预裂爆破在马莱高速公路路堑中的应用

预裂爆破在马莱高速公路路堑中的应用

0爆破作业的构造“密集的炮孔将被判打破重点，采用非结合药物或低剂量炸药，在主爆炸区之前爆炸，并在爆炸区和保护区之间形成裂缝，这不仅可以减少主爆炸区对保存岩体的破坏，而且可以形成一个平坦的轮廓爆破作业。”这样的爆破作业就叫预裂爆破。我们在马莱高速公路路堑开挖修建过程中,就是采用这种原理,沿着路堑边坡设计轮廓线预先钻一些周边炮眼,爆破出一道裂缝,因此,主爆破区发生爆破时产生的应力波在预裂面发生反射或者折射,从而大大减轻了边坡岩体在爆破时受到的震动或是破坏,这样就在路堑边坡岩体预定的轮廓留下光滑平整的岩壁。1工程特点及边坡防护要求马站～莱芜段高速公路是交通部规划的国家重点公路，不仅是青岛到红其拉甫的重要组成部分，也是山东省“五纵、四横、一环”高级公路网的重要组成部分。这条公路起始于临沂市沂水县的珠江店子乡西，终点与济南～莱芜段高速公路顺接。本线路的设计级别为公路一级，计算行车速度100km/h，整体式路基宽33.5m，而分离式路基宽2×16.75m。路堑中心最大的挖深为19m，地层主要是太古代花岗岩，强风化厚度较大并且兼有少量亚粘土和碎石土层。设计要求：弱风化岩石采用欲裂爆破时，如果岩质路堑边坡路段的最大边坡高度低于10m以内时，可以不做防护或者适当地采用格宾网主动防护；如果路段的最大边坡高度高于10m以上时，第一级（高8m）的不防护或者设护面墙（含窗式）防护，以上部分采用格宾网进行主动防护。2乳化药剂现场采用三脚架潜孔钻机在边坡钻预裂爆破孔。φ80乳化炸药用在预裂爆破的底部,而在柱部采用φ32乳化炸药捆绑在导爆索上,然后将预裂孔内引出的导爆索联结到孔外导爆索上,最后采用雷管引爆并采用便携式起爆器起爆。2.1确定炮孔的位置和数量主爆区的孔距、排距应当根据炮孔的深度、药卷的直径以及密度来确定，以不伤害路基的边坡为原则。当炮孔深度为5～10m时，孔距应当控制在3～4m，而排距则控制在1.8～2.2m范围内。炮孔的平面布置可以采用梅花形也可以采用矩形，但是一般梅花形布置适用于爆破规模较小的，而爆破规模较大的宜采用矩形布置。根据边坡系数和平面几何位置的关系确定预裂和辅助炮孔的布置（如图2）:预裂炮孔的位置必须控制在路堑顶的连线上，钻孔的时候要保持炮孔的斜率与设计边坡的坡率相一致。根据以往的经验以及现场的考察，松软的岩石应当取小值而坚硬的岩石应当取大值，孔距系数大约在8～12之间。布置辅助炮孔时可以参考主爆区的布置方式，但是特别注意炮孔的深度不得打到边坡上并且炮孔底部和边坡之间要留有一定的保护层，在留取保护层时破碎的岩石取大值，而坚硬的岩石一般取小值，保护层厚度一般为1.0～0.5m。如果路堑开挖较深并且没有边坡平台时，在进行路堑石方深孔爆破时应当考虑采用台阶爆破：一级台阶H1爆破到路基面设计标高，二级台阶H2爆破到边坡平台标高。如果有多级边坡平台则每一个平台标高就要设置一个台阶，同时最好将主爆区与预裂爆破台阶控制在同一个台阶上。2.2c为单位的用药量预裂爆破取c预裂爆破线装药量根据以往经验得出公式为:q′=C×a×a。其中,C为单位的用药量,预裂爆破取C=0.1～0.9(Kg/m3),一般坚硬和完整的岩石取大值,反之则取小值;a为炮孔之间的间距(单位为m)。2.3炮孔管道深、密度根据以往的经验,辅助炮孔的药量可以按照堵塞长度理论计算,公式为Q=δ(L-L2),(δ为线装药的密度,Kg/m,L为炮孔的深度,m,L2为堵塞的长度,m)。采用此公式计算用药量再用体积法验证计算处理的用药量,如果计算药量偏小,为了达到总药量的要求可以考虑增加辅助炮孔的数量。2.4爆炸主区域中药物的体积计算2.5孔距及流场的选择为了有效地节约时间,在实施预裂爆破作业前应将主爆破区炮孔、辅助爆破区炮孔以及预裂炮孔实行一次性钻孔。在对预裂孔进行装药时应当注意以下几点:第一,对炮眼进行装药前要认真检查每一个炮眼,并且测量孔深以及倾斜度是否符合设计的要求;第二,炸药要按照设计要求分散到炮孔的各个部位同时装药量也要符合设计的要求。一般都是将毛竹中部的结巴去掉形成半圆形,然后用按照其设计的装药量进行装药。为了保护边坡不受太大的伤害同时使炸药按设计的装药量分布在炮孔内,在没有毛竹的情况下也可以用其他不易受挤压变形的材料代替。见照片1。预裂炮孔进行堵塞时不得有堵塞物落入装有炸药的炮孔区域内，这样才能确保预裂炮孔的堵塞长度符合设计的要求。在连接预裂爆破的主线时一定要特别注意导爆索传爆的方向，实际操作中一定不能有差错。照片2为现场预裂爆破主线导爆索的连接。辅助炮孔的操作程序以及方法与主爆区的方法相同，应当特别主要检查炮孔的深度是不是符合设计的要求，如果钻孔过深，为了保证预裂爆破的保护层厚度符合设计的要求，一定要用细粒土或者石粉回填到设计标高位置。炮孔员要对每个炮孔逐一检查完毕后在进行主爆区装药，检查炮孔石头达到了设计的孔深。如果孔内有堵塞现象，要立即用炮棍弄通并且用高压风将浮渣吹出；如果孔内有水，一定要用高压风将水吹出并且使用的炸药优先考虑使用防水炸药。然后，按照设计的单孔装药量爆破员逐孔装药，装药长度靠近孔底三分之一处的位置安放雷管，起爆药包装入炮孔后要随时注意理顺雷管的角线，同时装药时一定要注意炮孔的任何部位都不能卡药卷，为了确保炮孔剩余的堵塞长度不小于设计的要求，一定要边装药边用炮棍试探其深度。装药完成后应当用细粒土或者钻孔的石粉堵塞炮孔，同时要一边堵塞一边用炮棍振捣，一直到地表。此外，为了防止堵塞炮孔时把导爆管顶破，堵塞炮孔的材料不得掺有小石子。为了减少爆破对边坡的扰动，最好使爆破后的岩体挤压堆积在路基中部，因此，在日常的起爆网络中一般采用V形网络设计。（见图3)3爆破安全距离计算预裂爆破的爆破安全距离的检算按照深孔爆破设计计算，这是因为预裂爆破可与主爆区的深孔爆破一次性爆破，而计算过程不在此赘述，对于马莱高速的路堑开挖爆破的安全距离确定为200m。4爆炸安装过程爆破作业流程见图4。4.1爆炸试验之书4.2炮孔的设计及施工控制本次爆破设计是指每一次实施爆破作业之前,必须根据爆破设计书的要求和实际地形、地质情况设计炮孔的具体位置、深度,预裂孔的倾斜度及施工控制措施,炸药用量、网络布置等各项参数。4.3开孔控制的原则钻孔技术交底要在现场进行,预裂爆破孔的开孔位置、孔深、倾斜度及其控制措施是钻孔技术交底的重中之重,必须严格按照设计要求钻孔,才能取得预裂爆破的预定目标。4.4做好观眼的处理放不响的炮经过重新联线放炮,仍然不爆炸的就是瞎炮。工作面有了瞎炮要及时处理,不然就埋伏下隐患。处理瞎炮必须在班、组长直接指导下进行,并应在当班处理完毕。如果当班处理不完,放炮员必须同下一班放炮员在现场交接清情况,并在瞎炮炮眼处作明显的标志。处理瞎炮首先要弄清楚瞎炮炮眼的角度,距离瞎炮至少300mm的位置另打一个同瞎炮炮眼平行的新炮眼,重新装药放炮。实际工作中的很多事故都是由于两个炮眼离得太近而新炮眼打在了瞎炮上引起爆炸而造成的。如果用镐挖处理瞎炮或者用打眼的方式往外掏或者用压风吹炮眼等都有可能引起爆炸。在遇见瞎炮的情况下一定要划定危险范围,禁止一切人员和机械在危险范围内活动或者作业,等处理完毕后才可以进行作业施工。5爆破设计书的内容预裂爆破在马莱高速公路路堑开挖施工中取得了较好的成绩，其边坡坡面平整，半孔率均在85%以上，达到了预期目的。照片3为互通区预裂爆破边坡实况，照片4为线路预裂爆破边坡实况。根据相似定律和体积法设计计算单孔炸药用量,可以参考炮孔堵塞长度和经验公式Q1=qabH(q为单位的耗药量,Kg/m3;a为炮孔之间的距离,m;b为炮孔之间的行距离,m;H为炮孔的深度,m)双向控制炮孔装药量,对于受岩石夹制作用较大并且堵塞长度较长的炮孔可以适当地增加药量,反之则要减少药量。爆破设计书主要是指“爆破技术设计”,其主要内容必须有: