公路工程靜態爆破預裂試驗與施工技術分析

裴巧巧,申鐵軍

（1.山西路橋第四工程有限公司,山西 大同 037006; 2.山西路橋建設集團有限公司,山西 太原 030006）

0 引言

靜態預裂爆破是目前較先進的一種爆破技術，其裂紋向外主要以劈裂為主，沿軸向貫通后形成破巖界面，結合縱向剖面破巖效果分析認為，破碎劑膨脹作用較為強烈，破裂后裂紋擴展呈不規律分布，達到了破碎巖體的效果。

1 靜態爆破預裂試驗

1.1 試驗設計

試驗設計參數見表1。

表1 試驗設計參數一覽表

1.2 試驗操作

試驗前，準備施工材料、設備、場地、人員，確定試驗設計及施工組織安排，告知作業人員施工安全、質量注意事項，作業人員熟悉、了解操作要點。

（1）在試驗前3 d 需連續3 d 早晨8:00 測量試驗巖體表面溫度，確定施工時段巖體溫度小于35 ℃。

（2）在試驗前2 d 需測量放樣、試驗資料收集、鉆孔作業、試驗資料收集。

（3）在試驗前1 d 需檢查試驗相關的各項工作，材料方面主要是膨脹劑、攪拌桶、砂桶、木棒、安全防護用品、稱重秤、大量杯；人員方面主要是試驗作業人員、試驗資料收集人員和試驗現場人員已了解注意事項，熟悉操作要點[1-3]。

（4）在試驗當天需現場人員、物資準備就緒，作業人員拌藥、裝藥，工效按每次2 個孔4 min 考慮，試驗共計48 個孔，預計用時100 min（作業暫時按照3 個工人考慮）；試驗資料收集人員按要求收集試驗資料后快速清理現場，布設安全警示帶圍護試驗區，試驗所有人員遠離試驗區。

（5）確定靜爆完成后，整體判別靜爆效果，試驗資料人員收集靜爆資料。由于高溫天氣，膨脹劑溫度的敏感性，試驗選時上較為嚴苛。項目頂管工程，頂管內部溫度低、含水少，可不受此限制。

1.3 試驗數據采集

（1）施工準備：

①技術準備。試驗作業前按照廠家提供的資料，參考建筑施工計算手冊確定試驗設計方案，并明確試驗安全注意事項，對參與試驗所有人員進行安全注意事項告知。

②物資準備。試驗鉆孔采用項目部目前已有的鉆孔設備，橡膠手套、護目鏡、安全帽、反光背心采用項目部采購的合格產品，攪拌桶、帶刻度的大量杯、木棒、稱重儀器、遮陽傘、測溫儀、砂桶、漏斗及軟管在試驗前準備合格產品。試驗所用的膨脹劑按廠家要求做好試驗前的存貯。

③現場準備。施工前準備好膨脹劑樣品，并清理試驗區場地，露出破巖巖面。采用測溫儀測量早晨8:00 左右（時間宜早）溫度，確定施工巖體滿足35 ℃內的施工溫度。試驗作業面應滿足人員進出、操作的空間要求，具有巖塊爆破拋擲臨空面與操作臨空面。

（2）作業前準備。依據相關文獻、廠家施工資料，裝藥時巖體溫度超過35 ℃。極易出現膨脹劑受高溫反應的爆聚情況，因此施工選擇在早晨進行，盡量在中午前結束試驗。試驗前3 d，采用測溫儀早晚測量巖塊溫度，確定滿足試驗條件，并在試驗當天在測溫滿足要求后方可進行試驗。試驗現場做好場地清理，具有良好的作業人員進出、鉆孔、拌和、裝藥空間，出露巖面水平完整且形狀規則。

2 靜態爆破預裂施工

山西省國道241 線沁源后溝至平遙香樂段公路新建工程，路線全長51.028 km，其中路基第二合同段路線長6.55 km，起點樁號位于K12+000 處(寧固鎮凈化村），終點樁號K18+550 處（中都鄉曹村）。工程中標價9 545.39 萬元，合同工期2021 年4 月28 日—2022 年9月25 日，主要節點工期見表2。

表2 工程主要節點工期計劃一覽表

2.1 施工工藝流程

主要施工工藝流程：施工準備→測量定位→鉆孔作業→拌和、裝藥→藥劑反應→清渣。膨脹劑不宜在室外高溫環境存放，施工現場拌和、裝藥需在5 min 內完成，因此前道工序全部在拌和、裝藥前一天完成。

2.1.1 測量定位

依據布孔參數采用卷尺量測各點位位置，并使用紅漆噴涂點位作為標識，測量以臨空面邊線為基準線，首先平行于基準線標識第一排孔位，然后按孔位間距布設其他孔位[4]。

2.1.2 鉆孔作業

（1）鉆孔作業由佩戴安全防護用品的作業人員進行施工，試驗孔位為水平向下傾斜孔位，深度0.9 m，鉆孔前在鉆桿標識明顯的刻度標識，便于鉆孔深度控制。鉆孔完成后及時清理現場，孔內采用風管沖出殘渣，檢查巖塊受鉆孔作業損傷程度，并復核孔位分布。

（2）破巖區間段地表采用螺桿空氣鉆設備鉆孔，孔徑分兩種類型，一種是75 mm 破碎孔，一種是200 mm自由孔，鉆孔深度至頂管底標高，其中最大深度為19 m，區間段75 mm 破碎孔布置5 排，200 mm 自由孔布置4 排，沿著頂進方向孔位間距為500 mm，橫向間距為400 mm，拌和、裝藥12 h 破巖頂管機迅速進行穿越巖層施工并做好全過程地表沉降監測[5]。

2.1.3 拌藥、裝藥

（1）膨脹劑受溫度影響明顯，拌藥、裝藥作業在清晨6:00 左右進行，試驗前再次測量孔位、孔內溫度，確保拌藥、裝藥時巖體溫度低于30 ℃[6]，裝藥結束后一個小時內巖體溫度依舊不超過35 ℃。膨脹劑與水在清晨運輸到現場，避免長時間露天存放影響藥劑性能[7]。

（2）依據廠家提供的資料，現場按照1 ∶3 的比例進行水、膨脹劑配比拌藥[8]，現場拌藥按照單次少拌、勤拌、迅速拌和的既拌既用原則進行作業[9]，使用稱重儀嚴格控制每次拌和的水、膨脹劑重量，作業人員按要求穿戴好防護鏡等安全防護用品[10]，作業人員著裝應穿長袖、長褲、膠鞋等覆蓋身體全部部位服裝，未滿足著裝的試驗參與人員避免近距離接觸膨脹劑[11]。拌和由三人一組操作，其中1 人負責稱量、供料，采用砂桶、水桶分別供應稱量合格的水與膨脹劑；另1 人采用木棒或竹棒在桶內攪拌，在拌和至流質狀后迅速倒入孔內；剩余1 人拌藥、裝藥完成后快速離開現場后遠離作業面，采用具有一定強度的遮擋板對藥孔進行遮擋，遠距離等待藥劑反應破巖。

3 靜態爆破預裂試驗分析

3.1 裝藥工藝

以實際操作能力組織作業相關數據表見表3。

表3 相關統計數據一覽表

3.2 試驗結果

孔間距為500 mm，最小抵抗線為500 mm，破巖時長約12 h，見表4～6、圖1～2。

圖1 靜態爆破試驗圖

圖2 現場施工后效果圖

表4 相關統計數據一覽表

表5 爆破試驗工程占地統計表

表6 爆破試驗工程安全控制項目與費用表

4 結束語

綜上所述，該文提出了由地表鉆孔深入地下改造地層的靜態爆破預裂施工技術，通過采用“自由孔+破碎孔”破巖組合工藝處理作業區巖體，大大提高了施工工效。