路堑石方高边坡的预裂爆破工法浅析

路堑石方高边坡的预裂爆破工法浅析

梅春松

梅春松（中铁十五局集团第二工程有限责任公司）

摘要：重庆嘉陵江航电枢纽工程进场道路A1标段的B线深路堑地处丘陵，在这样复杂环境下路堑开挖爆破，采取超钻孔预裂爆破、不耦合装药、选用低爆速低威力炸药、微差起爆控制单响药量等技术有效地降低了爆破震动，保证了边坡一次成型和稳定，取得了良好的爆破效果。

关键词：预裂爆破参数设计路堑边坡

1工程概况

重庆嘉陵江航电枢纽工程进场道路A1标段的B线段为深路堑（高达80m）石质边坡，路堑岩体为砂岩，节理裂隙发育，有松散的软弱夹层，对边坡稳定十分不利，施工环境比较复杂，对爆破的要求较高，施工难度较大。根据我们以往高速公路的工程实践，决定采用预裂爆破工法。即沿着设计边坡线进行预裂爆破，尽量减少对边坡线的扰动，达到保持边坡稳定、平整，一次成型。该工法不仅能提高工程质量，而且能节约大量资金。

2爆破方案要求

2.1欲裂爆破工法特点

2.1.1强调爆破设计、施工和信息反馈一体化，根据施工情况，采用信息化施工技术，通过对爆破效果分析，修正爆破设计参数及爆破顺序，直到形成一个经济、安全、合理、优质的结构体系；

2.1.2边坡均采用欲裂爆破控制，深孔爆破以前先沿着设计边坡线欲裂成缝；

2.1.3使用设备简单，易操作，实用性强，利于推广；

2.1.4对成型后边坡扰动小，有利于施工、运营安全。

2.2爆破方案根据需要开挖的石方高程、边坡要求及对被保护对象的安全要求决定采用以下爆破方案：

2.2.1设计边坡实施路堑边坡预裂爆破，以减少爆破对边坡岩质损伤及稳定性的影响；

2.2.2沿设计边坡线，采取孔间距小的预裂孔、少装药、弱爆破，采用特殊的装药结构：如分段间隔装药、小直径药卷等，以控制装药集中度和爆破威力，按设计边坡的坡面一次成坡；

2.2.3合理选定参数：根据不同的岩质和炸药，经过检验，确定合理的炮眼a、抵抗线W、炮眼密集系数和装药量等；

2.2.4严格按照《爆破安全规程》设计和执行以确保人身安全、杜绝爆破事故。

3爆破参数设计

3.1不耦合系数的计算预裂孔爆破时，作用于炮孔的压力有3部分：爆生气体的膨胀压力；孔中原有空气冲击波波阵面压力；高速运动的压缩空气和爆生气体质点冲击孔壁产生的增压。根据文献[2，3]计算表明：在不考虑岩体压力的情况下，作用于炮孔周围岩石上的综合压力P(包括爆生气体膨胀压力P1及其质点高速碰撞孔壁所引起的增压P2

式中，PL—爆生气体等熵膨胀临界压力，通常取200MPa；

P0—爆生气体的初始平均压力，（D为炸药爆速）

m—不耦合装药系数；

k—炸药的等熵指数，凝聚态炸药常取3；

γ—空气的绝热等熵指数，γ常取1.3。

在上述计算中未考虑不耦合药炮孔与炸药之间空气冲击波及其增压，一般乘以系数Cf(近似取1.1～1.2)。

对于预裂爆破

CfP≤[σc](2)

CfP2≥[σtt](3)

式中，[σc]—岩石的极限抗压强度，MPa；

[σtt]—岩石的动抗压强度，一般为抗拉强度1.3～1.5倍。

根据给定的岩石的炸药类型，由(1)～(3)式可确定不耦合装药系数m的值。

3.2线装药密度

式中，d—炮孔直径，mm；

ρ0—炸药密度，g/cm3。

3.3钻孔参数

3.3.1钻孔直径D=80～100(mm)；

3.3.2梯段高度H：根据工点地形地质条件，钻孔机械钻孔能力，边坡的最小抵抗线综合考虑，一般取H=(1.1～1.2)w；

3.3.3底盘抵抗线Wp：按照以往的经验和试验爆破取得的参数，Wp=ks×d，ks=25～45；

3.3.4排距b主：排距指平行于分层台阶坡顶线之间的垂直距离，参考经验公式b主=(0.8-0.9)Wp；

3.3.5钻孔间距a=(10～20)d；

3.3.6炮孔超深h。炮孔超深指炮孔超过台阶底盘水平的深度，为了降低装药中心有利于克服底盘的阻力，使爆出的底板比较平整，防止根底产生，主炮孔超深h=1.0-1.2m；

3.3.7炮孔堵塞长度：Ld=20×d～25×d，式中d为炮孔直径；

3.3.8单位体积耗药量q：路堑上部q取0.25kg/m3～0.32kg/m3，路堑下部q取0.30kg/m3～0.39kg/m3。

3.4装药结构预裂爆破炮孔的装药采用不耦合装药结构。孔口堵塞长度取2～3m，底部加药段长度取2～5m。加药段药量为该孔正常段线装药量的2倍。缓冲孔至预裂面的距离在一般情况下，其值可取1.5～2.0m。另外，最后一排主爆孔的装药量约为正常装药量的1/2～2/3。

3.5起爆网络和起爆方式采用毫秒分段电雷管微差起爆，按设计要求和预裂爆破原理，边坡预裂孔先于主爆区炮孔起爆，采用串并联方式连接.一般分为2组或者3组，个别为4组，其中预裂孔始终单独作为1组，主爆区根据眼数和布置的情况分为2～3组，使得总电阻在发爆器允许起爆电阻的范围之内，然后并联起来.起爆方式均为发爆器将串并联的全部炮孔同时发爆.预裂孔先于主爆孔至少75ms起爆。

4施工技术

4.1工艺流程

4.2钻孔钻孔定向精度是当前影响预裂爆破质量最严重的一个因素，凡是半孔痕迹残存不完全之处，基本上由于钻孔偏斜所致。两孔斜交处，爆破药量过大，造成超挖；两孔偏离处，爆破药量减小，造成欠挖。所以炮孔的平行度至关重要。现场采用重锤和角度仪确定钻杆的角度，最终使炮孔位于同一平面且平行。

4.3装药用不耦合间隔装药，不耦合系数取2~5，装药结构形式有两种，用低爆速、小直径专用药卷采用均布连续装药。用普通2号岩石硝铵炸药卷和水胶、乳化炸药卷时采用加导爆索间隔成药串的间隔装药。

4.4起爆在施工中要根据围岩情况及时调整炮孔布置及爆破参数，减少对围岩的扰动，提高预裂爆破质量。

为了达到预期的预裂爆破效果，必须做到：

4.4.1炮位准，炮眼直：按照设计的周边线、眼位、方向、准确地钻眼，相互平行。预裂爆破是许多个周边眼联合作用的结果，各炮眼轴线保持平行是决定效果好坏的主要因素之一。

4.4.2起爆有序：按照使岩石向自由面方向破裂崩落的顺序，用秒延期雷管、毫秒延期雷管控制，由内向外、分段逐层起爆，并在其它炮眼爆破之后，周边眼全部同时起爆。

4.4.3少装药、弱爆破：采用特殊的装药结构，如分段间隔装药、小直径药卷等，以控制装药集中度和爆破威力。

4.4.4合理选定参数：根据不同的岩质和炸药，经过检验，确定合理的炮眼a、抵抗线W、炮眼密集系数和装药量等。

5效益分析

高边坡开挖石方预裂爆破技术，解决了以往普通爆破难以解决的边坡损伤问题，减少了施工工序，节约了劳动力，降低了工程超挖量，能够很好的控制边坡的超挖和欠挖。在本次嘉陵江航电枢纽场内道路A1标段B线边坡开挖预裂爆破施工中，缩短工时，降低劳动成本，减少了施工工程量，安全质量得以提高。

参考文献：

[1]谢永生.预裂爆破技术在边坡保护中的应用[J].冶金矿山设计与建设.1999.9：20-22.

[2]刘盛.露天矿边坡的预裂爆破[J].湖南有色金属.1999.3：1-7.

[3]王从银.爆破工程[Z].徐州工程指挥学院教材.1999.

[4]张志呈，李朝鼎，张顺朝.试论定向断裂控制爆破孔间隙裂缝贯通的主要参数[J].中国矿业.2000.9(5)：59～63.