石方爆破施工技术控制

石方爆破施工技术控制国家这些年加大高速公路的投资，民营企业资本也逐步渗透到高速公路，使高速公路呈现了跳跃式的发展，随着高速公路的异常飞速发展，特别是高等级公路建设逐渐由平原微丘区向山岭重丘区延伸发展，地质地形将会越来越多的遇到起伏不平的岩石山区。为了满足高等级公路所需的技术标准，必须克服波浪起伏、高差较大、沟谷相间等各种不利地形，深挖高填土石方工程难以避免。而深挖高填工程数量大、传统施工速度慢、施工效率低下，同桥遂工程一样，往往成为决定工程进度的关键性控制工程。因此，必须研究推广采用新的爆破技术，以在山区高等级公路建设中加快石方路基工程的施工进度并确保施工质量。根据在阿深高速公路光山段六标路基挖方主要以挖石方为主，全标段挖石方共计76万M3，主要采用深孔爆破、浅孔爆破和光面爆破施工技术（如下图），现就石方爆破的施工经验，作如下几点分析：1、爆破施工人员设备与施工技术原则根据工程地点爆破区域的地质地形条件、爆破方量、破碎程度要求、边坡开挖要求及施工工期要求，配备强有力的爆破技术管理人员、先进的爆破施工设备，并采用先进的爆破施工技术措施，确保爆破施工的优质安全如期完成。1.1、爆破施工设备配备3台HPY-12.5型和3台DF-717型空压机，深孔爆破采用三台钎头为φ100的潜孔钻，浅孔爆破采用8数台套钎头为Ф40的7655手风钻，即可满足爆破施工。1.2、爆破施工技术原则a施工以潜孔钻爆破为主，手风钻爆破为辅，钻孔深度小于4m时采用手风钻浅孔爆破，钻孔深度大于4m时采用潜孔钻深孔爆破。潜孔钻选用φ100钎头，手风钻选用φ40钎头。b边坡高度小于12m的开挖段不分层，一次爆破至基底；边坡高度大于12m时分层爆破，爆破分层的划分对应于碎落平台的设置，分层数等于碎落平台数，分层界面与碎落平台面一致。由上至下逐层爆破，爆破开挖完成一层后，再进入下一层爆破开挖。c边坡坡率为1：0.75时，边坡面采用光面爆破，爆破后的半眼保存率不低于70%；边坡坡率为1：1时，边坡面在主体爆破完成后，用手风钻浅孔爆破刷坡形成。d应用宽孔距微差爆破技术，合理选择爆破单耗，将粒径大于30cm的不合格大块率控制在10%以内。合理控制爆破规模，深孔爆破一次起爆6-8排，浅孔爆破一次起爆6-10排。e深孔爆破均采用倾斜钻孔，钻孔向台阶面倾斜，斜率为3：1。倾斜钻孔既有利于消除根底，又可使首排孔上下抵抗线较为一致，减少大块产生。浅孔爆破考虑手风钻钻孔的方便，同时其所占爆破比例也不大，采用垂直钻孔。f无水时采用2#、3#岩石炸药或乳化炸药；钻孔内有水时采用乳化炸药。g、无论在何种爆破方案施工，炸药的单位消耗量q值和岩体自由面（临空面）以及堵塞系数有极大关系，从经济考虑，在施工应想方设法造就临空面，例如一个临空面的炸药的单位消耗量为q，则两个临空面则为0.83q；三个临空面为0.67q；四个临空面为0.5q。2、爆破施工技术2.1、深孔梯段爆破技术深孔梯段爆破采用梅花形布孔方式，孔间距等于抵抗线，3：1斜率倾斜钻孔。宽孔距爆破通过起爆顺序实现，爆破瞬间的有效孔间距a与有效抵抗线WP之比达3.25。深孔梯段爆破的炮孔布置形式及基本参数如图所示。hbaL1L2hbaL1L2LaWPCH梯段爆破包括如下基本参数：H—台阶高度，一般为4~12m；W—抵抗线，根据爆破单耗与台阶高度确定；S—孔间距，梅花形布孔，S=B；L—孔长，根据阶梯高度、钻孔斜率、超钻确定；h—堵塞长度，爆破点周围300m内无需保护建筑物，h取0.6~0.8倍的抵抗线；爆破点周围300m内有需保护建筑物，视具体条件h取1.0~1.2倍的抵抗线；L1—装药长度；J—超钻，取0.3倍抵抗线；Q—单孔装药量；q—体积单耗。单耗值的合理确定是取得良好破碎效果的基础，在四个临空面的情况下，Ⅳ类岩石q取0.4~0.45kg/m3，Ⅴ类岩石q取0.5~0.55kg/m3，Ⅵ类岩石q取0.6~0.65kg/m3。一般环境条件下，深孔爆破不同岩石类型条件下的爆破参数分别如表1、表2、表3所示。需要严格控制爆破飞石的环境条件下，具体根据被保护建筑物的距离及前述施工技术原则调整爆破参数。Ⅳ类岩石深孔阶梯爆破参数表（φ1003:1倾斜）表1台阶高度钻孔长度抵抗线孔间距超钻堵塞长度单孔装药量单耗H(m)L(m)W(m)S(m)J(m)H(m)Q(kg)Q(kg/m33)45.13.13.10.9217.00.4456.23.23.21.02.221.80.4367.23.33.31.02.227.70.4278.33.33.31.02.233.40.4489.33.43.41.02.239.20.42910.53.43.41.12.444.30.431011.53.53.51.12.450.10.411112.53.53.51.12.455.80.411213.63.53.51.12.461.50.42V类岩石深孔阶梯爆破参数表（φ1003:1倾斜）表2台阶高度钻孔长度抵抗线孔间距超钻堵塞长度单孔装药量单耗H(m)L(m)W(m)S(m)J(m)H(m)Q(kg)Q(kg/m33)45.02.82.80.8216.30.5256.02.92.90.8222.00.5267.12.92.90.92.127.70.5578.2330.92.133.40.5389.23.13.10.92.139.20.51910.33.13.10.92.144.90.521011.33.13.10.92.150.60.531112.33.13.10.92.156.30.531213.43.13.10.92.162.00.54Ⅵ类岩石深孔阶梯爆破参数表（φ1003:1倾斜）表3台阶高度钻孔长度抵抗线孔间距超钻堵塞长度单孔装药量单耗H(m)L(m)W(m)S(m)J(m)H(m)Q(kg)Q(kg/m33)45.02.62.60.81.817.40.6456.02.72.70.81.823.10.6267.02.82.80.91.828.80.6178.22.82.80.92.034.00.6289.22.82.80.92.039.70.63910.32.82.80.92.045.40.641011.32.82.80.92.051.20.651112.32.92.90.92.056.90.611213.42.92.90.92.062.60.622.2浅孔爆破手风钻浅孔爆破，Ⅳ、Ⅴ类岩石爆破单位体积炸药消耗量按0.3～0.35kg/m3控制，Ⅵ类岩石的爆破单位体积炸药消耗量按0.4～0.5kg/m3控制。考虑浅孔爆破所占比例较小，且手风钻难于控制钻孔角度，所以浅孔爆破垂直钻眼，布孔同样采取梅花形布孔方式，毫秒微差爆破。钻孔超深统一取0.3倍的抵抗线，一般条件下，堵塞长度不小于0.6m或孔深的0.35倍；控制爆破飞石条件下，堵塞长度不小于1.0m或炮孔间距的1.2倍。2.3、光面爆破石方路基边坡爆破均采用光面爆破，光面爆破是专门针对设计开挖界面进行有效控制的爆破方法。沿爆破开挖区的设计轮廓或边坡，以较小的间距合理布置一排相互平行的钻孔，在孔内采用间歇或不耦合装药，并在开挖区主爆破之后或之前同时起爆，从而获得符合设计轮廓、光滑平整和稳定性好的边坡面。光面爆破其核心是药包布置原则。包括：（1）在任何情况下，药包布置均以最小抵抗线为设计依据；（2）根据路堑中心挖深和宽度，进行药包分层布置；（3）尽量对药包进行纵向或横向分集或分条布置；（4）合理安排药包的起爆时间。光面爆破的主要参数有钻孔直径、孔间距、抵抗线、线装药量、装药结构、最后一排主爆孔与裂孔间距等。钻孔直径（d）：一般以50mm～70mm为宜，为增加不耦合系数也可采用100mm～150mm。另外，孔深较大也可用较大的钻孔直径。炮孔间距（a）：孔距与孔径成正比例关系，并与岩性、岩体构造和炸药类型等因素有关，即a＝mαd。光面爆破md＝10～16。同时在光面爆破中孔距与最小抵抗线W成正比，即a＝mW，一般m处于0．6～1．0之间。线装药量q（kg／m）；光面爆破q＝（0．1～0．15）KaW；装药结构既能满足设计规定的不耦合系数值，又要尽可能保证药包爆炸后，爆能沿钻孔全长均匀分布。装药结构一般有连续装药和间隔装药两种。2.4、起爆网路为确保爆破施工安全和取得良好的爆破效果，并综合考虑起爆网路的经济效益，潜孔钻深孔爆破采取非电复式闭合起爆网路，每孔放置2发同段毫秒雷管，实践证明该起爆网路连接形式可有效避免瞎炮；手风钻浅孔爆破同样采取非电闭合起爆网路，不同的是为降低起爆网路成本，每个炮孔仅放置1发非电毫秒雷管。不同起爆排间的起爆时差通过孔内微差与孔外微差结合取得。各起爆排间的起爆时差不小于25ms。2.3、爆破施工工艺流程清理表层土→测量放线确定开挖中心线、开挖边界及开挖高程→爆破施工设计布置炮孔→钻孔→装药、堵塞及起爆网路铺设→警戒→起爆→检查爆破效果→修整爆破设计进入下一循环施工。2.7、爆破施工质量安全控制措施除配备强有力的爆破技术管理人员、先进的爆破施工设备、采取先进的爆破施工技术措施外，为确保爆破施工的优质安全如期完成，依据有关爆破安全规定并结合以往的工程实践经验，制定如下质量安全控制措施，供爆破开挖施工中遵守。2.7.1质量控制措施a爆破施工测量必须明显标出路基中心线、开挖边界线，至少每隔3m应测量给出开挖位置的标高；b炮孔布置位置应设明显标记，爆破工程师在每循环钻孔前向钻工书面提交具体钻孔参数；c潜孔钻钻孔的开口位置误差不得大于3cm，钻孔斜率偏差不得大于1%；手风钻钻孔的开口位置误差不得大于5cm，手风钻的预裂爆破孔的钻孔斜率偏差不得大于3%；d装药量与堵塞长度严格按设计文件控制，当现场实际装药堵塞不能依照设计进行时，应及时通知爆破工程师作现场调整；e爆破网路连接必须由爆破工程师现场直接组织完成。2.7.2安全控制措施石方爆破成为我标段安全防范的重中之重，特别是K98+200～K98+300距成冲村居民区大约100米和K98+500~K99+100段距京九线80～100米，在施工爆破中稍有不慎则将发生安全事故，所以在选择施工方案时均严格爆破振速对建筑物的影响和飞石安全距离的计算控制，具体如下：a、振速的计算其中：v－振速值（mm/s）Kk－岩石取300~700，土取1500~2500；Q－每次爆破炸药总量（Kg）R－爆破点到建筑物的距离a－爆破的振波随距离的衰减系数，取值为1.5~2.0。例如我K97+460处距最近的河洼村砖房为200米，经过计算，该段一次爆破用药量为1200Kg，则振速计算值v＝700×（10.627÷200）1.5=8.574mm/s≤50mm/s（建筑物安全振速限值），则振速满足安全距离要求。b、飞石距离的计算RF=KF×20×n2×W其中：RF－个别飞石安全距离（m）KF－地形、地质、气候及药包埋置深度有关的安全系数，一般取1.5~2.0；n－爆破作用指数，n＝漏斗口半径/最小抵抗线W－最小抵抗线长度例如K99+160距京九铁路最小距离为80米，在开始爆破时只有两个临空面，是最不安全的因素，最小抵抗线长度=3米，漏斗口半径＝3米，则个别飞石距离RF＝2×20×1×3＝120米≥80米，所以在施工该段的石方爆破时采用竹条绑扎网覆盖，也可采用ø8钢筋网覆盖，另外在施工中设法改变临空面的朝向，以便减小安全不利因素。在选择爆破方案施工同时也加大安全管理力度，主要措施如下：a设专职爆破安全管理负责人，督促检查爆破施工各环节的安全技术措施落实；b爆破工、爆破安全员、爆破器材押运员、爆破器材保管员都必须持证上岗；c严格执行国家有关爆炸物品储存、运输、使用的有关安全规定；d爆破区域200m范围内为爆破施工危险区，爆破器材运入爆破警戒区至爆破警戒撤销前，无关人员不得进入。爆破施工危险区设明显的警示标记；e起爆后必须进行盲炮检查，确认安全后才可解除爆破警戒。盲炮处理必须在爆破工程师指导下完成；