[河南]山區(qū)高速公路石方路基邊坡爆破設(shè)計

1、石方路基邊坡爆破設(shè)計摘 要：針對本標段石方路基邊坡的巖石性質(zhì)，通過制定邊坡光面爆破方案，認真布置炮孔和計算炸藥用量，計算爆破飛石和爆破震動，使石方邊坡獲得良好的光面效果及保證施工安全。關(guān)鍵詞：石方路基邊坡; 爆破; 設(shè)計1 工程概況三淅高速LXTJ-3段位于河南省三門峽市盧氏縣橫澗鄉(xiāng)，屬于穿越山區(qū)的高速公路。其中ZK13+095ZK13+200段左側(cè)路塹高邊坡爆破開挖石方量大，要求邊坡采用弱擾動光爆（或預(yù)裂）爆破法施工，路塹石方邊坡坡內(nèi)巖體以堅硬花崗巖為主，呈弱風(fēng)化，未見影響邊坡穩(wěn)定的斷裂構(gòu)造，邊坡巖體主要發(fā)育三組節(jié)理裂隙。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件和地質(zhì)條件分析，認為高邊坡開挖工作工點非常適宜作深孔加

2、光面、預(yù)裂爆破，這種爆破技術(shù)既可加快施工進度，又可保證邊坡質(zhì)量，爆破開挖后邊坡一次成形，最終形成的邊坡整齊、美觀，而且由于爆破對邊坡內(nèi)部的巖體擾動減弱，爆破過程中應(yīng)配合拉網(wǎng)防護、震動檢測，確保施工安全。2 邊坡光面爆破設(shè)計爆破設(shè)計應(yīng)根據(jù)地形和現(xiàn)場勘察資料，進行爆破方案選擇和優(yōu)化，按照擬定的方案，結(jié)合本工地地形條件、施工進度、爆破安全、施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益等多方面因素進行綜合考慮，其設(shè)計原則如下： 2.1 光面爆破質(zhì)量標準2.1.1 用2.5長直尺檢測坡面平整度，其凹凸差不大于15cm。2.1.2 在完整巖面上保存的炮孔痕跡總長度不小于炮孔總長度的70%，且炮孔的半個孔壁上無明顯破碎破壞。2.1.

3、3 邊坡坡面巖體完整，沒有嚴重的爆震裂縫產(chǎn)生。 2.2 光面爆破設(shè)計原則2.2.1 根據(jù)工程特點及質(zhì)量要求，決定采用一次到底的方法進行光面爆破，坡度為1：0.75。2.2.2 邊坡光面爆破開挖既要保證邊坡質(zhì)量，又必須保證施工安全。2.2.3 采用預(yù)留光爆層方法進行光面爆破施工。預(yù)留光爆層厚度為2.0米。選擇深孔加光面、預(yù)裂一次成型綜合爆破技術(shù)方案具有較成熟的經(jīng)驗。邊坡施工應(yīng)嚴格按照由上到下的順序進行，嚴禁采用大爆破，應(yīng)優(yōu)先采用預(yù)裂（光面）爆破、小型排炮微差爆破等技術(shù)施工，主體石方采用深孔爆破施工。對于23層的較高邊坡，應(yīng)臺階施工，邊坡坡度陡于1：0.5時，鉆孔方便，當(dāng)坡度陡于1：0.75時，鉆

4、孔較困難。 2.3 深孔、光面、預(yù)裂爆破參數(shù)設(shè)計2.3.1 爆破參數(shù)設(shè)計見附表1。2.3.2 深孔爆破參數(shù)分析(1) 孔徑D露天爆破深孔的孔徑主要取決于鉆機的類型。本工地采用D100三腳架潛孔鉆機，通?？讖紻100200mm，本次深孔爆破采用的孔徑D100mm和D115mm兩種類型。(2) 臺階高度H臺階高度是深孔爆破的重要參數(shù)，當(dāng)主體石方以深孔爆破開挖時，要作好臺階的選擇工作。臺階高度是否合理直接影響鉆孔、爆破、挖裝、運填全系統(tǒng)的工作。應(yīng)根據(jù)實際地形地質(zhì)條件、開挖技術(shù)要求、鉆孔機械的鉆孔能力和挖裝能力綜合考慮，一般以510m最為經(jīng)濟合理，考慮設(shè)計臺階平臺寬均為2.5m，頂部臺階高低不同，本設(shè)

5、計最大臺階高度為H12m，具體根據(jù)不同地形在施工中進行調(diào)整。(3) 底板抵抗線W1底板抵抗線是影響孔深爆破效果的重要參數(shù)，底板抵抗線過大造成根坎、大塊率高、后沖作用大；底板抵抗線過小則易造成飛石且增大鉆孔工作量。根據(jù)以往的爆破經(jīng)驗，采用以下經(jīng)驗公式：a、根據(jù)臺階高度確定 W1=(0.60.8) Hb、根據(jù)孔徑大小確定W1=（3540)D對垂直孔還要根據(jù)安全作業(yè)條件確定和校驗W1 W1=B+cot其中：B-孔口中心至臺階坡頂線的安全距離，一般為2.53.0m； -臺階坡面角，一般在5070之間。本工地根據(jù)鉆孔直徑大小取：當(dāng)D100mm時，取W1=3.54.0（m）當(dāng)D115mm時，取W1=4.0

6、4.5（m）(4) 孔距a和排距b孔距a一般按下式求得：a=m W1式中：對垂直孔m=0.71.0 對傾斜孔m=1.01.4排距b是指多排孔爆破時，相鄰兩排深孔之間的中心距離，實質(zhì)是第一排以后各排孔的底板抵抗線值。即bW1本工地所挖石方為棄方，可不考慮破碎塊度的均勻性和級配要求，同時對最大粒徑可以適當(dāng)放寬，故大塊可以控制在1.0m以內(nèi)，其孔、排距確定如下：當(dāng)D100mm時，取a=3.03.5（m），b3.03.5（m）當(dāng)D115mm時，取a=3.54.0（m），b303.5（m）(5) 超鉆深度超孔深度是控制底板超欠挖，保證底板平整的主要手段，在多臺階施工中，應(yīng)通過上層平臺、超鉆情況，合理確定

7、底層平臺值。本工地根據(jù)臺階高度，?。寒?dāng)H10時，取h1.01.2m，當(dāng)10H20時，取1.52.0m。(6) 堵塞長度L堵塞長度一般不小于地盤抵抗線的0.75倍，或取2040倍孔徑，不小于20的孔徑。本工地根據(jù)兩者相結(jié)合，堵塞長度大小取當(dāng)D100mm時，取L2.53m當(dāng)D115mm時，取L33.5m2.3.3 光面爆破和預(yù)裂爆破的參數(shù)分析（1）光面爆破和預(yù)裂爆破的設(shè)計原則采用D100型三腳架潛孔鉆機鉆孔，鉆孔直徑D100mm。根據(jù)巖石性質(zhì)和地質(zhì)條件，取孔距a（1.01.2）m。對于開挖深度較大的邊坡，應(yīng)采用23個臺階，深孔加預(yù)裂（或光爆）施工時，最大鉆孔深度L18m。邊坡坡度可適當(dāng)進行調(diào)整，為

8、了有利于鉆孔，邊坡設(shè)計坡度范圍為1：0.31：0.75。邊坡平臺寬度過小處應(yīng)進行調(diào)整，邊坡平臺寬度應(yīng)大于2.5m。（2）光面和預(yù)裂爆破參數(shù)分析鉆孔直徑D的選擇光面和預(yù)裂爆破的鉆孔孔徑的確定是一項十分重要的工作，選擇合理與否，直接關(guān)系著光面和預(yù)裂爆破效果、成本和質(zhì)量。孔徑大小的決定孔距大小的依據(jù)，應(yīng)綜合考慮巖石的性質(zhì)、機械配備及工程要求等因素合理選擇，本工點取D100mm。臺階高度H臺階高度應(yīng)視實際邊坡情況、石方施工方法的不同進行選擇，以主體石方施工臺階為準，本工點臺階高度10m左右，采取一次到底的方法進行爆破。抵抗線w光光面爆破抵抗線的選取直接影響到光面爆破的效果。計算公式為：w光 =KD（m

9、）式中K計算系數(shù)，一般取K=1525。本工點取K=1822。D鉆孔直徑 本工點取D=100mm所以w光=1.82.2m。孔距a 的確定炮孔孔距是光面和預(yù)裂爆破的重要參數(shù)，是爆破成敗及邊坡質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。選擇合理的孔距，目的是在現(xiàn)有的巖石條件，裝藥方法起爆情況下，使邊坡達到穩(wěn)定平整、光滑和美觀的效果，使預(yù)裂面最終形成有一定寬度的貫通裂縫。根據(jù)經(jīng)驗公式a光=mw光式中：m比列系數(shù)，取m=0.60.8取w光=1.8。代入上式得：a光=1.081.44(m)對于D=100mm的鉆孔直徑，根據(jù)經(jīng)驗取a=1.2m。線裝藥密度的選擇線裝藥密度是光面和預(yù)裂爆破的最關(guān)鍵因素，合理的線裝藥密度不僅可以保證預(yù)裂縫的

10、貫通，而且使邊坡達到穩(wěn)定、平整、光滑美觀的要求。藥量太大會損壞邊坡壁面，孔壁破裂；太小光面巖層較大，預(yù)裂面無法貫通，造成光面和預(yù)裂爆破的失敗。i）光面爆破根據(jù)工程具體情況，結(jié)合以往的經(jīng)驗，q光可按下式計算：q光 k光a光W光式中：q光-光面爆破線裝藥密度（Kg/m）； k光-光面爆破單位用藥量（g/m3）；取k光（7590）； a光-光面爆破孔距（m）； W光-光爆層厚（m）。本設(shè)計取q光（180250）（g/m）ii）預(yù)裂爆破q裂k裂a裂式中：k裂預(yù)裂爆破單位用藥量（g/m3）； a裂預(yù)裂爆破孔距（m）；一般取q裂（350500）g/m本設(shè)計取q裂（450500）g/m = 6 * GB3

11、不耦合系數(shù)E本工程中采用的藥卷d32mm乳化炸藥，鉆孔直徑D100mm。根據(jù)下列公式：ED/dE=3.122.3.4 深孔、光面和預(yù)裂爆破的藥量計算2.3.4.1 深孔爆破藥量計算單排孔或多排孔的第一排炮的藥量計算公式： QqaW1H多排孔第二排以后炮孔藥量計算公式： QkqabH式中：Q孔深爆破單位裝藥量（Kg）； q單位用藥量（Kg/ m3）； a孔深爆破孔距（m） b孔深爆破排距（m） W1孔深爆破底板抵抗線（m） H孔深爆破臺階高度（m） k受巖石夾制增大的系數(shù)，一般取k（1.11.2）。2.3.4.2 光面爆破藥量計算 Q光=q裂l+Q加式中：Q光光面爆破單孔裝藥量（Kg）； q裂光

12、面爆破線裝藥密度（Kg/m）； l光面爆破孔深（m）； Q加光面爆破底部增加藥量，取Q加（23）q裂。2.3.4.3 預(yù)裂爆破單孔裝藥量計算 Q光=q裂l+Q加式中：Q光預(yù)裂爆破單孔裝藥量（Kg）； q裂預(yù)裂爆破線裝藥密度（Kg/m）； l孔深（m）；Q加預(yù)裂爆破炮孔底部增加藥量，取Q加（58）q裂。2.3.4.4 預(yù)裂（光面）爆破炮孔堵塞長度實踐證明，孔口的堵塞長度對水平預(yù)裂的效果有一定的影響，堵塞長度過短，則爆破是空氣逸出，不易形成預(yù)裂縫或預(yù)裂縫寬度不夠；堵塞長度過長，則在孔口附近部位易殘留水平炮孔。根據(jù)爆破的經(jīng)驗公式計算：L1（11.2）a式中：L1孔口堵塞長度； a炮孔孔距；3 孔深、

13、光面和預(yù)裂爆破施工工藝3.1 施工準備（1）鉆機平臺修建鉆機平臺是鉆機作業(yè)的場地，在鉆機位移和架設(shè)過程中，保證鉆機精度和作業(yè)安全是相當(dāng)重要的工作，鉆機平臺技術(shù)要求是相對平整，保證鉆機自由移動，其寬度：三腳架鉆機不小于2.0m，自行式鉆機不小于6.0m。（2）邊坡測量放線路塹邊坡測量放線工作，不允許出現(xiàn)任何錯誤，否則準會造成巨大損失。邊坡定位線加寬會增大石方開挖量，偏窄會造成路基面寬度達不到設(shè)計標準，因此必須保證邊坡的準確性，邊坡測量一般分量測進行，第一次為了修建平臺，第二次為了鉆孔定位。（3）便道修建施工便道是石方施工的運輸?shù)缆?，?yīng)根據(jù)實際情況進行修建。其原則是便于和開挖臺階相聯(lián)接，工程量少，

14、寬度能保證挖、運機械的運行任務(wù)。3.2 鉆孔（1）布孔深孔、光面和預(yù)裂綜合爆破的布孔方式：單壁路塹旁山開挖段，采用縱向臺階布孔，鉆孔排向均平行于邊坡。對于雙壁石方路塹，兩端采用橫向臺階布孔，本工點采用橫向臺階布孔。（2）鉆孔邊坡光爆（或預(yù)裂）孔可采用三腳架潛孔鉆機進行鉆鑿，鉆孔必須按設(shè)計位置、方向和角度進行作業(yè)，以保證爆破效果和安全。鉆孔完成后，應(yīng)吹盡孔內(nèi)殘渣，并作好炮孔保護工作，防止雨水流入孔內(nèi)。為確保邊坡穩(wěn)定，開挖深度在6m以上、石方量較大段采用潛孔鉆機鉆孔。開挖深度在6m以下，石方量小段采用導(dǎo)爆管實施逐排微差擠壓爆破，為保證路基面平整堅實，不論采用風(fēng)槍還是潛孔鉆機鉆孔，最底層2m均采用風(fēng)

15、槍鉆孔。（3）鉆孔排水當(dāng)孔內(nèi)有水時應(yīng)作好排水工作，排水是保證爆破效果的一項重要措施，排水可用50膠管進行孔內(nèi)吹水。3.3 裝藥結(jié)構(gòu)主炮孔采用集中裝藥結(jié)構(gòu)和不耦合裝藥。邊坡預(yù)裂孔采用不耦合裝藥，藥卷綁扎在導(dǎo)火索上，見裝藥結(jié)構(gòu)圖1。3.4 堵塞堵塞材料，使用粘土和砂加粘土，嚴禁用石塊堵塞。為保證堵塞質(zhì)量，每填入0.3m時用木棍或竹竿搗實一次，做到逐層搗實。堵塞長度必須滿足L230D。3.5 起爆網(wǎng)路 主炮孔為導(dǎo)爆管毫秒雷管，邊坡孔為導(dǎo)爆索接力傳遞，采用復(fù)式交叉網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)爆索下到孔底，主炮孔下部雷管反向安置在底部，避免瞎炮和殘留藥。起爆網(wǎng)路聯(lián)接示意見下圖2。4 控制爆破藥方案局部挖深5.0m以內(nèi)的工點

16、，采用淺孔爆破實施開挖；挖深5m以上路塹主體石方，采用孔內(nèi)非電毫秒微差深孔松動爆破，分次施爆，以減小震動，控制飛石。臨空面均設(shè)置在背向的方向，同時加用柔性包被覆蓋，弱化爆破飛石的影響。爆破參數(shù)及單孔裝藥結(jié)構(gòu)布置如下：炸藥：初步選取乳化炸藥和銨油炸藥，根據(jù)鉆孔情況及孔內(nèi)含水量大小進行調(diào)整，如孔內(nèi)無水或較少水，在裝藥前吹孔后可使用銨油炸藥或下部2m采用乳化炸藥，上部采用銨油炸藥，線密度4.5Kg/m。雷管：爆破孔內(nèi)雷管仍采用非毫秒雷管，為了保證安全，孔內(nèi)各段非電毫秒雷管限制在15段以內(nèi)，逐排微差起爆的網(wǎng)絡(luò)，微差時間取t50100ms。這樣既可以減小一次起爆藥量達到降震的目的，同時，每一排先爆孔又能

17、為后排爆孔提供較理想的臨空面，避免群炮作用引起上沖。群炮梯段劃分：根據(jù)邊坡挖深的情況，擬分上下多個梯段開槽，每個爆破梯段12m左右，先根據(jù)爆破梯段內(nèi)地形條件，分多個臨空進行上梯段拉槽爆破，先進行上梯段施工爆破，上梯段爆破施工完成后，分兩個工作面進行下層爆破梯段爆破施工。炮孔布置：炮孔采用76mm直徑，采用潛孔鉆垂直成孔，布孔孔距2.5m，排距2.0m，采用矩形方格布孔，鉆孔深度0.50.8m。爆破防護：在主爆孔孔底均加設(shè)直徑60mm長30mm的柔性墊層，墊層材料采用竹筒或PVC管材制作，這樣可以避免炸轟波直接沖擊巖體，降低峰值壓力，從而達到降震的目的。當(dāng)孔深小于8.0m時，每段每排起爆3個孔；

18、當(dāng)孔深大于10m時，每段每排起爆2個孔。故最大單響起爆藥量為50Kg以內(nèi)，加之上述的減震措施，所以更容易做到安全減震。5 爆破工藝流程及要點5.1 工藝流程安全防護施工準備防護排架施工鉆設(shè)炮眼安置爆破網(wǎng)絡(luò)覆蓋炮被封鎖線路起 爆清理碎石檢查過往人、車放行石碴倒運拆除防護措施全部完成工程驗收下一循環(huán)線路封鎖時段，對有關(guān)人員到位、防護設(shè)備狀況、清點情況、爆破措施檢查等事項進行詳細登記。5.2 操作要點5.2.1 場地平整。深孔預(yù)裂爆破施工前，應(yīng)將鉆孔地點的覆蓋層或以爆酥松層碴清出巖石面，如有突出的巖塊，應(yīng)小炮炸除，然后用推土機或人工將地面整平，是鉆孔作業(yè)線上形成一條比較平坦的操作場地，以保證鉆機能安

19、全自如的移動及按設(shè)計鉆孔方向鉆孔。5.2.2 布孔測量。根據(jù)設(shè)計要求放出預(yù)裂輪廓線，按照爆破設(shè)計的孔距放出孔位，并予以編號，逐孔寫明孔深、傾斜角度、孔徑大小。5.2.3 鉆孔。鉆孔施工是深孔預(yù)裂爆破的關(guān)鍵工序，它的好壞決定預(yù)裂壁面的優(yōu)劣。所以開鉆前應(yīng)認真全面技術(shù)交底，鉆孔時必須仔細地按著孔位進行鉆孔，嚴防多鉆、漏鉆及錯鉆，對孔徑的質(zhì)量要求是：在正常條件下，眼孔的開口的平面位置不得超過孔徑的2/3，且不得大于10m。每米孔深的鉆進偏差不得超過2cm，眼孔深度誤差不得超過15cm。鉆進過程中，應(yīng)經(jīng)常測量鉆孔的傾斜度。對鉆孔過程中實際施工變化等情況，由專人做好記錄，成孔后用草團堵住孔口，防治地面巖粉

20、和石塊落入或隨雨水流入孔內(nèi)堵塞孔眼。5.2.4 “藥串”加工。深孔預(yù)裂爆破藥包采用“藥串”式結(jié)構(gòu)，一般在爆破現(xiàn)場進行加工。加工方法是：將直徑32mm乳化炸藥藥卷切成質(zhì)量符合設(shè)計要求的藥塊（一般為75g、100g、125g和150g四中規(guī)格），然后用有伸縮性且具有柔性的耐磨的塑料袋進行放水處理，在按照設(shè)計的線裝藥密度，用塑料綁扎帶均勻的綁扎在導(dǎo)爆索上，由導(dǎo)爆索引爆所有的藥包。5.2.5 裝藥。用于深孔爆破的主炮孔采用集中連續(xù)不耦合裝藥，將藥卷捆綁到劈好的竹片上，固定藥卷，然后先在主炮孔底部放入60mm長30mm的柔性墊層后，再將捆綁的藥卷順次裝入炮孔，竹片不夠長時，隨裝隨接，以保證藥卷能裝到底部

21、。加工好用于光面爆破的“藥串”用同種方法固定，然后直接順次裝入炮孔，直達炮孔底部，確保預(yù)裂縫的設(shè)計深度。6 爆破安全6.1 爆破安全設(shè)計6.1.1 爆破安全震動檢算（1）按照爆破安全規(guī)程，爆破地震控制以地面質(zhì)點震動速度為安全依據(jù)：V=K(3Q/R)a式中：V面質(zhì)點振速（cm/s） Q一次起爆的最大炸藥量（Kg） K地質(zhì)條件有關(guān)系數(shù) a地震波衰減系數(shù)； R建筑物距爆破中心距離（m）。本工程取值：K150；a1.5（2）國家安全標準一般建筑物和構(gòu)筑物的爆破地震安全性應(yīng)滿足安全震動速度的要求，主要類型的建（構(gòu)）物地面質(zhì)點安全震動速度及主振頻率規(guī)定詳細見爆破震動安全允許標準表。6.1.2 飛石安全距離

22、檢算本工程爆破采用松動爆破，驗算公式：Rf20n2W式中取kf1.5；n0.7；W15m得到最小安全距離R147m。爆破時警戒距離為300m以上。6.2 安全與防護6.2.1 組織機構(gòu)組織機構(gòu)成立爆破指揮部，對施工及爆破作業(yè)統(tǒng)一管理和領(lǐng)導(dǎo)，并有專人負責(zé)技術(shù)和安全。 指揮部負責(zé)爆破安全的全面管理與指揮工作，協(xié)調(diào)各施工隊伍的關(guān)系。成員包括：總指揮長，爆破技術(shù)組長，施工組長，安全保衛(wèi)組長。6.2.2 安全措施（1）爆破設(shè)計必須用公安部發(fā)放的爆破安全技術(shù)作業(yè)證人員進行，所有參加爆破作業(yè)人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，持有公安部門發(fā)放的爆破員作業(yè)證，然后經(jīng)過在學(xué)習(xí)、在考核，合格后方可持證上崗。（2）起爆信號分三次，由總指揮下達。第一次信號，預(yù)警信號：在裝藥、堵塞工作完成后，起爆前30分鐘發(fā)出，該信號發(fā)出后，警戒范圍內(nèi)開始清場工作。第二次信號，起爆信號：起爆信號在確認人員、設(shè)備等安全撤離危險區(qū)，所有警戒人員到位，具備安全起爆條件時發(fā)出。起爆信號發(fā)出后，準許負責(zé)起爆的人員起爆。第三次信號，解除信號：安全時間（15分鐘）過后，檢查人員進入警戒范圍檢查、確認安全后，方可發(fā)出解除警戒信號，在此之前，崗哨不得離崗，不準非檢查人員進入警戒范圍。（3）各類信號均應(yīng)使爆破危險區(qū)及附近人員能清楚的聽到。（4）其他未盡事宜均