高速公路石方開挖中的靜態爆破技術要點

姚捷

（中交第三公路工程局有限公司，北京 100010）

1 工程概況

本項目為濱萊高速淄博西至萊蕪段改擴建工程（K102+570~K130+253），路線全長為27.683km；新建路線的起始樁號為K102+570，終止樁號為K120+900，路線長度為18.33km；拓寬改擴建段起始樁號為K120+900，終止樁號為K130+253，路線長度為9.353km。結合本工程規劃，在開挖路塹時，使用靜態爆破法劈裂道路兩旁的土石。挖方長度為2 762m，總挖方量為989 316m3。

2 靜態爆破技術

2.1 靜態爆破的概念和原理

靜態爆破法施工中不會產生很大的震動，對周邊環境的影響較小，具有環保性和安全性【1】，具體工程進行時，應當結合實際工程的需要，考慮環境溫度變化，選擇最合理的靜態爆破技術。靜態爆破的主要內容和環節如下：

1）對需要爆破的位置進行人工鑿孔；

2）在鑿孔位置加入靜態膨脹劑，從而使其發生膨脹，進而破裂；

3）對破裂后的土石用破碎錘進行清理，由挖掘機進行搬運，達到土石開挖的目的。

靜態爆破產品的質量對于爆破能否達到最終目的有決定性的意義，一般使用頻率最高的靜態爆破產品為靜態膨脹劑。

靜態膨脹劑在靜爆技術中的應用范圍很廣，其作用是能讓某處堅硬土石的孔隙發生膨脹，進而擠壓周圍土石，促使土石發生破裂和破碎，這與其能夠和水產生強烈的水化反應有關，一旦與水發生反應，其內部晶體狀態就會發生變化，進而壓迫孔壁，從孔洞向四周釋放能量【2】。靜態膨脹劑較傳統的爆破材料更加環保，對環境影響更小。該材料通常呈現灰白色的狀態。

2.2 靜態爆破技術的優點

靜態膨脹劑和傳統的爆破材料相比，安全性更高，對環境的影響更小，無需為了局部工程的爆破而辦理炸藥爆破許可證明。操作上很便捷，且一般不屬于爆炸危險品，使用膨脹劑無需在爆破施工前預埋雷管，大大減少了施工工作量，對于專業能力的門檻比較低，普通施工人員即可掌握膨脹劑的使用技巧。靜態爆破劑在運輸、購買等環節和一般的建筑材料并無二致，因此，不用采取專門的手段應對爆破劑在轉移、使用過程中的各個環節。靜爆膨脹劑不會像炸藥一樣對周圍環境造成影響，大大降低了爆破工程出現人身傷亡的可能性，真正做到無毒、無污染。靜爆施工操作過程很簡單，不用掌握專業的知識，只要把水加入爆破劑攪拌后，倒入土石鑿孔中就可以讓土石破碎。并且，靜態爆破劑對于溫度沒有太苛刻的要求，通常環境溫度不低于-5℃，也不高于40℃就可以用靜態爆破劑，因此，能夠適應各種環境下的爆破施工，具有相當高的實用性。

3 施工工藝及操作要點

3.1 開挖方式

開挖方式的選擇需要結合場地土石的性質以及地質環境進行考慮，一般可以按照如下方法進行選擇：

1）當場地的土石屬于弱風化、中風化或者大塊巖石時，可以使用破碎錘、潛孔鉆或者愚公斧劈裂機進行土石方開挖；

2）當場地的土石屬于強風化巖體時，可以使用重型挖掘設備、鷹勾挖掘機或者破碎錘進行土石方開挖。

3.2 爆破施工順序

爆破施工流程如下：縱向采用工點分段，豎向每隔2m 進行分層，橫向每隔3m 進行分段。施工遵循從邊坡至中心點、從上到下的原則，分段、分層進行。豎向每分一層做坡度為4%的橫坡，從而避免飛石掉入道路兩旁，且坡度設置方便排水。路塹開挖時，要做出爆破自由面。

開挖路塹時應當逐級進行開挖，每挖一層應當對其進行防護，下一級的開挖不能對上一級的工作成果造成破壞和影響。

3.3 施工工藝

3.3.1 潛孔鉆+愚公斧劈裂機+鷹勾挖掘機+破碎錘組合

1）潛孔鉆布孔、打眼：（1）布孔間距為 1.5～2m，孔深為 1.5~1.7m（見圖1）；（2）打眼采用ZGYX-452 型整體式履帶潛孔鉆，鉆孔直徑為10.8～12.7cm，鉆桿長度為3m。

圖1 布孔

2）愚公斧劈裂機施工：（1）用挖掘設備將愚公斧劈裂機吊入孔內，劈裂機全長3m，劈裂頭由1 個中間楔塊和2 個反向楔塊組成，并附液壓泵；楔塊有效長度1.7m，劈裂拉力5 000N，劈裂寬度1～3cm。（2）劈裂過程通過人工的方式控制液壓泵，將油泵啟動至工作擋，劈裂機對土石進行分裂，單次分裂時長為1~2min。（3）分離破碎：使用鷹勾挖掘機開挖土石，之后用破碎錘進行局部處理。（4）工作效率：產能為15～20m3/h，工作時長為13h/d，日均產能為195～260m3（1 臺潛孔鉆、1 臺劈裂開山斧、1 臺鷹勾挖掘機、1 臺破碎錘）。

3.3.2 鷹勾挖掘機+破碎錘組合或大型挖掘機（250 型以上）

1）用鷹勾挖掘機對強風化巖體進行開挖，隨后使用破碎錘對局部巖體處理；

2）使用250 型以上的大型挖掘設備開挖；

3）工作效率：2 種方式基本上每小時產能為15m3，每天工作時間為13h，每天靜態爆破產能約為195m3[1 臺鷹勾機+1臺破碎組合或1 臺大型挖掘機（250 型以上）]。

3.4 臨時防護施工

1）開挖路塹之前，需要按照設計圖紙和規范要求，測量線路中線以及挖方邊界線，校核橫斷面，并根據設計大小，使用明顯樁放出開挖線，噴以白灰線來劃定開挖區域。

2）依照施工區域，在道路坡腳上添加2 層防護墻，第一層設置在路面應急車道，將水泥防撞隔離墩安排在應急車道中心線的位置，噴上黃色和黑色的反光漆。由工件預制廠生產防撞隔離墩，或者通過其他途徑購買，用吊車運至工地組裝。第二層在既有高速路挖除線處設置工字鋼（挖除現有應急車道0.9m），12#工字鋼長3.5m，間距2.5m，采用膨脹螺絲+鋼管斜撐固定；內側采用8#鐵絲將竹膠板與工字鋼連接，外側敷設3.5m 高彩鋼瓦。

3）邊坡防護若達到3 級，應當布置2 道防護網，其中1 道布置在一級坡道上，另外1 道隨著施工開挖下降。當邊坡防護不足3 級時只布置1 道防護網，也隨著施工開挖下降。防護網選擇SNS 被動防護網。爆破完成后，按照測量基準位置，放線校核邊坡的平整度，使用破碎機消除局部凸起，用漿砌片石填充凹陷位置。

4 注意事項

爆破施工具有一定的危險性，須做好相關安全防護措施，具體注意以下幾點：

1）結合工地環境的溫度，挑選最合適的靜爆劑，從而獲得最優的爆破成果。為了保證運輸過程不會對破碎劑造成影響，應當做好防雨措施，并確保裝運靜爆劑的容器不出現破損。

2）存放靜爆膨脹劑時，要防止膨脹劑被水淋濕或者置于潮濕環境中導致變質，應當選擇干燥且通風的環境進行儲存。

3）使用靜爆膨脹劑之前，應當結合具體工程量的大小，按照一定的配合比，調制適量的爆破漿液，不要一次性調制太多，防止浪費。此外，將調制好的漿液裝到炮孔的過程中，要注意時間的掌控，通常要在10min 內完成。

4）把破碎劑調制液裝到炮孔之前，要仔細檢查炮孔，確保炮孔內壁的濕潤，防止炮孔吸入藥漿的水分，造成藥漿失效。

5）成功將爆破漿液裝入炮孔之后，要蓋麻袋或者棕墊，現場安全監理員應當對每道工序進行全程監管，防止不知情人員隨意掀開麻袋和棕墊，并靠近已裝入藥液的炮孔。并且，工程承包方應當制定事故應急處理預案，做好應急物資儲備。

6）做好爆破施工全過程監管，禁止在未經上級部門允許下開展施工，拌制爆破所需的藥液時，不能隨意添加其他物品。若由于特殊情況要更改爆破作業時間，需向上級報備，審批后方可進行。

5 結語

綜上所述，靜態爆破技術是爆破領域的一個極大的技術創新，其出現改變了以往爆破施工的作業模式，極大降低了施工的風險和難度，且不會對環境造成破壞和污染，具有很強的實用性，后期爆破工程都可以應用靜態爆破技術。