大孔徑毫秒延期切割爆破技術(shù)在孤塊山體快速施工中的應(yīng)用

蔡澤軍　曹　鋒

(廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊)

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大孔徑毫秒延期切割爆破技術(shù)在孤塊山體快速施工中的應(yīng)用

蔡澤軍曹鋒

(廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊)

摘要某高速公路建成后，在一跨線橋0.5 m處有一座裂隙發(fā)育的石灰?guī)r孤塊山體，嚴(yán)重影響行車安全。經(jīng)過對孤塊山體本身及周圍環(huán)境的分析，采用大孔徑毫秒延期切割爆破技術(shù)進(jìn)行了處理，爆破效果顯著，保證了高速公路的行車安全。

關(guān)鍵詞切割爆破快速施工孤塊山體

1　工程概況

某高速公路建成后，在距公路跨線橋0.5 m處有一長約20 m、厚約10 m、高約20 m的石灰?guī)r孤塊山體。此孤塊山體在常年雨水侵蝕下，裂隙比較發(fā)育，其上長有灌木、藤類植物，植物根系發(fā)達(dá)，植入到山體石塊里，導(dǎo)致松散石塊較多，給建成后的高速公路帶來重大安全隱患，必須將其爆破拆除。

該孤塊山體地處巖溶峰叢洼地、谷地地貌區(qū)，孤塊山體旁為裸露型強(qiáng)巖溶化區(qū)，山體表面巖溶發(fā)育，多處可見巖溶洼地、漏斗、落水洞、溶溝、石芽等巖溶現(xiàn)象。此孤塊山體為原山體裂隙崩落而成，山體上灌木、藤類植物較密集，山上巖石松散，極易形成滾石。

孤塊山體北面80 m處為省道S347，南面為山地，200 m內(nèi)無其它建構(gòu)筑物，西面為稻田，省道S347，東面230 m處為武廣高鐵(中間山體隔斷)。孤塊山體周圍環(huán)境見圖1。

2　爆破設(shè)計

2.1重點(diǎn)難點(diǎn)分析

(1)待爆山體距離武廣高鐵230 m，爆破振動可能會對高鐵產(chǎn)生影響。

(2)工期緊，采用一般鑿巖機(jī)鉆孔速度慢，且節(jié)理裂隙發(fā)育，容易造成卡釬現(xiàn)象，爆破施工速度慢。

(3)待爆山體為孤塊山體，大型施工機(jī)械無法上到頂部作業(yè)，如果采用小孔徑潛孔爆破，則需進(jìn)行多次爆破，每次爆破后的爆渣清理較困難，并且施工周期長。

圖1　爆破點(diǎn)四周環(huán)境示意

2.2爆破總體方案

為達(dá)到方便、高效、安全的施工效果，決定采用底部傾斜中深孔毫秒微差爆破施工方法，降低最大一段起爆藥量，將爆破體切斷，利用爆破體自重及爆破體自身裂隙發(fā)育的特點(diǎn)，沿炮孔傾斜方向下滑傾倒解體。此方法一次鉆孔裝藥后即可將待爆體爆破分解，爆破后爆渣全部爆落至地面，無需進(jìn)行多次爆破及清渣。待爆山體炮孔布置見圖2。

2.3爆破參數(shù)設(shè)計

(1)炮孔孔徑d。采用全液壓鉆機(jī)鉆鑿，鉆孔孔徑d=90 mm。

(2)最小抵抗線W。本爆破是將待爆體截斷，最小抵抗線應(yīng)為炮孔孔底至爆破體臨空面的距離，W=(25～40)D=2.25～3.6 m，為使待爆體臨空面爆渣拋出，確保上部巖體下滑傾倒，取W=2.4 m。

(3)孔距a。a=RW=2.4 m，R為炮孔鄰近系數(shù)，一般取1.0～1.5，取R=1.0。

(4)排距b。為使待爆體炮孔處能夠充分破碎，采用兩排炮孔呈三角形布置，排距b=0.5a=1.2 m。

圖2　待爆山體炮孔布置剖面

(5)鉆孔深度L。鉆孔深度為炮孔處沿30°方向爆破體長度Lz與最小抵抗線的差值，即L=Lz-2,由于待爆體厚度不均，每個炮孔的深度L不定。

(6)堵塞長度Ld。取Ld=1.2W=2.4 m。

(7)炸藥單耗q。根據(jù)附近同巖體的爆破經(jīng)驗，并保證爆破部位爆后石塊較碎，易于使上部巖體下滑傾倒，取q=0.55 kg/m3。

(8)裝藥結(jié)構(gòu)。為減少爆破振動，采用不耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，每延米裝藥量為2 kg。

爆破參數(shù)及炮孔裝藥量見表1。圖3為爆破網(wǎng)絡(luò)示意圖。

表1　爆破參數(shù)及炮孔裝藥量

圖3　爆破網(wǎng)路示意

3　爆破安全控制措施

3.1爆破振動控制

爆破體周圍300 m范圍內(nèi)，除了正在運(yùn)行的武廣高鐵外無其它建構(gòu)筑物，但高鐵距爆破作業(yè)點(diǎn)185 m處為巖石高邊坡，且?guī)r石節(jié)理裂隙較發(fā)育，如果爆破振動造成高邊坡巖石滾落并拋落到鐵軌上將會造成嚴(yán)重的安全事故。為了安全起見，根據(jù)地震波傳播公式[1-2]：

(1)

式中，R為爆破振動安全允許距離，m；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，kg；V為保護(hù)對象所在地安全允許質(zhì)點(diǎn)振速，cm/s；K，α分別為與爆破點(diǎn)至保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù),中硬巖石K=150～250,α=1.5～1.8。

取K=200，α=1.6，V=0.5 cm/s進(jìn)行安全校核。

將數(shù)據(jù)代入式(1)，計算出最大一段允許起爆藥量為Q=83.45 kg，根據(jù)炮孔裝藥量表，決定一次起爆兩孔，每段起爆間隔采用普通毫秒導(dǎo)爆管2段進(jìn)行延期，延期時間為25 ms，每個孔內(nèi)裝兩發(fā)11段普通毫秒延期導(dǎo)爆管，孔內(nèi)導(dǎo)爆管延期時間同為460 ms，確保孔外延時雷管全部引爆后，孔內(nèi)雷管才開始引爆。

3.2爆破飛石控制

深孔爆破飛石距離按經(jīng)驗公式計算[3-5]：

Rf=20Kfn2W ,

(2)

式中,Rf為爆破飛石安全距離，m；Kf為安全系數(shù)，一般Kf取1.0～1.5；n為爆破作用指數(shù)；W為最小抵抗線，m。

取K=1.5，n=1.0，W=2.4 m，計算得Rf=72 m。

爆破最小抵抗線方向最近距離為80 m的省道S347及稻田，除此之外300 m范圍內(nèi)無其它需保護(hù)的構(gòu)建筑物，最小抵抗線相反方向230 m處為武廣高鐵，中間有山地阻隔，爆破飛石不會對高鐵產(chǎn)生影響，為防止爆破時個別飛石對人員、車輛等造成損害，劃定300 m為爆破警戒范圍，對省道S347距離爆破點(diǎn)400 m范圍設(shè)置交通封鎖崗，防止爆破時車輛、人員進(jìn)入封鎖范圍。

3.3爆破噪聲控制

采用深孔爆破，炮孔均采用黏土與巖粉制成的炮泥進(jìn)行炮孔填塞，爆破點(diǎn)地處空曠地帶，爆破噪聲不會對人員等造成實(shí)質(zhì)性傷害。

4　爆破效果及社會效益

此次爆破工鉆鑿炮孔156 m,使用乳化炸藥249.6 kg，普通毫秒導(dǎo)爆管雷管40發(fā)，從施工到爆破結(jié)束歷時2.5 d。與普通爆破相比，節(jié)約了一半以上的施工成本，且施工工期短，爆破后山體全部下滑傾倒至預(yù)定位置，解體較好，爆破塊度均勻，無大塊石塊，爆破效果超過預(yù)期。爆破效果見圖4。

圖4　爆破效果

5　結(jié)　語

大孔徑毫秒延期切割爆破技術(shù)在石灰?guī)r孤塊山體快速施工中得到了很好的應(yīng)用。實(shí)踐證明，此技術(shù)在類似工程中是一種高效、安全、低成本的快速爆破施工技術(shù)，可為同類工程提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]謝先啟.精細(xì)爆破[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2010.

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[5]閆寶杰,王松根,陳榮生.路塹山體控制爆破技術(shù)的應(yīng)用研究[J].公路交通科技，2005，22(11)：65-67.

(收稿日期2016-05-06)

蔡澤軍(1984—)，男，工程師，526020 廣東省肇慶市瑞州區(qū)梅庵路9號。