光面爆破技術在路基邊坡開挖中的應用

曹　鋒

(廣東肇慶廣地爆破工程公司)

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光面爆破技術在路基邊坡開挖中的應用

曹鋒

(廣東肇慶廣地爆破工程公司)

摘要廣東省肇慶市廣寧縣浸米—清遠浸潭新建三級公路工程，巖石邊坡開挖過程中采用了光面爆破技術，較好地控制了坡面的平整度，降低了邊坡開挖工程量，節(jié)省了邊坡防護成本，取得了良好的爆破效果和經(jīng)濟效益。在分析光面爆破技術原理的基礎上，分別從爆破參數(shù)選擇、施工工藝、爆破網(wǎng)絡設計以及爆破效果等方面，對光面爆破技術在該工程中的應用成果進行詳細分析，供類似工程參考。

關鍵詞光面爆破邊坡開挖爆破參數(shù)施工工藝爆破網(wǎng)絡

浸米—清遠浸潭三級公路工程位于廣東省肇慶市廣寧縣北市鎮(zhèn)，長4.449km，該段土石方工程量約26萬m3，其中需爆破的石方量約9萬m3，該工程邊坡最高為二級坡，臺階高度10m。在開挖巖石邊坡時，原采用普通的中深孔臺階爆破方式，該方式造成了邊坡嚴重破壞，設計坡度為1∶0.75的邊坡爆破后幾乎變?yōu)?0°的陡坡，且坡面凹凸不平。為減少爆破對預留邊坡巖面的破壞，保持巖石坡面的整體穩(wěn)定性，使坡面爆破后平順、美觀，結合現(xiàn)場勘查取樣、相關地質資料以及區(qū)內環(huán)境分析結果，對該巖石邊坡采用光面爆破技術進行處理。

1光面爆破技術原理

光面爆破是一種能使爆后新壁面平整且不被明顯破壞的爆破技術，其特點是在設計開挖線上鉆1排孔距與最小抵抗線相匹配的光爆孔，且采用不耦合裝藥結構，在開挖主體炮孔起爆后，光爆孔同時起爆，從而形成1個光滑平整的開挖面。光面爆破無需預先清除主爆區(qū)，可使光爆孔與主爆孔一并起爆，僅要求光爆孔比主爆孔延遲起爆(一般為50～100ms)[1-2]。光面爆破的破巖機理與減弱爆破相似，一般認為，炸藥起爆時，各炮眼的沖擊波向其四周作徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產生應力波的疊加，并產生切向拉力，拉力的最大值發(fā)生在相鄰炮眼中心連線的中點，當巖體的極限抗拉強度小于該拉力時，巖體便被拉裂，在炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸氣體的膨脹使裂縫進一步擴展，形成平整的爆裂面。

2爆破設計及效果分析

2.1爆破設計

2.1.1光面爆破參數(shù)

本研究光面爆破參數(shù)如表1所示。

表1　光面爆破參數(shù)

除表1所示的爆破參數(shù)外，在實際施工中，在實施光面爆破的區(qū)域前段預留了2～3排主爆孔[3-4]，光面爆破坡面與最近主爆孔間距為1.2m，預留的2～3排主爆孔的間距為2.0m，最小抵抗線為2.0m。

2.1.2施工工藝及注意事項

2.1.2.1施工工藝

(1)放樣布眼。測量人員采用儀器精確測出坡面高程及炮眼距離，用白灰標出炮眼位置，誤差控制在±10cm以內(圖1)。

(2)鉆孔。鉆孔設備采用孔徑90mm的淺孔鉆機，開鉆之前應嚴格調整角度，鉆桿的傾斜度應使用坡面尺進行校正，鉆進過程中應經(jīng)常檢查鉆桿的斜度，若發(fā)現(xiàn)巖層軟硬不均，鉆桿方向有偏離時，應及時提起鉆孔，將炮孔充填后重新鉆進，確保所有炮孔按同一斜度鉆進，炮孔底部落于同一平面上。

(3)裝藥。用導爆索將藥卷串聯(lián)后綁于竹片上，并在竹片上安裝由鐵線制作的定中支架，藥卷捆綁完畢后將其緩慢放入孔內。炮孔底部1m范圍內應加強裝藥，確保底部爆破不留根底，裝藥量為正常值的2倍(圖2)。

圖1　炮孔布置示意(單位：m)

圖2　裝藥示意

(4)孔口堵塞。光面爆破孔口堵塞既能提高爆破效果，也可使得孔口巖石不受過大破壞，一般預留1m堵塞段。

2.1.2.2施工注意事項

(1)在鉆孔過程中，開口時應適當放慢速度，達到一定深度后校正鉆桿的斜度，若斜度符合要求可加速鉆進。

(2)遇到破碎巖層時，應降低鉆進速度，并反復抽拉鉆桿洗孔，使巖屑充填破碎裂縫，圓潤炮孔。

(3)炮孔鉆進完畢后應及時記錄深度、孔距以及地層情況，以便正確計算裝藥量。

(4)裝藥前應用木棍或竹竿探孔，確定炮孔未被堵塞，長度符合要求后方可進行裝藥作業(yè)。

(5)裝藥時務必將藥卷牢固捆綁于竹片上，所有藥卷捆綁后一次性放入孔內。可用麻繩綁住竹片前端部位，緩慢放入孔內，在此過程中若出現(xiàn)卡住無法下落現(xiàn)象，則可上提藥卷后再次下放，若仍無法下放，則將藥卷全部上提出孔，將炮孔進行貫通處理后重新裝藥，直至確保藥卷下放至孔底為止。

(6)為確保不耦合裝藥，采用鐵線制作定中支架安裝于藥卷(竹片)上，每2m安裝1個。

2.1.3起爆網(wǎng)絡設計

為獲得良好的光面爆破效果，所有光爆孔應同時起爆，使用同一段導爆管起爆導爆索。前3排主爆孔采用導爆管起爆網(wǎng)絡，依次裝入1，3，5段導爆管雷管，第3排主爆孔(靠近光爆孔)和光爆孔之間采用5段雷管接力，確保所有光爆孔處于同一時段起爆，且遲于主爆孔起爆。

2.2光面爆破效果及經(jīng)濟效益2.2.1光面爆破效果

采用光面爆破技術后，各項指標達到了預期效果，光面爆破之后，坡面基本達到了平順要求，無松散碎石和危石，符合業(yè)主對邊坡的保護要求，炮眼痕跡率達到90%，坡面除了少量自然裂縫外，基本無爆破裂縫，爆破效果良好(圖3)。

圖3　爆破效果

2.2.2經(jīng)濟效益

光面爆破與普通爆破后的邊坡質量對比見表2。由表2可知：采用光面爆破法的邊坡施工質量明顯優(yōu)于普通爆破法。

表2　邊坡爆破質量對比

從成本上看，雖然在光面爆破施工時鉆孔較多，且裝藥工序耗時較多，但光面爆破是一次成型，無需補炮修整邊坡面；而普通爆破時需以補炮方式開挖邊坡，耗費大量人力物力，且效果往往不理想，可見，光面爆破可節(jié)約施工成本。以坡長20m、臺階高度10m的邊坡為例，光面爆破和普通爆破的施工成本對比見表3。由表3可知：光面爆破相對于普通爆破而言可大幅度降低施工成本，優(yōu)勢顯著。

表3　施工成本對比　萬元

3討論

(1)光面爆破施工中的鉆孔工序尤為重要，應密切掌握地層條件，嚴格控制鉆孔角度、孔間距以及孔深度，確保所有炮孔按同一斜度鉆進，炮孔底部位于同一平面。

(2)裝藥過程中應嚴格按照設計的藥量和裝藥結構進行裝藥，確保不耦合裝藥。

(3)進行光面爆破前，應先進行局部爆破試驗，以便及時調整爆破設計參數(shù)，使爆破效果達到最優(yōu)。

參考文獻

[1]汪旭光.爆破設計與施工[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013．

[2]劉景山.羅山金礦拱形光面控柱技術及其效果機理[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2016(3)：206-208.

[3]于亞倫.工程爆破理論與技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004．

[4]劉殿中.工程爆破實用手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

(收稿日期2016-04-11)

曹鋒(1983—)，男，工程師，526020 廣東省肇慶市端州區(qū)梅庵路9號。