關于路基石方劈裂靜態爆破技術的應用

【摘要】隨著我國公路工程的發展，難免會出現穿越復雜地質條件的情況，出現一些高填深挖的情況，導致土石方工程量變大，對其施工也提出了更高的要求。目前，路基石方工程施工以爆破為主，基于實際地形地質條件的限制與質量、安全、進度等多方面的要求，必須合理選擇爆破方案。其中路基石方劈裂靜態爆破是一種新型的施工工藝，本文中，就路基石方劈裂靜態爆破技術應用展開概述。

【關鍵詞】路基;石方爆破;靜態爆破

石方爆破是路基工程中的一種常用施工技術，在當前公路路基土方施工過程中，會出現位于市區或者居民區等情況，不能使用常規的爆破手段，所以靜態爆破技術的應用越來越廣泛。目前，靜態爆破主要是靜爆劑靜態爆破法，但是靜爆劑靜態爆破法存在著一定的局限性，因此無論從經濟性還是實用性的角度來說都需要尋找一種成本低、效率高的靜態爆破方法，液壓劈裂靜態爆破技術應運而生。

1、公路路基施工作用

公路路基施工是一項技術含量高的復雜工程，其所涉及的土方工程量大，并且分布范圍廣，在施工中所涉及的設備設施也較多，另外公路路基施工是在野外環境中進行的，土質路基施工更是涵蓋了路堤和路塹的施工部分，包含挖掘、運輸、填埋等多項工序，施工難度較高，工期較長，為了保證工程順利完成，防止發生質量問題，將施工的工藝嚴格落實，需要強化質量控制的相關工作，只有做好公路路基施工的質量控制工作才能保證路基施工符合相關標準，保證路基的穩定性。

2、工程概述

本文僅以某公路工程路基石方工程為例展開分析。此公路工程項目共計長21.5km，穿越山嶺重丘，土石方開挖量280萬m3，其中，石方開挖量56萬m3。根據調查顯示大部分區域半徑300m以內沒有村莊與建（構）筑物等，K16+820～960爆破施工區在60m位置處存在一個小型水電站，需做好相應的保護與安全警戒工程，保證建筑物與相關工作人員的安全。

3、靜態爆破原理及爆破石方情況

3.1液壓靜態爆破原理及設備簡介

巖石抗壓強度很高，但抗拉強度低，液壓靜態爆破正是利用其抗拉強度低的特性，以高壓油為能量源，由液壓動力站的泵站輸出的超高壓油又經增壓器的機械放大后驅動分裂棒內的油缸產生巨大推動力，使分裂機推動劈裂棒中的液壓頂向外伸出脹裂巖石，液壓力瞬間超高壓，達到幾千噸的分裂力，在兩分鐘左右輕而易舉的從巖石內部將堅硬巖石分裂，并使物體按預定方向分裂，達到脹裂破碎開挖的目的。

液壓靜態爆破設備主要由動力系統、高壓油管及液壓劈裂棒組成，組成設備的簡圖如圖1及圖2所示。

圖中：A-膨脹管，B-石方，C-鉆孔，D-通用液壓油管，E-高壓液壓油管，F-動力源，G-壓力表，H-止，F-回閥，J-液壓管連接頭。

3.2幾種爆破技術的優缺點分析

目前建筑物、巖石工程的拆除，包括工業、路基石方、民用建筑中室內外基礎的開挖、破碎;城市建設拆遷中，各種混凝土構件、樁、柱、臺、座及大體積混凝土的破碎拆除工程，礦山開采、石料加工，其他環境條件下的各種混凝土拆除工程及巖石松動工程，主要的爆破手段為工業爆破法、靜爆劑靜態爆破法、液壓靜態劈裂爆破法等幾種，幾種常用爆破技術的特點分析見表1。

根據表1幾種常用的爆破技術的特點分析可知，液壓靜態劈裂爆破具有一定的技術優勢，因此，本次路基石方爆破中采用此方法進行破碎。

3.3路基需爆破石方情況

以本工程施工為例，對石方液壓靜態爆破設計。根據鉆探揭露，勘探深度范圍內揭露的土層為素填土、粉質粘土、全風化花崗巖;各巖土層性狀描述如下：

（1）素填土：雜色，主要由粘性土組成，混少量植物根系，人工成因，最大揭露厚度1.2m。

（2）粉質粘土：灰黃色，濕，可塑，土體粘性一般，干強度中等，坡積成因，最大揭露厚度4.4m。

（3）全風化花崗巖：褐黃色，礦物成分除石英外多已風化為粘土礦物，巖質極軟，巖芯主要呈土狀，手捏易散，遇水易軟化崩解，最大揭露厚度6.6m，未揭穿。

4、液壓靜態爆破施工

4.1施工前準備工作

（1）測量放樣路基邊坡的邊樁，確定路基石方靜態爆破范圍。

（2）采用挖掘機清理路基石方表面和巖石與巖石之間的土，增大巖石的凌空面。

（3）施工用電可以采用發電機發電，也可以接電到施工現場。

（4）施工設備進場：包括鉆孔設備，挖掘機，劈裂機。

（5）盡量選擇多個工作面同時施工，提高施工速度。

4.2布孔設計

結合本工程的石方靜壓力爆破任務情況，為實現機械效率最大化，選用了液壓靜態劈裂設備225型，劈裂棒直徑18cm，設計孔距排間距1m，圓弧間距為1.5～1.8m之間，孔深為1.3m，鉆孔角度第一排為接近巖石臨空界面的55°，第二排為90°，分為兩層爆破，具體的孔距布置情況見圖3及圖4所示。

4.3液壓靜壓力爆破施工

本次路基石方爆破施工采用了2臺液壓靜態劈裂設備配合使用，每臺劈裂設備標配6根劈裂棒，根據巖石破碎的布孔設計，兩個設備的劈裂棒分別安裝在對稱爆破孔的位置，經實際施工驗證，達到的預期的破碎效果，圓滿完成了本次液壓靜壓力爆破的任務。

5、效益分析

5.1經濟效益

（1）工期，采用液壓靜壓力爆破工藝比常規切割機具施工工藝節約工期至少20d，結合項目所在地區陰雨天氣較多，綜合降雨及高溫天氣的影響，液壓靜態爆破施工工藝比采用靜爆劑施工工藝至少節約工期10d。

（2）經濟效益，對比常規石方切割工藝，液壓靜態爆破施工工藝節省了大量的人工費和機械臺班費，較少的投入即可完成石方爆破任務。經測算，與常規切割工藝相比節約費用20萬元。對比靜爆劑施工工藝節約人工及材料費用6萬元。

5.2社會效益

與常規的切割工藝相比，液壓靜態爆破施工工藝具有明顯的優勢，機械化作業時間及人工勞動強度降低明顯，節約能源，降低對環境及噪聲的污染。與靜爆劑施工工藝相比，液壓靜態爆破施工工藝噪聲更小，無噴漿和強堿傷害的風險，安全環保、無污染，是更優異的石方破碎工藝。

結語：

綜上所述，路基施工是公路工程中一項基礎性工作，石方爆破作業十分常見，合理采用爆破技術是保證路基施工安全、質量與進度的關鍵。為保證石方開挖工作順利實施，需嚴格根據地質地形情況開展爆破方案設計工作，確保爆破后開挖輪廓滿足設計要求、巖體均勻破碎;同時加強爆破前周邊建筑物、管線調查工作也十分關鍵，嚴格根據調查結果確定安全警戒措施，防止出現事故，保證人員安全。

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作者簡介：

李亮（1980.07-），男，工程師，本科，主要從事建筑工程工作。