公路石方爆破施工技術(shù)

安銀萍

0 引言

爆破技術(shù)發(fā)展的較為成熟，廣泛應(yīng)用于石方爆破、建筑物拆除等。公路石方開挖一般采用爆破的方法施工。山區(qū)公路由于地形受到限制，線路難免會(huì)近距離穿越村鎮(zhèn)、建筑物等，和人煙稀少地區(qū)相比，土石方爆破有害效應(yīng)較大，因此爆破飛石，尤其是爆破震動(dòng)要求控制極其嚴(yán)格，稍有不慎，飛石和爆破震動(dòng)就會(huì)對(duì)附近居民造成財(cái)產(chǎn)損失和建筑物損毀，將會(huì)引來不必要的外界施工停工干擾，需進(jìn)行專門爆破設(shè)計(jì)，以避免飛石距離過大、震動(dòng)過大等。

1 工程概況

四川某公路工程四合同段石方總數(shù)量為259019 m3，邊坡刷方高度為48 m，山體表面3 m～4 m為堆積的亞粘土層，下伏強(qiáng)風(fēng)化泥巖夾砂巖，地面原始坡率40°～60°;采用不同的坡率進(jìn)行放坡，分別為:1∶1.25(全 ～ 強(qiáng)風(fēng)化石質(zhì)邊坡，坡高 10 m)、1∶0.5(石質(zhì)邊坡，坡高15 m)。邊坡在開挖時(shí)必須保證平整、光滑，在坡率變化處過渡一定要圓順，不得有較大的凹凸不平和突變，并及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)。每級(jí)平臺(tái)之間設(shè)置內(nèi)傾的邊坡平臺(tái)，平臺(tái)寬度為3.0 m，坡腳處留1.0 m的碎落臺(tái)。

此段線路高程高于附近民居，山體順民宅方向傾斜，爆破飛石容易向民宅方向飛出，爆破條件受限較大，防護(hù)重點(diǎn)是道路下方的大橋村。爆破點(diǎn)與民宅最近距離約37 m，村內(nèi)有民宅約100棟，大部分為磚結(jié)構(gòu)且年久失修，抗震能力較差。

2 石方爆破設(shè)計(jì)

2.1 爆破方案

本工程爆破方量大，爆破工期短，單純采用淺眼爆破難以達(dá)到施工進(jìn)度要求，而采用大孔徑爆破其周邊條件又不許可，因此選取適合本工程施工的爆破方案:大直徑深孔控制爆破，邊坡采用光面爆破，并且嚴(yán)格控制飛石距離和爆破震動(dòng)。爆破器材的選擇:雷管:8號(hào)雷管、1段～15段非電導(dǎo)爆雷管、1段～15段電雷管，炸藥:乳化炸藥(φ22，φ32，φ66，φ100)、銨油炸藥(粉狀、粒狀)，傳爆線:1650 m/s塑料導(dǎo)爆管、6600 m/s導(dǎo)爆索。

2.2 深孔鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)

露天臺(tái)階深孔爆破參數(shù)見圖1。

2.2.1 鉆孔直徑的確定

根據(jù)設(shè)計(jì)梯段臺(tái)階高度、石塊粒徑、滿足挖裝效率等要求以及我公司現(xiàn)有的鉆孔設(shè)備情況，選用鉆孔效率高、傾斜及垂直度易控制、精度高的液壓潛孔鉆機(jī)。分別選用鉆孔直徑為76mm～115mm的鉆機(jī)、76mm～148mm的鉆機(jī)、38mm～42mm人工手持風(fēng)鉆鉆孔。

2.2.2 鉆孔方法、臺(tái)階高度H和超深l'的確定

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察，采用傾斜鉆孔法。爆區(qū)距被保護(hù)建(構(gòu))筑物距離大于80 m時(shí)采用臺(tái)階高度為10 m，Ф=76mm～148mm的鉆頭進(jìn)行鉆孔。

超深l'=(0.10～0.35)WO，對(duì)于軟巖取小值。根據(jù)爆破經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算簡(jiǎn)化為如下超深計(jì)算公式:

2.2.3 底盤抵抗線WO

其中，d為炮孔直徑，mm;KX為系數(shù)，與炮孔傾角、巖石硬度有關(guān)。對(duì)堅(jiān)硬巖石取小值，反之取大值。

2.2.4 炮孔間距a和b的確定

孔距a=m·WO，其中，m為炮孔密集系數(shù)，一般取0.8～1.2;

排距 b=(0.8 ～1.0)a。

2.2.5 鉆孔深度L的確定

爆區(qū)距被保護(hù)建(構(gòu))筑物距離大于80 m時(shí)，工作臺(tái)階高度H=10 m或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖高度確定，按經(jīng)驗(yàn)公式簡(jiǎn)化的超深計(jì)算l'取 0.1H。

2.2.6 單位體積耗藥量q的確定

單位體積耗藥量q與巖石特性、炸藥性質(zhì)、塊度有關(guān)。根據(jù)我們多年的爆破施工經(jīng)驗(yàn)，單位體積耗藥量應(yīng)在0.45 kg/m3～0.65 kg/m3之間選擇較為合理。

2.2.7 孔邊距B的確定

孔邊距是炮孔中心到臺(tái)階坡頂線的距離，它的大小與巖石性質(zhì)有關(guān)。為確保穿孔設(shè)備作業(yè)安全，通常要求炮孔中心到臺(tái)階坡頂眉線有一定的安全距離，即孔邊距B=2.5 m～4.5 m，孔徑大取大值。

2.2.8 裝藥量計(jì)算公式

通常用體積原理計(jì)算。

前排孔:Q=q·WO·H·a。

后排孔:Q=q·a·b·H。

其中，WO，H，a，b均以 m計(jì)，單孔裝藥量Q以kg計(jì)。

2.2.9 裝藥長度I和堵塞長度h'及裝藥結(jié)構(gòu)的確定

裝藥長度I與孔徑、裝藥密度有關(guān)，實(shí)際裝藥長度要小于孔深，保證足夠的堵塞長度h'。一般堵塞長度h'=(0.7～0.8)WO或(20～40)d(d為炮孔直徑)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況決定爆破裝藥量。

堵塞材料采用帶砂性的石粉、石屑或半干半濕的粘土。

裝藥結(jié)構(gòu):采用連續(xù)裝藥。在巖體破碎帶與斷層節(jié)理發(fā)育的交匯處采用分段裝藥，可以減少爆破能量的泄漏。

當(dāng)裝藥長度偏低，藥柱集中在炮孔的下部，上部將產(chǎn)生大塊。為了保證破碎質(zhì)量滿足業(yè)主對(duì)塊度的要求，可分兩段裝藥，上段裝30%～40%，下段裝60%～70%，中間一段不裝藥，采用空氣層或惰性物質(zhì)(巖粉、砂子等)間隔。如果下部有水或雨天施工，可改用小直徑的乳膠炸藥，乳膠炸藥密度取1.2。

2.2.10 炮孔布設(shè)及起爆方式

炮孔布設(shè)采用梅花形布孔，起爆方式采用斜線微差擠壓起爆。這種起爆方式由于爆區(qū)自由面前存在先期爆破堆積的部分巖碴，使得壓縮波部分能量得到反射，另一部分能量透射到先期的堆石體中，由于堆石體的存在使得應(yīng)力波的作用時(shí)間增加，從而延緩了巖體中裂縫的形成，達(dá)到了巖石破碎的效果，同時(shí)又能減少飛石。

另外，由于微差間隔時(shí)間的作用，從而使得拋散過程中的巖塊又有相互碰撞的機(jī)會(huì)，得到補(bǔ)加的破碎使得巖石塊度降低再次得到保證。微差間隔時(shí)間大于25 ms。

2.2.11 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

為有效確保爆破達(dá)到GB 6722-2003安全震動(dòng)速度和控制飛石的要求，爆破網(wǎng)路起爆采用孔內(nèi)高段非電毫秒雷管、孔外低段非電毫秒雷管進(jìn)行孔外延時(shí)，使爆破微差間隔時(shí)間增加，避免爆破震動(dòng)波的疊加和控制飛石距離。

3 爆破有害效應(yīng)的控制

3.1 爆破震動(dòng)

在爆源與被保護(hù)物之間鉆防震孔、挖防減震溝槽、采用預(yù)裂爆破形成預(yù)裂減震縫;避免孔間殉爆;布孔時(shí)使孔距大于排距，爆破網(wǎng)路敷設(shè)時(shí)采用斜線起爆;控制合理超深;建立信息反饋制度，做到每次爆破進(jìn)行爆破地震監(jiān)測(cè)，不斷優(yōu)化爆破參數(shù)，通過試驗(yàn)選取適當(dāng)?shù)膯挝缓乃幜俊?/p>

3.2 飛石

個(gè)別飛散物的最小安全允許距離200 m，在實(shí)地爆破警戒時(shí)，警戒位置距爆區(qū)不小于300 m，做好爆破安全警戒和爆破時(shí)清退場(chǎng)工作。在距施工范圍線100 m以內(nèi)建(構(gòu))筑物，在離建(構(gòu))筑物10 m～20 m必須沿周邊設(shè)置高不低于15 m的鋼管排架安全防護(hù)網(wǎng)，以免個(gè)別飛散物產(chǎn)生危害。

炮孔裝藥連線完畢后，孔口覆蓋砂土袋、鋪鐵絲網(wǎng)、鋪竹芭、壓砂袋，所有覆蓋材料均應(yīng)超出周邊炮孔1.5倍孔距距離，以防飛石側(cè)面飛出。炮響后至少15 min，爆破員進(jìn)入爆區(qū)檢查，確認(rèn)安全后，人員設(shè)備方可進(jìn)入作業(yè)區(qū)。嚴(yán)格控制最小抵抗線大小，一般最小抵抗線取鉆孔直徑的30倍;改變最小抵抗線方向，使最小抵抗線方向避開被保護(hù)建(構(gòu))筑物;斷層、軟弱帶、張開裂隙、成組發(fā)育的節(jié)理、覆蓋層等地質(zhì)構(gòu)造，間隔堵塞，防止過量裝藥;避免單耗失控、炮孔過淺，藥包起爆順序不當(dāng);保證堵塞長度和質(zhì)量。合理的爆破延期時(shí)間，避免前排帶炮造成后排最小抵抗線大小與方向失控。

3.3 爆破沖擊波的控制

藥包分散布置在爆破巖體中，爆區(qū)和被保護(hù)物加強(qiáng)覆蓋防護(hù);用導(dǎo)爆索起爆時(shí)，將導(dǎo)爆索網(wǎng)路上覆蓋砂袋;加強(qiáng)炮孔堵塞質(zhì)量;采用毫秒延期爆破;爆破時(shí)使崩巖方向與被保護(hù)建(構(gòu))筑物方向相反;充分考慮地質(zhì)條件異常，如斷層要間隔堵塞，大裂隙避免過量裝藥等。

3.4 爆破噪聲的控制

嚴(yán)格采用炮孔藥包爆破，禁止使用裸露爆破;防止過量裝藥，控制每一次(段)的裝藥量;保證堵塞長度，加強(qiáng)堵塞質(zhì)量;加強(qiáng)爆區(qū)覆蓋防護(hù)措施;盡量不用或禁止使用導(dǎo)爆索網(wǎng)路;采用毫秒微差爆破;定點(diǎn)及準(zhǔn)時(shí)爆破。

3.5 爆破有害氣體的控制

做好起爆器材及炸藥防水，使炸藥充分爆炸，避免半爆和爆燃;降低炸藥中S和P的含量，使炸藥的爆炸反應(yīng)接近零氧平衡，使爆炸產(chǎn)物以CO2和H2O為主;控制裝藥量;加強(qiáng)炮孔堵塞。

3.6 鉆爆施工粉塵的控制

鉆孔時(shí)，必須選用安裝有防(吸)塵器裝置的鉆機(jī)，并且施工人員盡量站在上風(fēng)頭操作機(jī)械;堵塞材料采用干濕適中的砂質(zhì)粘土并用木質(zhì)或竹質(zhì)炮棍搗實(shí);爆破時(shí)炮響至少15 min后方可進(jìn)入爆區(qū)，采用灑水和覆蓋措施防塵。

4 結(jié)語

從工程實(shí)踐看，效果十分明顯，整個(gè)路塹爆破中基本無飛石現(xiàn)象，爆堆高度適中，塊度能滿足路基填筑需要，不需二次解小，成型后的邊坡平整度均能符合要求，路塹邊坡穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)和效果。

控制爆破中要達(dá)到最佳的爆破效果，選擇合理的爆破參數(shù)并進(jìn)行必要的防護(hù)是至關(guān)重要的，在施工中應(yīng)嚴(yán)密觀注有無夾層、石質(zhì)突變或軟硬不一等地質(zhì)條件的變化，以便及時(shí)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)。

［1］GB 6722-2003，爆破安全規(guī)程［S］.

［2］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JTJ 076-95，公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］南玉剛.集包增建第二雙線葫蘆站爆破施工技術(shù)［J］.山西建筑，2010，36(31):152-153.