预裂爆破在路基施工中的应用

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　　摘要：本文介绍了预裂爆破技术在中山市东外环路石方爆破工程中的应用，通过选择最佳的爆破方案及合理的爆破参数，取得了良好的爆破效果和相关施工经验，对类似工程有很大的参考价值。
　　关键词：预裂爆破石方路堑开挖爆破效果
　　1工程概况
　　1.1工程简介
　　中山市东外环路石方爆破工程是中山市市政工程建设中心为了改善城市环境，完善市政基础设施建设，经中山市南区沙涌社区居民委员会同意，将南区沙涌镇土名“文笔山”征用林地93.24亩作建设公路用地，由我们负责进行该工程沿线的大量土石方的爆破施工。工程所在区域土层较薄，上部为风化岩，下部为中等强度的花岗岩，爆破方量约8万立方米。
　　1.2爆区环境
　　本工程位于中山市东环路。爆区东侧300M外为厂房；南面和北面临山坡；西侧250M外东环三路，路西侧为盛柏纺织有限公司；爆区周围环境较好。爆破时唯一需要考虑的就是控制爆破飞石来保护周边的各建筑物的安全。详见下爆破周边环境示意图：
　　
　　2爆破施工方案选择
　　为了减少对路堑周边环境的破坏，保护边坡和堑顶山体的稳定，保证石质挖方边坡顺直、圆滑、大面平整，决定采用预裂爆破技术。根据以往类似工程的施工经验，本工程的主体爆破采用中深孔台阶微差爆破法进行石方开挖，边坡采用预裂爆破技术，少量需二次破碎的大块用手持式风钻打小直径炮孔爆破或用液压炮机破碎。
　　3爆破参数设计
　　为使爆破施工安全、高效，不同的施工区域，宜采用不同的爆破参数。
　　3.1中深孔爆破参数
　　（１）钻孔
　　采用阿特拉斯或英格索兰潜孔钻造孔，钻孔直径为φ76mm。
　　（２）装药起爆
　　根据实际爆破规模，适当采用毫秒微差爆破，梯段微差间隔时间25~50ms。爆破台阶高度为8－15m。
　　（３）单孔装药量Ｑ
　　按公式：Ｑ＝a•b•h•q计算
　　式中：a为炮孔间距；b为炮孔排距；h为孔深；q为炸药单耗(取0.4kg/m3)
　　（４）钻爆参数
　　根据岩石的地质条件，拟定钻爆参数如下：
　　孔径d为76mm时各种台阶高度的装药结构情况：
　　当台阶高为8米时，孔排距为2.5×2.0，装药量为16kg；台阶高为10米时，孔排距为2.5×2.0，装药量为20kg；台阶高为12米时，孔排距为2.8×2.2，装药量为29.6kg；台阶高为15米时，孔排距为3.0×2.5，装药量为45kg
　　3.2预裂爆破参数
　　根据施工现场的实际情况和以往的施工经验，对边坡采用预裂爆破以制造出预裂面，使炸药爆炸的冲击波到达预裂面时被折射、扩散、扰动和吸收，破坏能力大大削弱，避免或大为降低主爆孔爆破对预裂面以外岩体的松动和破坏，提高边坡的稳定性。台阶高度H为8m，坡度为1:0.5，钻孔方向和坡度相一致。钻孔直径采用76mm，具体参数如下：
　　炮孔倾角α与边坡坡度相一致，预裂孔与主炮孔的间距取1.8米，根据经验公式，炮孔间距a=(8--12)d，取a=10d，则炮孔间距为0.8米；炮孔长度
　　L=H/sinα= 9.7m，单孔装药量Q=L×QX，线装药密度：QX=0.034k0.63a0.67=0.68kg/m（k为岩石抗压强度MPa）所以Q取6.60kg
　　装药结构：预裂爆破的装药结构采用不耦合间隔形成药串式装药结构，预裂孔延孔轴分为三段。
　　a）堵塞段：孔口堵塞长度L1=0.8m，用草团或编织袋填至药串上部位置，上部再用粘土填塞密实。
　　b）孔底加强段：长度L2=0.8m，药量Q2=QX（L1+ L2）=0.68×1.6=1.1kg。由于孔底受岩石夹持作用大，需用较大的线装药密度
　　c）均匀装药段：长度L0=L―L1―L2，为轴向间隔不耦合装药，按设计的线装药密度均匀分布。
　　起爆方法：预裂孔轴向间隔装药须用导爆索串联各药卷起爆，将药卷和导爆索捆扎在竹片上，起固定药串作用，竹片靠边坡一侧放置，以减弱爆破对边坡的影响，再通过导爆管雷管引爆，以确保各预裂孔同时起爆。预裂孔图示如下：
　　
　　预裂爆破炮孔布置图
　　
　　不耦合装药结构示意图
　　4装药与堵塞
　　主炮眼采用反向装药起爆，连续装药结构，底眼非起爆药包用炮棍压胀填满炮孔。为了控制最大段起爆药量及避免爆破地震的叠加采用微差爆破时差25ms～50ms的段别。炮孔内按设计段别雷管引爆炸药，然后将导爆管雷管用大把抓的方式连接网路，用击发器起爆，起爆前认真检查爆破网路的可靠性。网路连接时，同一网路内的雷管必须是同厂同批同型号的，并保证连接头的导通。
　　结合钻孔Φ76mm和便于装药和防水，选用Φ60mm药卷乳化炸药。
　　雷管选用导爆管雷管。为了便于施工和准确控制钻孔方向，采用垂直钻孔形式，边坡按设计图纸要求斜向钻孔。
　　5起爆方式
　　为了减少爆破有害效应，提高爆破破碎的质量，提高装载效率，本工程主要采用台阶多排孔微差松动爆破，每次爆破孔排数不小于2排。松动爆破各炮孔与预裂炮孔联成同一起爆网络通过雷管的毫秒延时确保松动炮孔在预裂炮孔后起爆。起爆网路示意图如下：
　　
　　6安全校核
　　由于距离爆区最近的建筑物为250米，参照《爆破安全规程》的相关规定，以一般民房所能承受的最大允许安全振动速度2.0cm/s，来进行安全校核，根据这个数据，反算一次爆破允许的最大装药Qmax。
　　 根据公式V=k(Qm/R)α
　　V-----爆破地震安全速度，cm/s
　　Q-----最大一段装药量，kg
　　R-----爆破区至被保护物距离，m
　　m-----药量指数，取m=1/3
　　k----与爆破场地条件有关系数，取k=160
　　α----与地质条件有关系数，α=1.5
　　根据上述公式计算各种建筑物至爆区中心在不同的距离条件的微差爆破最大一段装药量Qmax。当爆破中心距建筑物100米时，微差爆破最大一段装药量Qmax为156.25kg；当爆破中心距建筑物200米时，微差爆破最大一段装药量Qmax为1250kg；当爆破中心距建筑物300米时，微差爆破最大一段装药量Qmax为4218.75kg；
　　7施工方法
　　针对爆破工作技术性强，工序多，为了保证爆破工作有条不紊地进行，必须有良好的施工组织。
　　首先对钻孔工人进行技术交底，将布孔原则，钻孔允许偏差等技术要求传达给所有施工人员。
　　设计及有关人员事先将炮孔中心位置按设计图用锄头挖小孔准确标在爆区内。
　　安排有经验的钻工，打水钻进行钻孔，同时必须佩戴防尘口罩，严格按炮孔布置设计图钻孔，严禁在残孔上钻孔。
　　炮孔钻好，由技术人员验收，偏差不大于20cm为合格 ,抵抗线偏差大的孔应废弃，验收合格后方可装药施工。
　　为了现场机械设备及施工人员的安全，装药爆区范围内必须初步警戒，甲方须协助现场清理工作。
　　装药前用压风吹孔，将炮孔泥砂吹净，由专业爆破作业人员将炸药送到相应的孔位，放好雷管；药卷要装到底，药卷间不留空隙、泥砂，然后堵塞。堵塞用木质炮棍堵粘土，严禁使用铁器冲击炮孔内药包，雷管，装药由专业技术人员指导，由熟练的炮工持证上岗作业。
　　以上工作全部完工后，由有经验的操作人员联网，经反复检查后无误开始警戒。
　　8爆破效果分析
　　在此山体路段，应用预裂爆破技术进行石质路堑开挖，取得良好的爆破效果。开挖边坡面上基本没有松石、危石，避免没有明显的爆生裂隙，保证了边坡岩体及山体的稳定。没有残留根坎，岩壁上炮孔痕迹率达60%以上。爆后坡面不平整率在±20cm之间，符合设计要求。岩石破碎均匀，爆块适中。满足路基石料的粒径要求。
　　9结语
　　工程实践表明，常规松动爆破方法用于公路路基开挖，将会造成边坡保留岩体的破坏乃至失稳。应用预裂爆破施工技术是保证边坡稳定和坡面平整度，减少边坡坍塌、减轻爆破地震波对边坡外建筑物损害得良好施工工艺。在当前公路建设中，尤其是在山岭在修建公路时，应用预裂爆破技术，有助于提高路基开挖的施工质量和综合工程效益，保证完工后运营行车安全。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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