岩层破碎地下水发育路堑爆破施工技术

岩层破碎、地下水发育路堑爆破施工技术本文介绍胶新铁路DK90+600～DK90+900段土石方工程在解决地下水发育、岩质分层节理破碎并伴有土夹石、爆破环境干挠大的情况下实施深孔控制爆破的施工情况。内容包括爆破设计、方案的实施及采取的技术处理措施，并对爆破效果进行了分析。一、工程概况：胶新铁路DK90+600～DK90+900段地处五莲县牛家官庄东侧，与村庄相毗邻，爆破区与村民住房一般距离为85米，最小距离为55米，在DK90+604处有一条通往许孟镇的公路横穿。本段最大挖深8.93m，最小挖深4.5m，总计爆破开挖方量36000m3。地质情况：本段属低缓丘陵区，表覆砂粘土层厚0.5～1.0m，下伏砂岩，岩石节理分层并伴有土夹石现象，地下水发育，岩石硬度系数8～10。本段移挖作填，要求爆破粒料级配良好，粒径尽可能控制在30cm以内。为减少对村庄及公路干扰，确保良好的破碎效果采用深孔松动微差挤压控制爆破技术，边坡采用预裂爆破一炮成型。二、爆破方案设计（一）设计原则1、由于路堑两侧是桃园地，飞石要尽可能控制在5m以内，飞石高度控制在10m以内。2、为减少对村庄民房的爆破震动效应，采用边坡预裂微差起爆技术，严格控制单响药量。3、选择合理的孔网参数及施工处理技术，取得良好的爆破效果。（二）爆破设计1、主爆孔参数设计（1）孔距a，排距b的取值：由于本段地质破碎、节理，而且伴有土夹石现象，适宜采用密集性布孔，以达到良好的破碎效果，根据这一实际情况，孔、排距的施工取值按如下处理：孔深5m～7m时

a=3.0m

b=2.8m孔深8m～10m时

a=3.5m

b=3.0m（2）超钻深度取值：为使爆破后的堑底不留根坎，一次性达到设计标高，本段钻孔超钻深度取值h=0.15H，（H为爆破开挖台阶高度）（3）钻孔深度：L=H+h（4）单位体积炸药单耗量q取值本段岩石硬度系数f=8～10属中硬岩，依据常规经验，炸药单耗的取值q=0.4～0.45kg/m3。通过对本标段其它类似地质爆破出现大块的情况分析，发现常规的炸药单耗量不能满足本段的破碎效果，其原因主要是：本段岩石的节理破碎及土夹石现象使炸药爆破产生的高压气体过早泄露削弱了对岩石破碎能量。针对这一情况，在本段的爆破施工中，我们增加炸药单耗至0.55kg/m3，利用炸药压力在数微秒内达到的几十万个大气压以及强大的拉伸应力波，瞬间急剧冲击药包周围的岩石而达到良好的破碎效果。（5）装药量计算：（采用体积公式计算）Q前排=qaw1HQ以后各排=qabH式中q——单位炸药消耗量，kg/m3a——孔距，米b——排距，米W1——前排底盘抵抗线，米H——台阶高度，米（注意计算取值不含超钻深度）主爆孔装药结构参数表台阶高度（m）孔深（m）单孔装药量（kkg）装药长度（m）堵塞长度（m）55.75233.452.366.9284.62.378.05405.752.689.2466.72.6910.3527.82.61011.55892.6缓冲孔的单孔装药量占相应深度主爆孔单孔装药量的60%；为防止爆破“挤死”现象，每第10排增加12%的药量，增强爆破能量，为以后各排创造临空面（采用扩孔工艺增加装药量，该排炮孔堵塞长度减少至2.0m）。2、边坡预裂孔参数设计根据地质情况及其它段的爆破情况，预裂孔孔距a=12d（钻孔直径90mm）取值1.1m，钻孔倾斜率与边坡相同取值0.7，线装药量取值500g/m，底部装药设增强段来解决岩石来制作用。

预裂孔装药结构参数表

（以2#岩石炸药计算）孔深（m）导爆索长孔底加强装药段段正常装药段堵塞长度m全孔药量m长度m用量Kg/m药量Kg长度m用量Kg/m药量Kg5～670.51.00.54.00.52.01.22.56～780.81.00.84.60.52.31.23.17～891.01.21.25.20.52.61.43.88～910.31.21.21.445.80.52.91.64.349～1011.31.41.41.966.60.53.31.65.2610～1112.31.61.62.567.40.53.71.86.26（三）布孔方式（1）预裂孔采用与边坡坡率相同的倾斜孔。（2）缓冲孔采用斜率为1：0.5倾斜孔，其与预裂孔底、主爆孔孔底的间距不小于1m，施工时要依据地势情况掌握。（3）主爆破选用垂直钻孔，按设计孔排距采用矩形布孔。（4）预裂孔间距1.1m，预裂孔与缓冲孔间距取值1.5m。（四）起爆网络整个网络采用非电毫秒雷管，实施逐排微差挤压爆破。网络基本模式为：孔内同段位高段别孔外大间隔等微差控制爆破。由于本段石质节理、破碎，为防止爆破气体因雷管延期太长而过早泄露，因此孔间微差及各排间微差均取稍小值。孔外采用等间微差起爆网络，排间微差采用5段非电毫秒雷管，延期110ms，主爆孔与缓冲孔间隔130ms。起爆顺序：先预裂孔，后主爆孔，再缓冲孔。孔内高段，孔外低段，确保起爆的安全性和爆轰波不叠加。预裂孔内孔外采用导爆索传起爆，为防止预裂孔导爆索传爆冲击波造成危害，每隔30m采用3段非电毫秒雷管延期50ms，减少一次齐爆长度。（五）装药结构设计主爆孔采用散装铵松腊炸药连续耦合装药结构，用2#岩石标准药卷制作起爆药包实施反向起爆；预裂孔采用间隔不耦合装药结构，不耦合系数2.8，利用炸药管道效应削弱爆炸能量，达到保护边坡的目的。（六）爆破安全技术深孔控制爆破产生的飞石及空气冲击波对周围环境危害都能得到有效控制。本段爆破工程紧临牛家官庄居民住宅，采取有效措施控制爆破的震动效应是本段施工重点解决的一个问题。根据这一实际情况，我们采用控制单响药量和边坡预裂技术来减少爆破震动效应（根据经验边坡预裂爆破可将震动效应减少40%）最大单响药量控制计算：Q安全≤R3（Vb/k）3/a式中Q——安全单响控制药量kgR——爆源中心至保护物的最小距离，实际取值55米Vb——保护物的临界震动速度，本段附近居民房屋为一般砖房，Vb取值2cm/sa——场地系数，取值为2k——场地系数取值200通过计算可知Q安全=166kg综合考虑预裂减震作用，现场单响药量满足安全要求。三、爆破施工（一）钻孔1、布孔：①复测断面，放边桩，保证开挖界限。②由技术人员按照设计的爆破参数现场布孔，对孔号、孔位、深度、钻孔方向做好技术交底工作。2、钻孔：①采用潜钻机钻孔，钻杆直径90mm。②钻孔按先难后易，先边后中，先前而后的顺序进行，避免钻机移动时损坏已钻好的孔。③钻孔作业司机要掌握操作要领，熟悉设备性能，正确操作，并且熟悉岩性，摸清不同岩性的操作规律，在地质明显变化的地层要有记录，以便调整装药量。3、钻孔注意事项：①边坡成型后美观与否，从某种程度上讲主要决定于钻孔水平的高低，在边坡钻孔时要随时检查钻杆倾角是否与边坡坡度保持一致。在工地我们自制了一个带水平和垂直水准的角度测量盘，取得了良好的效果，平面定位误差不允许大于10cm，钻孔角度平面误差和倾角平面误差应控制在±1°30′以内。②钻孔达到设计深度后要吹净残渣，作好记录，检验合格后用编织袋将孔封好，并压土覆盖。③遵循“软岩慢打，硬岩快打”的操作方法，确保孔口完整，孔壁光滑。④钻孔排水：本工程地下水发育，钻孔排水是保证准爆率，爆破安全，爆破破碎效果的关键。我们采用两种措施进行钻孔排水：a高压风吹出法：将空压机的高压风管直接放入孔底，在风管与孔径的比值大于0.4～0.5倍时，水随高压风（风压在4kg/cm2）吹出孔外；b炸水法：将200g标准药卷（φ32mm乳化炸药）分一半装上雷管，沉入孔底，利用爆炸爆破气体将水吹出孔外。⑤对于特别破碎地段，钻孔时采用黄泥糊孔措施。即用黄泥掺加适量水调制成塑性状态，投入孔中，边钻边填，以确保孔壁光圆同时也能增强爆破气体对周围岩层的作用效果，提高破碎率。⑥预裂孔平面纵向布置要比主爆破孔布置长度超长10米以上，以防主爆孔对边坡造成冲击破坏。（二）装药①要明确分工，专人负责，按设计装药；每孔设标签，注明孔深，装药结构，装药量及堵塞长度。②主爆孔按设计药量采用连续耦合装药，缓冲孔按设计药量采用上、中、下等分间隔耦合装药。起爆药包采用2#岩石标准药卷，并将其放入孔底，雷管聚能穴向上，实施反向起爆，装药时慢慢往孔内倾倒，利用木制炮棍每隔20cm轻轻击实，以保证装药密度（根据经验φ90mm钻孔装填铵松蜡炸药最佳装药密度为6.5kg/m）。装药时，要防止损坏导爆管、导爆索而造成瞎炮；发现炸药有结块应粉碎后再装，防止结块堵塞炮孔。③预裂孔装药：采用2#岩石φ32mm标准药卷（每节长20cm，每节重200g）间隔不耦合装药，不耦合系数2.81。装药时根据孔深，量出各孔所需的导爆索，导爆索要比孔深1.2m，其中留作孔间联接长度40cm，另外80cm作为端头打结加强底部药卷的起爆能力，在导爆索上做出装药标志，标出孔口不装药段，正常装药段和孔底加强段位置，并按设计药量将炸药卷用细麻绳牢固的绑在导火索和竹片上，放置孔内时要确保炸药串的中心位置在孔中心，竹片应靠近边坡一侧。（三）堵塞堵塞工作直接影响到爆破破碎安全和效果，要重视炮孔堵塞质量。堵塞可以采用粘土或钻孔渣层用炮棍击实，严禁随意回填或用石块堵塞，堵塞长度不得小于设计长度，预裂孔堵塞时，先在堵塞段底部填塞纸团，然后分层填塞，防止堵塞材料进入药柱而改变装药的不耦合系数影响边坡爆破效果。堵塞时不得将导爆索拉得过紧，防止被砸断、碰皮而造成瞎炮。在堵塞工作上，本段施工要求用编织袋装土2袋，每袋30公斤对炮孔进行强覆盖，这样有利于防止飞石和增强孔口上部爆破有效能量，降低大块率。（四）网络联接a、为了减少爆破的地震效应，达到良好的破碎效果，采用非电毫秒雷管实施微差挤压爆破技术，并配合孔内孔外双延期。为防止对边坡的挤压冲击，网络中首先保证线路中间先起爆，为靠近边坡两列创造临空面，孔外采用了5段非电毫秒雷管接力。b、边坡预裂采用导爆索传起爆，每隔30米采用3段雷段延期50ms，边坡预裂爆破应早于主爆孔75ms。c、网络联接时，非电毫秒雷管的聚能穴要逆向绑扎，防止聚能流冲断导爆管造成拒爆现象，导爆管与雷管绑扎时要将导爆管均匀紧密的敷设在雷管周围，并长出雷管10cm，雷管和导爆管用胶布紧密绑扎好；导爆索与雷管绑扎时聚能穴要朝传爆方向，导爆索相互搭接时，主索与支索在传爆方向之间的夹角小于90，搭接长度不小于15cm。四、爆破效果①起爆时，整个爆区由DK91+900向DK91+600一道闪光划过，原地面呈波浪形状起伏，爆后地表形态比原地面隆起约2.5m左右，爆破无飞石，爆堆稳定，有效避免爆破震动波叠加，居民住房玻璃完好无损。②在石方挖运时，发现除地面有少许大块外，岩石破碎粒径及级配良好，经监理人员检查符合设计要求，地表大块产生原因主要是：a、药柱上部为堵塞段，爆破能量相对小；b、由于地层中存在孤石而造成大块。③边坡预裂孔半眼炮痕残留率达到85%以上，边坡稳定，没有发现裂纹。由于本段岩石裂隙发育，大块独立岩石较多，边坡预裂爆破后，有的被劈开，存在于边坡内的部分有的因失稳而落，出现不平整现象，但大面较平整，为边坡防护施工创造了有利条件。④钻孔超钻深度取值比较合适，清渣到底后发现基面平整，没有残留根坎，减少二次爆破施工。五、几点工作体会1、预裂爆破后边坡平面形态质量好坏，从某种程度上决定于钻孔质量的好坏，在钻孔施工中，现场技术人员一定要随时检查钻杆平面倾角和坡度倾角，防止漂钻和斜钻。2、在爆区环境特别复杂，而且爆破震效应控制有特别要求时，我们