多邊界條件下爆破技術(shù)在路基施工中的應用復習課程

1、多邊界條件下爆破技術(shù)在路基施工中的應 用摘要：基于多邊界條件下爆破理論和山區(qū)高等級公路石方路 基工程的特點，探討了爆破技術(shù)在山區(qū)高等級公路建設(shè)石方路基施 工中應用的可行性和關(guān)鍵。實踐表明：在山區(qū)高等級公路路基施工中推 廣和應用新的爆破技術(shù)是加快施工進度和保證施工質(zhì)量的有效措施。b關(guān)鍵詞：多邊界爆破理論；抵抗線；裝藥量；石方路基； 深挖；質(zhì)量；進度我國高等級公路經(jīng)過近二十年的建設(shè)取得了巨大成就， 高等級公路里程迅速增加。目前，高等級公路建設(shè)逐漸由平原微丘區(qū)向 山嶺重丘區(qū)延伸發(fā)展。尤其是隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，西部公路建 設(shè)所面臨的地質(zhì)地形將會越來越多的遇到起伏不平的巖石山區(qū)。為了滿 足高等級公

2、路所需的技術(shù)標準，必須克服波浪起伏、高差較大、溝谷相 間等各種不利地形，深挖高填土石方工程難以避免。而深挖高填工程數(shù) 量大、傳統(tǒng)施工速度慢、施工效率低下，同橋遂工程一樣，往往成為決 定工程進度的關(guān)鍵。因此，必須研究推廣采用新的爆破技術(shù)，以在山區(qū) 高等級公路建設(shè)中加快石方路基工程的施工進度并確保施工質(zhì)量。1多邊界條件下爆破技術(shù)隨著鑿巖機具、裝運機具和爆破技術(shù)的發(fā)展，基于多邊界條 件爆破理論對公路工程影響較大的爆破技術(shù)是光面爆破和預裂爆破、深 孔爆破以及微差爆破技術(shù)。1.1多邊界條件爆破多邊界條件即為地形變化條件，一般分為平坦地形、傾斜地 形、山包地形和埡口地形。多邊界爆破遵循“最小抵抗線原理”。

3、圖 示多邊界爆破漏斗。多邊界藥量計算如下。Q = edKW3F ( E a)式中 Q為藥包的裝藥量， kg ;e為炸藥換算系數(shù)；d為堵塞系數(shù)；K形成標準拋擲漏斗時的線耗藥量，kg / m3;W為最小抵抗線，m; F（ E ,a）為藥包性質(zhì)指數(shù)；E 為拋擲（坍）率（）;a為自然地面坡度（°）。圖1多邊界條件下的爆破漏斗示意藥包間距（ m）:a =（1 . 0 1 .2） W子藥包間距（m）C = 0. 5nWsin a+1式中 W為相鄰兩藥包最小抵抗線的平均值；n為爆破作用指數(shù)，其余同前。爆破作用半徑：下爆破作用半徑R下=Wn2 + 1上爆破作用半徑R 上= WAa上n2 + 1式中

4、a上為抵抗線出口點至上破壞點之間的地面坡度，（°）； A為崩塌系數(shù)。1 . 2光面爆破和預裂爆破光面爆破和預裂爆破是專門針對設(shè)計開挖界面進行有效控 制的爆破方法。沿爆破開挖區(qū)的設(shè)計輪廓或邊坡，以較小的間距合理布置一排相互平行的鉆孔，在孔內(nèi)采用間歇或不耦合裝藥，并在開挖區(qū)主爆 破之后或之前同時起爆，從而獲得符合設(shè)計輪廓、光滑平整和穩(wěn)定性好 的邊坡面。光面爆破和預裂爆破在技術(shù)上采用室洞控制爆破方法，其核 心是藥包布置原則。包括：（1）在任何情況下，藥包布置均以最小抵抗線為設(shè)計依據(jù);（2）根據(jù)路塹中心挖深和寬度，進行藥包分層布置；（3）盡量對藥包進行縱向或橫向分集或分條布置；（4）合理安排

5、藥包的起爆時間。光面爆破和預裂爆破的主 要參數(shù)有鉆孔直徑、孔間距、抵抗線、線裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、最后一排 主爆孔與裂孔間距等。鉆孔直徑（d）:般以50mm70mm為宜，為增加不耦合系數(shù)也可采用100mm150mm。另外，孔深較大也可用較大的鉆孔直徑。 炮孔間距（a）:孔距與孔徑成正比例關(guān)系，并與巖性、巖體 構(gòu)造和炸藥類型等因素有關(guān)，即 a = m ad。對于預裂爆破 md = 1012 ;光面爆破md = 1016。同時在光面爆破中孔距與最小抵抗線 W成正 比，即a = mW ,一般m處于0 . 61 . 0之間。線裝藥量q (kg / m);光面爆破q =( 0. 10 .15) KaW ;

6、預裂爆破q =(0 . 1 0. 4) Ka2式中符號同前。裝藥結(jié)構(gòu)既能滿足設(shè)計規(guī)定的不耦合系數(shù)值，又要盡可能保證藥包爆炸后，爆能沿鉆孔全長均勻分布。裝藥結(jié)構(gòu)一般有連續(xù)裝藥和 間隔裝藥兩種。1 . 3深孔爆破深孔爆破就是炮孔孔徑大于 75mm且深度在5m以上的采用 延長藥包的一種爆破方法，通常有拉槽深孔爆破和臺階深孔爆破兩種。炮孔 需用大型的潛孔鑿巖機或穿孔機鉆空。當用機械清方時，采用臺階深孔 爆破效果更好，可以實現(xiàn)路基石方施工全面機械化。深孔爆破的優(yōu)點是勞動生產(chǎn)率高，一次爆落的方量多，施工 進度快，爆破時對路基邊坡的影響比大炮小。若配合預裂或光面爆破， 則邊坡穩(wěn)定，爆破效果易控制，爆破時比較

7、安全。但由于需用大型機械， 故轉(zhuǎn)移工地、開辟場地、修筑便道等準備工作都比較復雜，且爆破后 仍有10 %25 %的大石塊需經(jīng)第二次爆破解小。深孔爆破梯段傾角最好為 60 ° -75。，高度應在5m15m之 間?？刹捎么怪笨缀托笨變煞N炮孔， 孔徑通常為80mm300mm。公路 工程中以100mm150mm為宜。超鉆長度大致是梯段高度的 10 %15 %。 巖石堅硬者取大值。垂直孔深度（m）: I = H + h斜孔的深度（m）:1= H + h炮孔的間距（m）:a = MW底板抵抗線（m）: W = D7 . 85ptlKmH式中 m約為 0. 61 . 4，常取0. 70. 85 ;D

8、為鉆空直徑，dm ; p為炸藥密度，kg / m3 ;K為單位耗藥量，kg/m3，且K'=K/3; t為深孔裝藥系數(shù)；H為梯段高度，m ;其余同前。當 H v 10m 時,t=0 . 6; H = 10m 15m 時；t=0 . 5; H =15m 20m 時，t=0 . 4。W值確定后按下式估算 L值：L = W H ctg a式中L為炮孔與梯段頂邊緣的距離，m ；其余同前。為確保鑿巖機作業(yè)安全，此值應大于2m3m ;否則，需調(diào)整W值。多排孔時，排的間距 b可取b = W。最后按下式計算炸藥量Q (kg)：Q = eK'WHa式中符號同前。1 . 4微差爆破多發(fā)一次爆破采用微

9、差爆破技術(shù)具有減震、前發(fā)藥包為后發(fā) 藥包開創(chuàng)凌空面進而加強巖石破碎效果、降低一次爆破堆積高度、有利 于機械作業(yè)、減少巖石夾制力、節(jié)省炸藥、并可增大孔距等優(yōu)點，提高 每百米的炸落方量。1 . 5拋擲（坍）爆破 定向爆破和松動爆破對于自然坡度較陡（30 °）地形地質(zhì)條件較為復雜、凌空面大時，采用拋坍爆破。拋坍爆破利用巖石本身的自重坍滑出路基，提高爆破效果，從而加快施工進度并降低工程造價。 當路線通過波浪起伏的峽谷或雞爪地形地段、橫切山包或山嘴、凌空 面較多時，采用拋坍或拋擲爆破效率更為顯著。在以借為填或移挖作填地段，特別是深挖高填相間、工程量 大的雞爪型地區(qū)，采用定向爆破，一次可形成1百

10、米以上至數(shù)百米路基。在軟石、次堅石路基地段，采用松動爆破技術(shù)，配合機械化 施工作業(yè)，可大大提高施工效率，在堅石路段宜采用深孔技術(shù)進行松動 爆破。2路基石方特點2.1工程數(shù)量大，占路基土石方工程數(shù)量比例也大。個別路段每公里可高達十多萬立方米，占路段土石方總量 的95 %以上,占整段公路投資的65 %以上。有必要進行爆破施工和機械 化作業(yè)。2 . 2 石方工程相對集中。有利于大爆破施工和機械化作業(yè)。2. 3 地形地質(zhì)相對復雜，地形緩陡連續(xù)或相間、地勢迂回 曲折；地質(zhì)巖石也可能呈現(xiàn)為軟石、次堅石、堅石連續(xù)或相間。需要采 用各種爆破技術(shù)綜合爆破，且裝運推機械進場有一定困難。3公路石方路基施工探討通常將

11、邊坡高度等于或大于20m的石質(zhì)路塹稱為深挖石方路塹。其挖深較大、石方集中、地形復雜、施工難度大。公路部門傳統(tǒng)石 方機械化水平較底，爆破施工隊伍技術(shù)力量較薄弱，同時受地形和地質(zhì) 條件制約，深挖石方路塹施工方法主要是采用淺眼爆破、藥壺炮、貓洞 炮和普通洞室炮爆破進行。存在以下缺點。3. 1淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮等小炮開挖方法因受巖石 地質(zhì)條件、機械清方等因素影響較大，爆破工效低，施工速度慢，同時 在地質(zhì)條件不好的情況下未必能形成高大而美觀的巖石邊坡；3. 2普通洞室爆破因其技術(shù)含量低，對巖石邊坡、周圍環(huán) 境都會產(chǎn)生較大的破壞；3. 3加大鑿巖設(shè)備投入、克服地形條件制約，在深挖石方 路塹的施工中盡

12、量使用中深孔爆破，確?？焖?、優(yōu)質(zhì)的工程效果，這一 做法目前尚未達成共識。因此，采用控制爆破技術(shù)，改變?nèi)藗兟浜蟮谋剖┕ひ庾R， 探討深挖石方路塹的快速優(yōu)質(zhì)施工技術(shù)，是山區(qū)高等級公路施工中亟待 解決的問題。根據(jù)多邊界爆破理論近年來在 209國道和318國道恩施州 改建工程、西安蘭（田）?。▔勡┒鈱Ｓ霉沸陆ü饭こ?的實踐（圖2為深孔爆破用于深挖石方路塹）及其它工程應用來看，推 廣和應用石方爆破施工的快速施工方法，能加快石方施工進度并能確保 山區(qū)高等級高巖石邊坡的穩(wěn)定和美觀。圖2 深孔爆破用于深挖石方路塹示意（1）正確確定周邊炮眼的位置、方向、深度、角度，并選用低密度、低爆速和高體積威力的 炸

13、藥，是保證光面爆破成功和增強爆破效果的關(guān)鍵。（2）采用預留邊坡保護層、分集或分條分層布置藥包、松 動或拋坍洞室控制爆破進行路塹主體方量開挖，然后至坡頂向下用挖掘 機配合淺眼爆破進行刷坡和清方，能適用于各種復雜地形條件的深挖石 方路塹開挖，且成本低廉。（3 ）采用預裂洞室控制爆破相結(jié)合的方法進行深路塹石方深孔爆破或松動爆破方快速開挖，然后用挖掘機、推土機、裝載 機配合自卸氣車聯(lián)合清方，效果更為顯著。（4）利用有利地形進行定向爆破、拋坍（擲）業(yè)，對具有 一定巖石厚度邊坡路塹具有顯著效果。4 結(jié)語公路石方爆破施工是一項技術(shù)含量高的綜合性工作，必須提咼認識，根據(jù)路段地形地質(zhì)、施工機具及工程整體安排等條件進行合理設(shè)計和組織施工，對加快工程進度、保證工