高速公路路基石方爆破方法及參數設置

許志偉

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州511450）

1 工程概況

某高速公路工程某合同段路基挖方813.235×104m3、填方607.914 104m3，合同工期974d，具有施工量大、工期緊的特點。路基石方爆破為基礎環節，采取小型松動爆破的方式，施工期間全面加強控制，以最大限度地削弱爆破的危害，減小爆破的擾動性影響，提高邊坡圍巖的穩定性。邊坡開挖階段為滿足邊坡穩定且平順的要求，應用預裂爆破的方法。

2 爆破施工方案分析

2.1 山體爆破施工

山體爆破施工應考慮以下問題：

1）方法的選擇。沿線分布有村莊，山體爆破期間伴有震動現象，不利于周邊民房的穩定性，因此，合理應用爆破方法是營造安全施工環境、確保施工質量的關鍵。山體開挖環節，開挖深度應控制在20m 以內，周邊民房等建筑需維持穩定，為滿足此方面的要求，宜采用中深孔的爆破方法[1]。

2）方案的制訂以開挖深度要求為準，結合施工范圍內的爆破作業條件分為多種爆破方式：（1）淺眼爆破，通過此項工作的開展能夠給后續中深孔爆破創設堅實的基礎；（2）預裂爆破，對主體兩側及溝槽展開爆破操作時，需要全面防護周邊巖石，提高其穩定性；（3）光面爆破，施工期間的重點控制內容在于坡面的平整度，以開挖深度為依據選擇合適的方案，該值未超過4m 時，以淺眼微差松動爆破的方式為宜；超過4m 則轉為中深孔微差爆破，邊坡部分則為光面爆破的方式；（4）在主體兩側施工時，為減小擾動采用的是預裂爆破的方法。

3）根據開挖深度合理規劃，該值在10m 以內時僅形成一個作業平臺即可；若開挖深度達到15m 或更多，考慮到安全和質量層面的雙重要求，宜分為2 個作業平臺。

4）爆破施工過程中，首先修筑1 條可通往山頂的施工便道，通過推土機和手工鉆爆協同作業的方式，高效施工最上層的作業面，待該處成型且無質量問題后開拓下一個臺階作業面，按照此方式有序向下推進。臺階作業面施工過程中應充分利用既有的空間，合理協調施工機械，以提高施工效率[2]。在紅線底板成形后用風鎬加以處理。

5）邊坡是山體爆破施工期間的重點內容，該部分開挖采用潛孔鉆預裂爆破法。隨鉆孔作業的持續推進，達到邊坡設計線時加強檢查，明確潛孔鉆鉆孔深度和角度的實際情況，結合設計要求靈活調整，待快要到達邊坡時鉆一排預裂孔（應與邊坡保持平行的位置關系），起爆后形成預裂縫，減小對邊坡的不良影響[3]。遇軟質邊坡時可采取光面爆破的方法，并由施工人員操作手風鉆，適度修整邊坡，使其滿足尺寸要求。

2.2 邊溝開挖爆破施工

針對開挖部分采取爆破處理措施，較為適宜的是潛孔爆破法，在完成邊溝石方開挖作業后用風鎬進一步處理底部，使其具有平整性，以保證底板的質量可滿足要求。

3 爆破技術方案的設計

3.1 中深孔爆破爆破參數

中深孔爆破爆破參數主要包括：

1）孔徑d：綜合考慮鉆機的性能、臺階高度以及施工現場的地質特點，確定具體的鉆孔孔徑，即89mm 和76mm 兩種形式。此處以89mm 的孔徑為例，重點對其展開分析。

2）臺階高度H：以鏟裝設備的工作性能為準，確定具體值，即10～15m。

3）最小抵抗處W：參照孔徑，取該值的25～30 倍。

4）超深h：現場巖石硬度較大，根據此特點取0.6～1.0m，施工過程中視實際情況在該區間合理調整。

5）孔距a：以3m 較為合適，具體需考慮現場的巖性，采取針對性的調整方法。

6）排距b：結合炸藥的性能，取2.5～3.0m。

7）填塞長度：以孔徑為參照，取該值的20～40 倍，通常情況下為2.5～2.8m，具體根據地質等方面的實際情況合理調整。

8）單位炸藥消耗量K：綜合考慮施工區域的地質以及類似的工程經驗，按0.42kg/m3的標準控制。

9）單孔裝藥量Q：分2 部分考慮，第一排孔按照Q=KaWH的方式計算求得；剩余各排孔均按照Q=KabH 計算求得。在展開中深孔微差爆破作業時，較為適宜的是密實裝藥方法；而在預裂爆破和光面爆破施工中，宜優先采取不耦合裝藥的方式。

上述所提參數并非絕對值，具體需結合實際情況合理調整，以保證參數的可行性。

3.2 起爆方法

在中深孔臺階爆破施工過程中，采取的是孔內延時、排間微差的方法，順利完成起爆作業。為取得良好的起爆效果并且最大限度地削弱振動效應，通過計算以及經驗分析后，將孔內延時時間確定為500ms 及其以上，將孔排間微差間隔控制在25～50ms 區間內，采用非電起爆網絡。

3.3 淺孔爆破技術方案

開挖深度在4m 以內時采取的是潛孔爆破的方式，密實裝藥。邊溝為整個爆破施工過程中的關鍵施工內容，其屬于溝槽爆破，應將中間孔設置在邊孔的前面，再按照先中間、后兩邊的順序依次完成起爆作業[4]。

3.4 深孔擴壺爆破技術方案

在中深孔爆破施工的基礎上衍生出深孔括壺爆破的方式，其作為補充方式而使用，在改善爆破效果的同時有利于減少成本投入，在山體外側、山包地形中具有可行性，盡管在斜坡地形施工環境下也依然能夠有效保證爆破質量，維持底板的完整性。深孔括壺爆破時，通過擴大孔網參數、減低鉆孔量的方式可提高經濟效益，為避免邊坡受擾，要求爆破地點遠離邊坡[5]。主要設計參數有：

1）最小抵抗線W=6.5～7m、間距a=7.0m、排距b=6.5～7m。

2）藥壺集中藥包量Q=K松V，其中，K松取0.7～0.8kg/m3；V=abH，其中，H=10m，Q=220～250kg。

3）擴壺次數和藥量Q′=Q/P，其中，P 為巖石炸系數，取10（具體以巖石特性為準小幅度調整），由此求得：Q′=22～25kg；括壺次數取3 次，每次用藥量比值為1∶2∶3。

在光面爆破的技術參數中，主要考慮的是炮孔間距a、最小抵抗線W、炸藥單耗q 及單孔藥量Q，彼此間的關系有：

式中，d 為炮孔直徑，cm；q 為炸藥單耗，kg/m3，取0.2～0.3；H 為孔深，m，根據設計深度20%超深計算。遵循一次起爆的原則，中途不可中斷，裝藥形式采取的是不耦合裝藥，也可根據需求靈活轉變為間隔裝藥。

4 爆破施工的技術要點

4.1 施工機械的配置

結合現場作業條件以及工程規劃可知，總爆破量約76×104m3，為在指定工期內順利完成施工作業，提出具體的機械設備配置方案，如表1 所示。

表1 潛孔鉆爆破鉆孔機械統計表

對于二次解炮開挖深度小于3m 的情況，在對土石、孤石等展開爆破作業時，較適宜的是采用手風鉆和空氣壓縮機，設備的具體情況如表2 所示。

表2 二次解炮設備配備統計表

4.2 人員組織

爆破作業隊分為2 個組，依次完成特定的工作，即潛孔個別爆破組和手風鉆爆破組，適配設備包含鉆機和空氣壓縮機，在鉆進作業的同時輔助完成邊坡的修整、邊溝的開挖爆破等工作，有序施工。

5 結語

綜上所述，在高速公路路基石方爆破施工中，通過對地質條件的分析，展開對爆破方案的優化工作，確定爆破參數，經工程人員的通力協作后取得較好的成效，獲得監理和業主的一致好評，可兼顧施工安全、質量等多重要求。總體來看，所提的石方爆破方法具有可行性，可為類似工程提供參考。