光面爆破技術在高速路基石方邊坡開挖中的應用

何攀

【摘要】光面爆破可以最大限度減少對原有巖層的擾動，使邊坡巖體穩定、平整、美觀，有效控制超欠挖工程量，提高工程質量與外觀形象。選擇合理的爆破參數是路基邊坡光面爆破達到理想效果的關鍵。本文通過長韶婁高速第20合同段在石方路基中光面爆破技術的成功應用，可為今后同類型工程的建設提供相應的參考依據。

【關鍵詞】長韶婁高速；光面爆破；路基石方施工；技術

一、工程概況

湖南省長沙至韶山至婁底高速公路項目第20合同（K116+100～K123+268）段地處婁底漣源市，全長7.168Km，本合同段以溶蝕構造丘陵地貌為主，巖石開挖量約為24萬m3，巖石主要由石炭系灰巖、泥灰巖組成，巖石硬度大，屬堅石、次堅石類。本項目在石方地段邊坡開挖時采用了光面爆破以及人工休整的施工方法進行路塹開挖，取得了非常好的效果。

二、光面爆破參數設計

光面爆破是隨著鑿巖機具和爆破技術的進步而發展起來的針對開挖固定邊界進行有效控制的爆破方法，其目的是為了使爆破裂面光滑平整。影響光面爆破效果的因素很多，如巖石強度、炸藥特性、炮眼直徑、炮眼間距、裝藥量或裝藥集中度、裝藥結構、起爆技術、施工精度等等，合理的爆破參數不但能滿足工程的實際要求，而且可使爆破達到良好的效果，經濟技術指標達到最優，因此，結合項目特點合理選擇爆破參數是光面爆破取得預期效果的首要條件。

1、光面爆破控制要點

（1）邊孔直徑不大于50mm。

（2）邊孔間距a應由工地試驗室根據爆破試驗段決定，一般a=16d，曲線

邊孔應加密到a=0.2m，采取小孔徑，可間隔12孔裝藥。

（3）邊孔的最小抵抗線ω一般采用1.3a，但ω不超過0.8m。

（4）減少藥量應比正常減少1/2～1/3.采取間隔裝藥。

（5）應保持炮孔在同一平面內，光面爆破應在主爆破之后起爆。

（6）減弱松動爆破也可稱為緩沖爆破控制破，適用于在距開挖層靠近的邊

坡1～2排炮孔，它能進一步控制正面方向和減少振動波強度，用以保證邊坡穩定及周邊建筑物保持正常狀態不受損傷。裝藥量比正常裝藥量要少，工地應根據不同情況通過試驗決定。

2、炮眼直徑

炮眼直徑的選擇與工程對爆破質量的要求、現場鉆機條件、巖石特性有關，同時還應考慮開挖深度。本項目施工中采用的光面爆破鉆孔直徑d=50mm。

3、炮眼間距

炮眼間距對爆破時巖石形成貫通裂縫有很重要的作用，它直接影響邊坡線的平整度和形成質量。炮眼間距的選擇應考慮炸藥的性質、巖石的性質、炮眼直徑等因素。

光面爆破炮眼間距：a=8d～12d

式中，d為炮眼直徑。

施工中選用的光面爆破炮眼間距為0.8～1.0m，效果很好。

4、最小抵抗現ω

光面爆破炮眼與主爆區最后一排炮眼間的巖石厚度即光面爆破的最小抵抗線ω。它直接影響光面爆破效果以及爆破后巖石塊度。最小抵抗線過大，巖石對爆破的抵抗力加大，為達到目的必須增加炸藥量，這樣就會損傷邊坡穩定性。

最小抵抗線可通過炮眼密集系數m（炮眼密集系數是指炮眼間距a與ω的比值）來確定，即m=a/ω。通常取m=0.8～1.0m，根據現場實際效果其合理取值是0.7～1.3。因此光面爆破最小抵抗線經驗公式可表示為：ω=0.7a～1.5a，實際取ω=1.0a～1.5a，最小抵抗線ω取0.8～1.3m。

5、不偶合系數

不偶合系數是指炮眼直徑d與藥包直徑d1的比值，也稱緩沖系數。研究表明，若藥包直徑不變而加大炮眼直徑（即增大不偶合系數），則爆破產生的高壓力急劇下降，在巖石中形成應力疊加、應力集中以及拉伸裂隙；當炮眼直徑加到一定程度時，破壞區減少甚至消失。根據理論計算與工程類比作參考，本項目不偶合系數采用2～3。

6、線裝藥密度

為達到良好的光面爆破效果，應嚴格控制裝藥量。裝藥量過大會破壞炮孔的孔壁導致坡面巖石損傷，造成坡面不平甚至邊坡失穩；過小則可能行不成炮孔之間的裂隙，影響爆破質量。因此，理想的裝藥量硬是既能克服巖石抵抗阻力，又不致造成坡面巖石的損傷破壞。

光面爆破的線裝密度按下式計算：

q=q單aω

式中：q單—光面爆破單位體積耗藥量，g/m3；

a —光面爆破炮眼間距，m；

ω—光面爆破最少抵抗線，m。

考慮到本項目中巖體較堅硬，光面爆破單位體積耗藥量q單取400～450g/ m3，根據不同地段巖石特征及炮孔布置間距予以調整，但必須保證線裝藥密度不低于400g/ m3。

為保證底部巖石被炸開，深孔炮眼底部約1m范圍內裝藥量須增加，其裝藥量為正常裝藥量的1～2倍，根據爆破結果顯示效果較好。

三、光面爆破施工控制

1、裝藥結構

根據炮眼直徑以及滿足不偶合系數為2～3的要求，選擇藥卷直徑35mm的2#巖石炸藥，將其拉細至23～25mm，不偶合系數為2.0～2.1；光爆孔采用不偶合間隔裝藥法，藥卷間距20～40cm。

裝藥時，巖石藥卷先綁扎在導爆索上形成藥串，并固定在竹片上，再送入炮孔。靠近炮孔底部約1m為加強段，其裝藥量為正常裝量的1～2倍。竹片應放置在靠邊坡的內側。光爆孔裝結構圖1

2、起爆網絡

為避免飛石和爆破振動，主炮孔采用非電起爆網絡，邊坡孔為導爆索接力傳遞，采用復式交叉網絡，導爆索下到孔底，主炮孔下部雷管方向安置在底部，避免產生瞎炮和殘留藥，在實施光面爆破時，起爆時間越短，壁面平整的效果越有保證。

3、鉆孔施工

（1）施工前，先用機械開挖表層的土加石，直至基巖，并清除干凈，然后根據設計用全站儀精確放出邊坡線，確定高程，確定邊坡光爆位置，炮眼間距一般為孔眼直徑的8～12倍，在節理裂隙比較發育的巖石中應取小值，整體性好的巖石可取大值。

（2）按樁鉆孔，為保證精度鉆孔時附設導軌，嚴格控制鉆孔誤差，要求不大于0.2m。

（3）鉆孔角度和方向應按設計方向和角度進行，保證炮孔傾斜與設計坡率嚴格一致，同時做到鉆孔均在同一平面上。

（4）鉆孔完成經檢查合格后，用編織袋將孔口塞緊，并蓋上土堆，防止鉆孔機移位時壓壞鉆孔，防止地表水流入孔內或雜物落入孔內，造成堵塞。

（5）光爆孔口預留11.5m，主爆孔預留22.5m，首先塞入泡沫塑料或紙團等，以控制堵塞段長度，然后再用炮泥或巖石粉等松散材料堵塞。填塞應實心，以保證爆破效果，嚴禁用石塊堵塞。

四、人工、材料、機械消耗

通過本項目施工統計，每100m3光面爆破石方的人工、機械、材料消耗為：人工：52工日；炸藥：41kg；電雷管：40個；毫秒雷管：50個；導火線50m；導爆索：50m；空壓機：2.25臺班。

四、結束語

長韶婁高速第20合同段路塹石方開挖工程中，通過采用光面爆破施工技術，取得了良好的邊坡施工效果，坡面光滑平整，又保證了坡面巖體的穩定性（見施工效果圖2），根據整體項目施工過程，現簡要總結如下：

1、選擇合理的爆破參數是路基邊坡爆破達到理想效果的關鍵，在爆破施工中要根據巖石及地質條件變化及時調整各項參數。

2、施工過程中應嚴格控制質量，做到鉆孔放線定位準確，鉆孔角度誤差滿足要求，裝藥結構及起爆網絡符合設計要求，控制好裝藥量，這樣才能取得較理想的光爆效果。

施工效果圖2

【參考文獻】

[1] 孟兵宇 路基石方開挖光面爆破施工技術的應用[J].交通世界2013，（7）

[2] JTG Fl0-2006，公路路基施工技術規范