浅谈爆破技术在石方路基开挖中应用

浅谈爆破技术在石方路基开挖中应用

王永锟

中建二局第三建筑工程有限公司北京100070

摘要：在中国经济迅速发展的背景下，随着西部大开发、一带一路战略的实施，山区高等级公路建设也逐渐展开。山区高等级公路建设中，石质挖方路基设计不可避免，所以，石方路基开挖施工技术是高等级公路修筑的关键。本文依据作者所在项目中采用的爆破技术，简单介绍爆破施工技术在石方路基中的应用。

关键词：石质路基；爆破技术；高等级公路；应用分析

1.工程概况

由中建二局第三建筑工程有限公司基础设施分公司承建的平山至赞皇高速公路工程，位于石家庄市元氏县，地质构造多为剥蚀低山丘陵，起伏较大，山体自然坡度约20°，自然坡体稳定，地下水贫瘠，水文地质条件简单。根据工程地质调绘及钻探结果，路堑段山体主要为花岗片麻岩及强风化层组成，强风化层由机械挖掘，机械挖掘困难时，采用松动爆破，中风化花岗片麻岩块状结构，节理裂隙发育岩质较坚硬，岩石坚固性系数f=8。

2.石方路基常用爆破技术介绍

2.1光面爆破

在开挖限界的周边，适当排列一定间距的炮孔，在有侧向临空面的情况下，用控制抵抗线和药量的方法进行爆破，使之形成一个光滑平整的边坡[1]。

光面爆破在技术上采用室洞控制爆破方法，其核心是药包布置原则。包括：

（1）在任何情况下，药包布置均以最小抵抗线为设计依据；

（2）根据路堑中心挖深和宽度，进行药包分层布置；

（3）尽量对药包进行纵向或横向分集或分条布置；

（4）合理安排药包的起爆时间。光面爆破的主要参数有钻孔直径、孔间距、抵抗线、线装药量、装药结构、最后一排主爆孔与裂孔间距等。

钻孔直径（d）：一般以50mm～70mm为宜，为增加不耦合系数也可采用100mm～150mm。另外，孔深较大也可用较大的钻孔直径。

炮孔间距（a）：孔距与孔径成正比例关系，并与岩性、岩体构造和炸药类型等因素有关，即a＝mαd。光面爆破md＝10～16。同时在光面爆破中孔距与最小抵抗线W成正比，即a＝mW，一般m处于0．6～1．0之间。

线装药量q（kg／m）：q＝（0．1～0．15）KaW。

装药结构既能满足设计规定的不耦合系数值，又要尽可能保证药包爆炸后，爆能沿钻孔全长均匀分布。装药结构一般有连续装药和间隔装药两种。

2.2预裂爆破

在开挖限界处按适当间隔排列炮孔，在没有侧向临空面和最小抵抗线的情况下，用控制药量的方法，预先炸出一条裂缝，使拟爆体与山体分开，作为隔震减震带，起保护开挖限界以外山体或建筑物和减弱地震对其破坏的作用。

2.3微差爆破

两相邻药包或前后排药包以若干毫秒的时间间隔（一般为15～75ms）依次启爆，称为微差爆破，亦称毫秒爆破。

2.4定向爆破

利用爆能将大量土石方按照指定的方向，搬移到一定的位置并堆积成路堤的一种爆破方法，称为定向爆破。

2.5洞室爆破

为使爆破设计断面内的岩体大量抛掷出路基，减少爆破后的清方工作量，保证路基的稳定性，可根据地形和路基断面形式，采用抛掷爆破、定向爆破、松动爆破方法。抛掷爆破有3种形式：

2.5.1平坦地形的抛掷爆破（亦称为扬弃爆破）。自然地面坡脚a<15度，路基设计断面为拉沟路堑，石质大多是软石时，为使石方大量扬弃到路基两侧，通常采用稳定的加强抛掷爆破。

2.5.2斜坡地形路堑的抛掷爆破。自然地面坡脚a在15～50度之间，岩石也较松软时，可采用抛掷爆破。

2.5.3斜坡地形半路堑的抛坍爆破。自然地面坡脚a>30度，地形地质条件较为复杂，临空面大时，宜采用这种爆破方法。在陡坡地段，岩石只要充分破碎，就可以利用岩石本身的自重坍滑出路基，提高爆破效果。

3.本项目石方路基所采用的爆破技术

3.1爆破方法选定

本项目地形地质相对复杂，地形缓陡连续或相间、地势迂回曲折；石方路基工程数量大，占路基土石方工程数量比例也大。个别路段每公里可高达十多万立方米，占路段土石方总量的90％以上，有必要进行爆破施工和机械化作业。根据现场测量情况和工程施工要求，确定爆破高度7-9米。使用潜孔钻机钻孔，钻孔直径90mm，路堑边线布置炮孔，炮孔角度与路堑斜面设计角度一致，路中间布置倾斜钻孔，坡面角75°，三角形布孔。

爆破网路采用导爆管雷管网路，毫秒延时，孔外接力，对爆破飞石距离和爆破震动影响范围进行计算后，爆破安全距离满足安全需要。现场作业精细，优化各种参数，确保钻孔、装药、填塞、连线起爆各环节作业质量[2]。采用控制松动爆破技术，实施延时爆破，严格控制震动和飞石，重点做好爆破飞石的防护措施。

3.2爆破技术参数

炮孔直径D:根据现场施工情况，确定炮孔直径D=90mm。

布孔方式：三角形布孔。

炮孔深度L与超深h：爆破高度H=7-9m。炮孔超深：h=（8～12）d=0.8～1.2m，取h=1.0m。炮孔深度L=H/sin75°+h=8.2-10.3m。

底盘抵抗线W：W=（30～40）D=2.7~3.6m取整数W=3.0～4.0m，取W=3.0m。

炮孔间排距：孔距a=(1～2)W=3~6m，取a=3.5m。排距b=(0.8～1.0)a=2.8~3.5m，取b=3.0m。

炸药单耗q：根据试爆结果及类似工程爆破经验，确定q=0.35㎏/m3。

单孔药量Q：前排孔装药量Q=qaW1H；以后各排孔装药量Q=k?q?a?b?H；式中k—受前排孔的矿岩阻力作用的增加系数，k=1.1～1.2。

填塞长度L1:L1=(0.7～1.0)W填塞长度L1=3.0～3.7m。

3.3爆破规模

设计一次爆破长度19m，宽9m，爆破高度平均8米。根据施工现场情况，采用三角形布孔，布置3排炮孔，孔距3.5m，排距3.0m，共布置炮孔15个，使用炸药约480公斤。

3.4爆破网路

爆破网路采用毫秒导爆管雷管起爆网路。从路中间向两侧梯形顺序起爆，孔内使用MS10导爆管雷管，孔外使用MS3导爆管雷管接力传爆，导爆管长度不足用四通连接。用激发针和高能起爆器起爆。导爆管雷管采用反向绑扎，并采取岩土覆盖保护措施，防止损坏网路[3]。

3.5爆破效果

采用松动爆破，爆堆比较集中，对爆区周围未爆部分的破坏范围较小。具有安全、施工速度快等优点，爆破后只需花费少量机械刷坡，就能确保边坡平顺整齐，技术经济效益尤其显著。

4.结语

公路石方爆破施工是一项技术含量高的综合性工作，必须提高认识，根据路段地形地质、施工机具及工程整体安排等条件进行合理设计和组织施工，对加快工程进度、保证工程质量和施工安全都具有重要的意义。因此，根据工程实践总结积累经验，推广新的爆破技术和施工方法是山区高等级公路修建的一项重要任务。

参考文献：

[1]张正月.路基石方爆破方案及安全防护技术研究[J].甘肃科技,2016,32(19):85-87+137.

[2]羿士龙.高速公路石方路基爆破设计及参数控制[J].工业设计,2016,(04):109-111.

[3]陈旭东,薛二平,张力军,高文学,李世恩,叶春琳.路基石方爆破技术应用研究[J].施工技术,2014,43(23):105-108.

[4]王永光.浅谈高速铁路路基爆破施工技术[J].四川建材,2011,37(06):103-104.