m以上的采用延長藥包的一種爆破方法，通常有拉槽深孔爆破和臺階深孔爆破兩種。炮孔需用大型的潛孔鑿巖機或穿孔機鉆空。當用機械清方時，采用臺階深孔爆破效果更好，可以實現路基石方施工全面機械化。
深孔爆破的優點是勞動生產率高，一次爆落的方量多，施工進度快，爆破時對路基邊坡的影響比大炮小。若配合預裂或光面爆破，則邊坡穩定，爆破效果易控制，爆破時比較安全。但由于需用大型機械，故轉移工地、開辟場地、修筑便道等準備工作都比較復雜，且爆破后仍有10％～ 25％的大石塊需經第二次爆破解小。
深孔爆破梯段傾角最好為60°～75°，高度應在5m～15m之間。可采用垂直孔和斜孔兩種炮孔，孔徑通常為80mm～300mm。公路工程中以100m m～150mm為宜。超鉆長度大致是梯段高度的10％～15％。巖石堅硬者取大值。
垂直孔深度（m）： l＝H＋h斜孔的深度（m）： l＝H＋h炮孔的間距（m）： a＝MW
底板抵抗線（m）： W＝D7．85ptl KmH式中 m―――約為0．6～1．4，常取0．7～0．85； D―――為鉆空直徑，dm；p―――為炸藥密度，kg／m3；K―――為單位耗藥量，kg／m3，且K′＝K／3；τ―――為深孔裝藥系數； H―――為梯段高度，m；其余同前。
當H＜10m時，τ＝0．6；H＝10m～15m時；τ＝0．5；H＝15m～20m時， τ＝0．4。W值確定后按下式估算L值： L＝W－H?ctgα式中 L―――為炮孔與梯段頂邊緣的距離，m；其余同前。為確保鑿巖機作業安全，此值應大于2m～3m；否則，需調整 W值。
多排孔時，排的間距b可取b＝W。最后按下式計算炸藥量Q（kg）： Q＝eK′WHa式中 符號同前。
1．4微差爆破
多發一次爆破采用微差爆破技術具有減震、前發藥包為后發藥包開創凌空面進而加強巖石破碎效果、降低一次爆破堆積高度、有利于機械作業、減少巖石夾制力、節省炸藥、并可增大孔距等優點，提高每百米的炸落方量。
1．5拋擲（坍）爆破
定向爆破和松動爆破對于自然坡度較陡（＞30°），地形地質條件較為復雜、凌空面大時，采用拋坍爆破。拋坍爆破利用巖石本身的自重坍滑出路基，提高爆破效果，從而加快施工進度并降低工程造價。當路線通過波浪起伏的峽谷或雞爪地形地段、橫切山包或山嘴、凌空面較多時，采用拋坍或拋擲爆破效| 在以借為填或移挖作填地段，特別是深挖高填相間、工程量大的雞爪型地區，采用定向爆破，一次可形成百米以上至數百米路基。在軟石、次堅石路基地段，采用松動爆破技術，配合機械化施工作業，可大大提高施工效率，在堅石路段宜采用深孔技術進行松動爆破。
2 路基石方特點
2．1工程數量大，占路基土石方工程數量比例也大。個別路段每公里可高達十多萬立方米，占路段土石方總量的95％以上，占整段公路投資的65％以上。有必要進行爆破施工和機械化作業。
2．2石方工程相對集中。有利于大爆破施工和機械化作業。
2．3地形地質相對復雜，地形緩陡連續或相間、地勢迂回曲折；地質巖石也可能呈現為軟石、次堅石、堅石連續或相間。需要采用各種爆破技術綜合爆破，且裝運推機械進場有一定困難。
3 公路石方路基施工探討
通常將邊坡高度等于或大于20m的石質路塹稱為深挖石方路塹。其挖深較大、石方集中、地形復雜、施工難度大。公路部門傳統石方機械化水平較底，爆破施工隊伍技術力量較薄弱，同時受地形和地質條件制約，深挖石方路塹施工方法主要是采用淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮和普通洞室炮爆破進行。存在以下缺點。
3．1淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮等小炮開挖方法因受巖石地質條件、機械清方等因素影響較大，爆破工效低，施工速度慢，同時在地質條件不好的情況下未必能形成高大而美觀的巖石邊坡；
3．2普通洞室爆破因其技術含量低，對巖石邊坡、周圍環境都會產生較大的破壞；
3．3加大鑿巖設備投入、克服地形條件制約，在深挖石方路塹的施工中盡量使用中深孔爆破，確保快速、優質的工程效果，這一做法目前尚未達成共識。
因此，采用控制爆破技術，改變人們落后的爆破施工意識，探討深挖石方路塹的快速優質施工技術，是山區高等級公路施工中亟待解決的問題。根據多邊界爆破理論近年來在209國道和318國道恩施州改建工程、西安蘭（田）小（墑塬）二氣專用公路新建公路工程的實踐（為深孔爆破用于深挖石方路塹）及其它工程應用來看，推廣和應用石方爆破施工的快速施工方法，能加快石方施工進度并能確保山區高等級高巖石邊坡的穩定和美觀。
（1）正確確| （2）采用預留邊坡保護層、分集或分條分層布置藥包、松動或拋坍洞室控制爆破進行路塹主體方量開挖，然后至坡頂向下用挖掘機配合淺眼爆破進行刷坡和清方，能適用于各種復雜地形條件的深挖石方路塹開挖，且成本低廉。
（3）采用預裂―――洞室控制爆破相結合的方法進行深路塹石方深孔爆破或松動爆破方快速開挖，然后用挖掘機、推土機、裝載機配合自卸氣車聯合清方，效果更為顯著。
（4）利用有利地形進行定向爆破、拋坍（擲）業，對具有一定巖石厚度邊坡路塹具有顯著效果。
4 結語
公路石方爆破施工是一項技術含量高的綜合性工作，必須提高認識，根據路段地形地質、施工機具及工程整體安排等條件進行合理設計和組織施工，對加快工程進度、保證工程質量和施工安全都具有重要的意義。因此，根據工程實踐總結積累經驗，推廣新的爆破技術和施工方法是山區高等級公路修建的一項重要任務。
