預裂爆破技術在公路石質路塹開挖中的應用

朱金福

預裂爆破是按照設計的開挖邊線按適當間隔排列炮孔,在沒有側向臨空面和最小抵抗線的情況下,用控制藥量的方法,使預裂炮在主炮之前起爆,預先在設計邊線炸出一條裂縫,使擬爆體與山體分開,這條裂縫在開挖區爆破時能反射爆震波,作為隔震減震帶,從而在主要開挖區爆破后形成一個平整的開裂面,控制對圍巖產生破壞性影響。此項技術可避免產生大量飛石,減少對周邊的干擾。

1 工程實例

1.1 工程概況

K7+133～K7+390段路塹屬于石炭系地層,巖性為灰色、灰白色中厚層狀灰巖、夾角礫狀灰巖,弱風化。本段挖方深約為24 m,挖方量4.2萬m3。分三級坡進行開挖,每級坡垂直高度 H=8 m,設計邊坡比為1∶0.75和1∶0.5兩種。

1.2 預裂爆破參數

1)鉆孔布置見圖1。

a.鉆孔直徑 d:選用YT-24型氣腿式鑿巖機鉆孔,孔徑 d=42 mm。b.鉆孔深度L:預裂孔:L1=H/sinα=8/sinα=10 m。輔助孔:L2=0.5H/sinα=5 m。緩沖孔:L3=6.5 m。主炮孔:L4=H+0.5 m=8.5 m。c.炮孔間距a:根據原蘇聯E?H?庫圖諾夫所著《爆破工作指南》一書中的鉆孔間距理論計算式有:a=22dι?Ks?Ky=22×0.038×1×1.15=0.96 m。其中,dι為藥包直徑;Ks為擠壓系數,本例中在臺階或斜坡上作業,松動孔超過3排,這里取Ks=1.0;Ky為地質條件系數,本例水平巖層及地質構造平面與裂隙相吻合,取 Ky=1.15。

2)裝藥量。裝藥密度:根據巖石極限抗壓強度和炮孔間距計算,間隔捆裝在竹片上或間隔裝在塑料管內之后,再裝入炮孔,裝藥結構見圖2。

3)堵孔。孔口用大塊炮泥堵塞,炮泥以粘泥為宜,有較好的塑性,炮泥為長10 cm～15 cm圓泥條,一節節填塞,堵塞要輕搗密實。

4)起爆方式。不得用力擠實,保證其堵塞質量和長度,采用導爆管連接孔內各藥卷的普通雷管,依靠塑料連接插頭使之成為導爆管單元,采用普通雷管綁扎在成束導爆管上,普通電雷管起爆激發導爆管同時起爆。

1.3 主炮孔爆破參數

1.3.1 炮孔

炮孔布置見圖1。

1)炮孔直徑 d0:采用YT-24型氣腿式鑿巖機鉆孔,d0=42 mm。

2)炮孔方向和炮孔深度L0:為便于鉆孔,主炮孔采用垂直打孔,梅花形交錯布孔,由于底部抵抗線很大,為防止出現根底,影響爆破質量,主炮孔每孔需超深0.5 m,取 L0=8.5 m。

3)炮孔間距 a0:根據理論計算公式為:a0=mk?wk。其中,a0為周邊眼間距,a0=1×2=2 m;mk為周邊眼密集系數;wk為周邊眼最小抵抗線,取wk=2 m。當 mk=1時,爆破時,預裂眼之間的裂縫形成較好,巖石較精確的沿預裂眼裂開,巖面清晰,在圍巖上的半面眼痕清晰。

4)炮孔排距:b0=(0.8-0.9)a0=1.6～1.8;取 b0=1.8 m。

1.3.2 裝藥

1)單位裝藥 q0:單位裝藥量一般為0.1 kg/m～0.2 kg/m,由于山體有裂隙發育,取q0=0.15 kg/m。

2)每個炮孔裝藥量Q0:

3)裝藥結構見圖3。

1.3.3 堵塞

堵塞長度不得小于0.8wk,即1.6 m。

1.3.4 起爆方式

采用普通電雷管激發導爆管,同時起爆。

1.4 爆破施工工序

測量定位→炮位設計、布孔→鉆孔→炮孔檢查與廢渣清除→裝藥(填寫檢查表及裝藥量,并現場簽認)→安裝引爆管線→布設安全崗和施爆區安全人員→炮孔堵塞→炮孔覆蓋→撤離施爆區→起爆→清除瞎炮→解除警戒→測定爆破效果。

1.5 起爆順序

預裂爆破起爆順序:起爆預裂孔→起爆主炮孔→起爆緩沖孔→起爆輔助炮孔。

1.6 施工注意事項

1)施工前必須準確測定出設計邊坡線和預裂孔的位置;施工中,要切實掌握好鉆孔方向、角度和深度,各預裂孔應相互平行,孔底應落在同一水平面上;預裂孔的角度應與設計邊坡坡度一致。2)預裂孔的裝藥量一般應根據計算裝藥量先做試驗,以求得合理的裝藥量及裝藥集中度。3)預裂炮孔要同時起爆,以保證其良好的光面效果。4)施工中,必須嚴格執行國家有關爆破安全規程,并注意控制同段起爆炸藥用量,以確保安全施工及爆破安全。

2 預裂爆破技術的優點

工程實踐表明,預裂爆破技術的優點主要體現在以下幾個方面:1)能保證邊坡的穩定和坡面平整的要求。2)可使爆破地震效應和空氣沖擊波以及飛石作用降低。3)預裂面的周邊輪廓成型規整,基本沒有超炸或欠炸現象,減少邊坡修整的工作量。4)能消除邊坡上的危石、浮石,有利于施工安全和工后運營、行車安全。

3 結語

隨著高等級公路的建設,西部大開發戰略的實施,西部公路建設將面臨越來越多的山區,為滿足高等級公路的技術標準,在深挖路塹施工中積極采用預裂爆破技術,有助于加快路基的施工速度和施工質量。

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