河南山区高速公路石方路基边坡爆破设计

石方路基边坡爆爆破设计摘要：针对本标标标段石方方路基基边坡的的岩石石性质，通通过过制定边边坡光光面爆破破方案案，认真真布置置炮孔和和计算算炸药用用量，计计算爆破破飞石石和爆破破震动动，使石石方边边坡获得得良好好的光面面效果果及保证证施工工安全。关键词：石方路路路基边坡坡;爆破;设计1工程概况三淅高速LXTTTJ-3段位于河河南南省三门门峡市市卢氏县县横涧涧乡，属属于穿穿越山区区的高高速公路路。其其中ZK133++095～ZK133++200段左侧路路堑堑高边坡坡爆破破开挖石石方量量大，要要求边边坡采用用弱扰扰动光爆爆（或或预裂）爆爆破破法施工工，路路堑石方方边坡坡坡内岩岩体以以坚硬花花岗岩岩为主，呈呈弱弱风化，未未见见影响边边坡稳稳定的断断裂构构造，边边坡岩岩体主要要发育育三组节节理裂裂隙。根根据现现场环境境条件件和地质质条件件分析，认认为为高边坡坡开挖挖工作工工点非非常适宜宜作深深孔加光光面、预预裂爆破破，这这种爆破破技术术既可加加快施施工进度度，又又可保证证边坡坡质量，爆爆破破开挖后后边坡坡一次成成形，最最终形成成的边边坡整齐齐、美美观，而而且由由于爆破破对边边坡内部部的岩岩体扰动动减弱弱，爆破破过程程中应配配合拉拉网防护护、震震动检测测，确确保施工工安全全。2边坡光面爆爆破破设计爆破设计应根据据据地形和和现场场勘察资资料，进进行爆破破方案案选择和和优化化，按照照拟定定的方案案，结结合本工工地地地形条件件、施施工进度度、爆爆破安全全、施施工质量量和经经济效益益等多多方面因因素进进行综合合考虑虑，其设设计原原则如下下：2.1光面爆爆爆破质量量标准准2.1.1用用用2.5长直尺检检测测坡面平平整度度，其凹凹凸差差不大于15cm。2.1.2在在在完整岩岩面上上保存的的炮孔孔痕迹总总长度度不小于于炮孔孔总长度度的70%，且炮孔孔的的半个孔孔壁上上无明显显破碎碎破坏。2.1.3边边边坡坡面面岩体体完整，没没有有严重的的爆震震裂缝产产生。2.2光面爆爆爆破设计计原则则2.2.1根据据据工程特特点及及质量要要求，决决定采用用一次次到底的的方法法进行光光面爆爆破，坡坡度为为1：0.75。2.2.2边坡坡坡光面爆爆破开开挖既要要保证证边坡质质量，又又必须保保证施施工安全全。2.2.3采采采用预留留光爆爆层方法法进行行光面爆爆破施施工。预预留光光爆层厚厚度为为2.0米。选择深孔加光面面面、预裂裂一次次成型综综合爆爆破技术术方案案具有较较成熟熟的经验验。边边坡施工工应严严格按照照由上上到下的的顺序序进行，严严禁禁采用大大爆破破，应优优先采采用预裂裂（光光面）爆爆破、小小型排炮炮微差差爆破等等技术术施工，主主体体石方采采用深深孔爆破破施工工。对于2～3层的较高高边边坡，应应台阶阶施工，边边坡坡坡度陡陡于1：0.5时，钻孔孔方方便，当当坡度度陡于1：0.75时，钻孔孔较较困难。2.3深孔、光光面、预预裂爆爆破参数数设计计2.3.1爆破破破参数设设计见见附表1。2.3.2深深深孔爆破破参数数分析(1)孔径D露天爆破深孔的的的孔径主主要取取决于钻钻机的的类型。本本工工地采用D100三脚架潜潜孔孔钻机，通通常常孔径D＝100～200mmm，本次深深孔孔爆破采采用的的孔径D＝100mmm和D＝115mmm两种类型型。(2)台阶高度度H台阶高度是深孔孔孔爆破的的重要要参数，当当主主体石方方以深深孔爆破破开挖挖时，要要作好好台阶的的选择择工作。台台阶阶高度是是否合合理直接接影响响钻孔、爆爆破破、挖装装、运运填全系系统的的工作。应应根根据实际际地形形地质条条件、开开挖技术术要求求、钻孔孔机械械的钻孔孔能力力和挖装装能力力综合考考虑，一一般以5～10m最为经济济合合理，考考虑设设计台阶阶平台台宽均为2.5m，顶部台台阶阶高低不不同，本本设计最最大台台阶高度度为H＝12m，具体根根据据不同地地形在在施工中中进行行调整。(3)底板抵抗抗抗线W1底板抵抗线是影影影响孔深深爆破破效果的的重要要参数，底底板板抵抗线线过大大造成根根坎、大大块率高高、后后冲作用用大；；底板抵抵抗线线过小则则易造造成飞石石且增增大钻孔孔工作作量。根根据以以往的爆爆破经经验，采采用以以下经验验公式式：a、根据台阶高高高度确定W1=(0...6~00.88)HHb、根据孔径大大大小确定W1=（35～～～40)DD对垂直孔还要根根根据安全全作业业条件确确定和和校验W1W1=B+cccotα其中：B------孔口中心心至至台阶坡坡顶线线的安全全距离离，一般般为2.5～3.0m；α----台阶阶阶坡面角，一一般在50°～70°之间。本工地根据钻孔孔孔直径大大小取取：当D＝100mmm时时，取W1=33..5～4.0（m）当D＝115mmm时时，取W1=44..0～4.5（m）(4)孔距a和和和排距b孔距a一般按下下式求求得：a=mW1式中：对垂直孔孔孔m=0..77~1..0对对对倾斜孔m=1..00~1..4排距b是指多排排孔爆爆破时，相相相邻两排排深孔孔之间的的中心心距离，实实质质是第一一排以以后各排排孔的的底板抵抵抗线线值。即b＝W1本工地所挖石方方方为弃方方，可可不考虑虑破碎碎块度的的均匀匀性和级级配要要求，同同时对对最大粒粒径可可以适当当放宽宽，故大大块可可以控制制在1.0m以内，其其孔孔、排距距确定定如下：：当D＝100mmm时时，取a=3..0～3.5（m），b＝3.0～3.5（m）当D＝115mmm时时，取a=3..5～4.0（m），b＝30～3.5（m）(5)超钻深度度超孔深度是控制制制底板超超欠挖挖，保证证底板板平整的的主要要手段，在在多多台阶施施工中中，应通通过上上层平台台、超超钻情况况，合合理确定定底层层平台值。本本工地根根据台台阶高度度，取取：当H≤10时，取h＝1.0～1.2m，当10＜H≤20时，取＝1.5～2.0m。(6)堵塞长度度L堵塞长度一般不不不小于地地盘抵抵抗线的0.75倍，或取20～40倍孔径，不不不小于20的孔径。本工地根据两者者者相结合合，堵堵塞长度度大小小取当D＝100mmm时时，取L＝2.5～3m当D＝115mmm时时，取L＝3～3.5mm2.3.3光面面面爆破和和预裂裂爆破的的参数数分析（1）光面爆破破和和预裂爆破破破的设计计原则则①采用D1000型三三脚架潜潜孔钻机机钻孔孔，钻孔孔直径径D＝100mmm。②根据岩石性质质质和地质条条件件，取孔孔距a＝（1.0～1.2）m。③对于开挖深度度度较大的边边坡坡，应采采用2～3个台阶，深深深孔加预预裂（或或光爆）施施工工时，最最大钻钻孔深度L≤18m。④边坡坡度可适适适当进行调调整整，为了了有利利于钻孔孔，边边坡设计计坡度度范围为1：0.3～1：0.75。边坡平平台台宽度过过小处处应进行行调整整，边坡坡平台台宽度应应大于于2.5m。（2）光面和预预裂裂爆破参数数数分析①钻孔直径D的的的选择光面和预裂爆破破破的钻孔孔孔径径的确定定是一一项十分分重要要的工作作，选选择合理理与否否，直接接关系系着光面面和预预裂爆破破效果果、成本本和质质量。孔孔径大大小的决决定孔孔距大小小的依依据，应应综合合考虑岩岩石的的性质、机机械械配备及及工程程要求等等因素素合理选选择，本本工点取D＝100mmm。②台阶高度H台阶高度应视实实实际边坡坡情况况、石方方施工工方法的的不同同进行选选择，以以主体石石方施施工台阶阶为准准，本工工点台台阶高度10m左右，采采取取一次到到底的的方法进进行爆爆破。③抵抗线w光光面爆破抵抗线线线的选取取直接接影响到到光面面爆破的的效果果。计算公式为：www光=KD（m）式中K—计算系系数，一一般取取K=155~~25。本工点点取K=188~~22。D—钻孔直径本工点取D=10000mm所以w光=1..8~22.22m。④孔距a的确确定炮孔孔距是光面面面和预裂裂爆破破的重要要参数数，是爆爆破成成败及边边坡质质量好坏坏的关关键。选选择合合理的孔孔距，目目的是在在现有有的岩石石条件件，装药药方法法起爆情情况下下，使边边坡达达到稳定定平整整、光滑滑和美美观的效效果，使使预裂面面最终终形成有有一定定宽度的的贯通通裂缝。根根据据经验公公式a光=mw光式中：m—比列列列系数，取取m=0..66~0..8取w光=1.88。代代入上式式得：a光=1.088~~1.4444(m))对于D=1000mmm的钻孔直直径径，根据据经验验取a=1..22m。⑤线装药密度的的的选择线装药密度是光光光面和预预裂爆爆破的最最关键键因素，合合理理的线装装药密密度不仅仅可以以保证预预裂缝缝的贯通通，而而且使边边坡达达到稳定定、平平整、光光滑美美观的要要求。药药量太大大会损损坏边坡坡壁面面，孔壁壁破裂裂；太小小光面面岩层较较大，预预裂面无无法贯贯通，造造成光光面和预预裂爆爆破的失失败。i）光面爆破根据工程具体情情情况，结结合以以往的经经验，q光可按下下式式计算：：q光＝k光··a光·W光式中：q光-------光面爆破破线线装药密密度（Kg/m）；kkk光------光面爆破破单单位用药药量（g/m3）；取k光＝（75～90）；aaa光------光面爆破破孔孔距（m）；WWW光------光爆层厚厚（m）。本设计取q光＝＝＝（180～250）（g/m）ii）预裂爆破破q裂＝k裂·aa裂式中：k裂――――预裂爆破破单单位用药药量（g/m3）；aaa裂――预裂爆破破孔孔距（m）；一般取q裂＝（350～500）g/m本设计取q裂＝＝＝（450～500）g/m=6\*GB3⑥不耦合系数EEE本工程中采用的的的药卷d＝32mm乳化炸药药，钻钻孔直径D＝100mmm。根据下下列列公式：：E＝D/dE=深深深孔、光光面和和预裂爆爆破的的药量计计算11深孔爆破破药药量计算算单排孔或多排孔孔孔的第一一排炮炮的药量量计算算公式：：Q＝q·aaa·W11·HH多排孔第二排以以以后炮孔孔药量量计算公公式：：Q＝k·qqq·a··b··H式中：Q――孔孔孔深爆破破单位位装药量量（Kg）；qqq――单位用药药量量（Kg/mm3）；aaa――孔深爆破破孔孔距（m）bbb――孔深爆破破排排距（m）WWW1――孔深爆破破底底板抵抗抗线（m）HHH――孔深爆破破台台阶高度度（m）kkk――受岩石夹夹制制增大的的系数数，一般般取k＝（1.1～1.2）。22光面爆破破药药量计算算Q光=q裂l+Q加式中：Q光――――光面爆破破单单孔装药药量（Kg）；qqq裂――光面爆破破线线装药密密度（Kg/m）；lll――光面爆破破孔孔深（m）；QQQ加――光面爆破破底底部增加加药量量，取＝Q加（2～3）q裂。33预裂爆破破单单孔装药药量计计算Q光=q裂l+Q加式中：Q光――――预裂爆破破单单孔装药药量（Kg）；qqq裂――预裂爆破破线线装药密密度（Kg/m）；lll――孔深（m）；Q加――预裂爆爆破炮孔孔底部部增加药药量，取取＝Q加（5～8）q裂。44预裂（光光面面）爆破破炮孔孔堵塞长长度实践证明，孔口口口的堵塞塞长度度对水平平预裂裂的效果果有一一定的影影响，堵堵塞长度度过短短，则爆爆破是是空气逸逸出，不不易形成成预裂裂缝或预预裂缝缝宽度不不够；；堵塞长长度过过长，则则在孔孔口附近近部位位易残留留水平平炮孔。根根据据爆破的的经验验公式计计算：：L1＝（1～11.2）a式中：L1――――孔口堵塞塞长长度；aaa――炮孔孔距距；；3孔深、光面面和和预裂爆破破破施工工工艺3.1施工准备备备（1）钻机平台台修修建钻机平台是钻机机机作业的的场地地，在钻钻机位位移和架架设过过程中，保保证证钻机精精度和和作业安安全是是相当重重要的的工作，钻钻机机平台技技术要要求是相相对平平整，保保证钻钻机自由由移动动，其宽宽度：：三脚架架钻机机不小于2.0m，自行式式钻钻机不小小于6.0m。（2）边坡测量量放放线路堑边坡测量放放放线工作作，不不允许出出现任任何错误误，否否则准会会造成成巨大损损失。边边坡定位位线加加宽会增增大石石方开挖挖量，偏偏窄会造造成路路基面宽宽度达达不到设设计标标准，因因此必必须保证证边坡坡的准确确性，边边坡测量量一般般分量测测进行行，第一一次为为了修建建平台台，第二二次为为了钻孔孔定位位。（3）便道修建建施工便道是石方方方施工的的运输输道路，应应根根据实际际情况况进行修修建。其其原则是是便于于和开挖挖台阶阶相联接接，工工程量少少，宽宽度能保保证挖挖、运机机械的的运行任任务。3.2钻孔（1）布孔深孔、光面和预预预裂综合合爆破破的布孔孔方式式：单壁路堑旁山开开开挖段，采采用用纵向台台阶布布孔，钻钻孔排排向均平平行于于边坡。对对于于双壁石石方路路堑，两两端采采用横向向台阶阶布孔，本本工工点采用用横向向台阶布布孔。（2）钻孔边坡光爆（或预预预裂）孔孔可采采用三脚脚架潜潜孔钻机机进行行钻凿，钻钻孔孔必须按按设计计位置、方方向向和角度度进行行作业，以以保保证爆破破效果果和安全全。钻钻孔完成成后，应应吹尽孔孔内残残渣，并并作好好炮孔保保护工工作，防防止雨雨水流入入孔内内。为确确保边边坡稳定定，开开挖深度度在6m以上、石石方方量较大大段采采用潜孔孔钻机机钻孔。开开挖挖深度在6m以下，石石方方量小段段采用用导爆管管实施施逐排微微差挤挤压爆破破，为为保证路路基面面平整坚坚实，不不论采用用风枪枪还是潜潜孔钻钻机钻孔孔，最最底层2m均采用风风枪枪钻孔。（3）钻孔排水水当孔内有水时应应应作好排排水工工作，排排水是是保证爆爆破效效果的一一项重重要措施施，排排水可用Φ50胶管进行行孔孔内吹水水。3.3装药结结结构主炮孔采用集中中中装药结结构和和不耦合合装药药。边坡坡预裂裂孔采用用不耦耦合装药药，药药卷绑扎扎在导导火索上上，见见装药结结构图图1。3.4堵塞堵塞材料，使用用用粘土和和砂加加粘土，严严禁禁用石块块堵塞塞。为保保证堵堵塞质量量，每每填入0..33m时用木木棍棍或竹竿竿捣实实一次，做做到到逐层捣捣实。堵堵塞长度度必须须满足L2≥30D。3.5起爆网网网路主炮孔为导爆管管管毫秒雷雷管，边边坡孔为为导爆爆索接力力传递递，采用用复式式交叉网网络，导导爆索下下到孔孔底，主主炮孔孔下部雷雷管反反向安置置在底底部，避避免瞎瞎炮和残残留药药。起爆爆网路路联接示示意见见下图2。4控制爆破药药方方案局部挖深5.000m以内的工工点点，采用用浅孔孔爆破实实施开开挖；挖挖深5m以上路堑堑主主体石方方，采采用孔内内非电电毫秒微微差深深孔松动动爆破破，分次次施爆爆，以减减小震震动，控控制飞飞石。临临空面面均设置置在背背向的方方向，同同时加用用柔性性包被覆覆盖，弱弱化爆破破飞石石的影响响。爆爆破参数数及单单孔装药药结构构布置如如下：：炸药：初步选取取取乳化炸炸药和和铵油炸炸药，根根据钻孔孔情况况及孔内内含水水量大小小进行行调整，如如孔孔内无水水或较较少水，在在装装药前吹吹孔后后可使用用铵油油炸药或或下部部2m采用乳化化炸炸药，上上部采采用铵油油炸药药，线密密度4.5KKgg/m。雷管：爆破孔内内内雷管仍仍采用用非毫秒秒雷管管，为了了保证证安全，孔孔内内各段非非电毫毫秒雷管管限制制在15段以内，逐逐逐排微差差起爆爆的网络络，微微差时间间取Δt＝50～100mms。这样既既可可以减小小一次次起爆药药量达达到降震震的目目的，同同时，每每一排先先爆孔孔又能为为后排排爆孔提提供较较理想的的临空空面，避避免群群炮作用用引起起上冲。群炮梯段划分：：：根据边边坡挖挖深的情情况，拟拟分上下下多个个梯段开开槽，每每个爆破破梯段段12m左右，先先根根据爆破破梯段段内地形形条件件，分多多个临临空进行行上梯梯段拉槽槽爆破破，先进进行上上梯段施施工爆爆破，上上梯段段爆破施施工完完成后，分分两两个工作作面进进行下层层爆破破梯段爆爆破施施工。炮孔布置：炮孔孔孔采用Φ76mm直径，采采用用潜孔钻钻垂直直成孔，布布孔孔孔距2.5m，排距2.0m，采用矩矩形形方格布布孔，钻钻孔深度0.5～0.8m。爆破防护：在主主主爆孔孔孔底均均加设直直径Φ60mm长30mm的柔性垫垫层层，垫层层材料料采用竹竹筒或或PVC管材制作作，这这样可以以避免免炸轰波波直接接冲击岩岩体，降降低峰值值压力力，从而而达到到降震的的目的的。当孔深小于8...0m时，每段段每每排起爆3个孔；当当孔孔深大于10m时，每段段每每排起爆2个孔。故故最最大单响响起爆爆药量为50Kg以内，加加之之上述的的减震震措施，所所以以更容易易做到到安全减减震。5爆破工艺流流程程及要点5.1工艺流流流程安全防护安全防护施工准备防护排架施工钻设炮眼安置爆破网络覆盖炮被封锁线路起爆清理碎石检查过往人、车放行石碴倒运拆除防护措施全部完成工程验收下一循环线路封锁时段，对对有关人员到到位、防护设设备状况、清清点情况、爆爆破措施检查查等事项进行行详细登记。5.2操作要点点点5.2.1场地地地平整。深深孔孔预裂爆爆破施施工前，应应将将钻孔地地点的的覆盖层层或以以爆酥松松层碴碴清出岩岩石面面，如有有突出出的岩块块，应应小炮炸炸除，然然后用推推土机机或人工工将地地面整平平，是是钻孔作作业线线上形成成一条条比较平平坦的的操作场场地，以以保证钻钻机能能安全自自如的的移动及及按设设计钻孔孔方向向钻孔。5.2.2布孔孔孔测量。根根据据设计要要求放放出预裂裂轮廓廓线，按按照爆爆破设计计的孔孔距放出出孔位位，并予予以编编号，逐逐孔写写明孔深深、倾倾斜角度度、孔孔径大小小。5.2.3钻孔孔孔。钻孔孔施工工是深孔孔预裂裂爆破的的关键键工序，它它的的好坏决决定预预裂壁面面的优优劣。所所以开开钻前应应认真真全面技技术交交底，钻钻孔时时必须仔仔细地地按着孔孔位进进行钻孔孔，严严防多钻钻、漏漏钻及错错钻，对对孔径的的质量量要求是是：在在正常条条件下下，眼孔孔的开开口的平平面位位置不得得超过过孔径的2/3，且不得得大大于10m。每米孔孔深深的钻进进偏差差不得超超过2cm，眼孔深深度度误差不不得超超过±15ccm。钻进过过程程中，应应经常常测量钻钻孔的的倾斜度度。对对钻孔过过程中中实际施施工变变化等情情况，由由专人做做好记记录，成成孔后后用草团团堵住住孔口，防防治治地面岩岩粉和和石块落落入或或随雨水水流入入孔内堵堵塞孔孔眼。5.2.4“药药药串”加工。深深孔孔预裂爆爆破药药包采用“药串”式结构，一一一般在爆爆破现现场进行行加工工。加工工方法法是：将将直径径Ф32mm乳化炸药药药药卷切成成质量量符合设设计要要求的药药块（一一般为75g、100g、125g和150g四中规格格），然然后用有有伸缩缩性且具具有柔柔性的耐耐磨的的塑料袋袋进行行放水处处理，在在按照设设计的的线装药药密度度，用塑塑料绑绑扎带均均匀的的绑扎在在导爆爆索上，由由导导爆索引引爆所所有的药药包。5.2.5装药药药。用于于深孔孔爆破的的主炮炮孔采用用集中中连续不不耦合合装药，将将药药卷捆绑绑到劈劈好的竹竹片上上，固定定药卷卷，然后后先在在主炮孔孔底部部放入Ф60mm长30mm的柔性垫垫层层后，再再将捆捆绑的药药卷顺顺次装入入炮孔孔，竹片片不够够长时，随随装装随接，以以保保证药卷卷能装装到底部部。加加工好用用于光光面爆破破的“药串”用同种方方法法固定，然然后后直接顺顺次装装入炮孔孔，直直达炮孔孔底部部，确保保预裂裂缝的设设计深深度。6爆破安全6.1爆破安安安全设计计6.1.1爆爆爆破安全全震动动检算（1）按照爆破破安安全规程，爆爆破地震控制制以地面质点点震动速度为为安全依据：：V=K(3√QQQ/R))a式中：V－面质质质点振速速（cm/s）QQQ－一次起起爆爆的最大大炸药药量（Kg）KKK－地质条条件件有关系系数aaa－地震波波衰衰减系数数；RRR－建筑物物距距爆破中中心距距离（m）。本工程取值：KKK＝150；a＝1.5（2）国家安全全标标准一般建筑物和构构构筑物的的爆破破地震安安全性性应满足足安全全震动速速度的的要求，主主要要类型的的建（构构）物地地面质质点安全全震动动速度及及主振振频率规规定详详细见《爆爆破破震动安安全允允许标准准表》。6.1.2飞飞飞石安全全距离离检算本工程爆破采用用用松动爆爆破，验验算公式式：Rf＝20n22WW式中取kf＝111.5；n＝0.7；W＝15m得到最小安全距距距离R＝147m。爆破时时警警戒距离离为300m以上。6.2安全与防防防护6.2.1组织织织机构组织机构－成立立立爆破指指挥部部，对施施工及及爆破作作业统统一管理理和领领导，并并有专专人负责责技术术和安全全。指挥部负责爆爆爆破安全的的全全面管理理与指指挥工作作，协协调各施施工队队伍的关关系。成员包括：总指指指挥长，爆爆破破技术组组长，施施工组长长，安安全保卫卫组长长。6.2.2安安安全措施施（1）爆破设计计必必须用公安安安部发放放的爆爆破安全全技术术作业证证人员员进行，所所有有参加爆爆破作作业人员员必须须经过专专门培培训，持持有公公安部门门发放放的爆破破员作作业证，然然后后经过在在学习习、在考考核，合合格后方方可持持证上岗岗。（2）起爆信号号分分三次，由由由总指挥挥下达达。第一次信号，预预预警信号号：在在装药、堵堵塞塞工作完完成后后，起爆爆前30分钟发出出，该该信号发发出后后，警戒戒范围围内开始始清场场工作。第二次信号，起起起爆信号号：起起爆信号号在确确认人员员、设设备等安安全撤撤离危险险区，所所有警戒戒人员员到位，具具备备安全起起爆条条件时发发出。起起爆信号号发出出后，准准许负负责起爆爆的人人员起爆爆。第三次信号，解解解除信号号：安安全时间间（15分钟）过过后后，检查查人员员进入警警戒范范围检查查、确确认安全全后，方方可发出出解除除警戒信信号，在在此之前前，岗岗哨不得得离岗岗，不准准非检检查人员员进入入警戒范范围。（3）各类信号号均均应使爆破破破危险区区及附附