談談光面爆破和預裂爆破

談談光面爆破和預裂爆破第一頁，共29頁。一、光面爆破和預裂爆破的區(qū)別二、光面爆破和預裂爆破的用途三、石質路塹光面爆破操作規(guī)程附：各類巖石光面爆破炸藥單耗表目錄第二頁，共29頁。一、光面爆破和預裂爆破的區(qū)別

在巖石開挖工程中，常采用光面爆破或預裂爆破。傳統(tǒng)的巖石爆破往往超挖、欠挖問題比較突出，開挖界面粗糙不平，常造成工程的外觀質量缺陷，甚至影響開挖界面的穩(wěn)定，誘發(fā)塌方、滑坡等工程病害。究其原因，是由于設在巖石開挖區(qū)內的裝藥爆炸所產生的粉碎、松動作用范圍侵入了非開挖區(qū)，使開挖界面另一側的巖石受到了局部破壞。第三頁，共29頁。運用光面爆破或預裂爆破能較好地解決上述問題。光面爆破和預裂爆破具有相同的工程目的，它們在理念上強調的都是合理地利用炸藥爆炸的能量，減輕非開挖區(qū)巖石受到的爆破擾動，使開挖工作完成后形成的最終界面（即設計輪廓面）比較平整、光滑、穩(wěn)定。因此，光面爆破和預裂爆破實質上均屬于現(xiàn)代控制爆破技術的分支。運用光面爆破和預裂爆破，能較好地實現(xiàn)工程質量的內實外美，預防工程病害的發(fā)生，保障施工安全。第四頁，共29頁。光面爆破和預裂爆破的區(qū)別主要體現(xiàn)在工藝方面。1.光面爆破：光面爆破通常有兩種基本方法：

(1)空孔法：先在工程設計輪廓面（例如公路路塹邊坡坡面）上鉆出一列緊密排列的空孔，將巖石開挖區(qū)和巖石保留區(qū)隔開，然后從遠離空孔的自由面開始在巖石的開挖區(qū)逐列進行鉆孔、爆破。如果沒有自然形成的自由面，可運用淺孔爆破法創(chuàng)造一個傾斜角度（即斜坡坡面與水平面之間的夾角）為65－900的自由面?？湛字g應相互平行，孔距（即相鄰兩孔圓心之間的距離）為孔徑的1－4倍。該列空孔的作用可從以下三方面解釋：首先，緊密排列的空孔可阻斷爆炸產生的巖石裂隙由開挖區(qū)向非開挖區(qū)延伸和發(fā)展；其二，當巖石中的爆炸應力波經過空孔時，因孔內存在著與巖石性質不同的空氣介質，必然會在這兩種介質的交接面（即孔壁內表面）上發(fā)生一系列復雜的反射和折射，結果只有部分應力波能夠傳入空孔另一側的巖石介質中；其三，孔內的空氣層也會消耗波所攜帶的部分能量，使通過的應力波強度大為衰減。總之，空孔可減輕非開挖區(qū)巖石所受到的爆炸作用影響，將巖石的破壞、松動范圍基本上限定在開挖區(qū)內?？拙嘣叫∑湫Ч斤@著。當爆破最后一層巖石時，巖層會沿空孔斷裂。第五頁，共29頁。(2)光爆孔法：先對需要開挖的巖石進行鉆孔和爆破，在接近設計輪廓面時預留一定厚度的巖石作為保護層，最后再沿設計輪廓面鉆出一列炮孔，通常稱謂“光爆孔”，孔內裝入適量炸藥并同時或分組起爆，將預留巖石保護層炸掉，從而形成比較平整、光滑的輪廓面。以上兩種方法，前一種需要在爆破之前沿著設計輪廓面鉆一列緊密排列的空孔，鉆孔量大且質量要求高，一般的爆破鉆孔機械難以達到需要的鉆孔密度，需要配備特殊的空孔鉆機，通常難以實現(xiàn)，因而應用較少；后一種方法所要求的“光爆孔”孔距不必那么小，和傳統(tǒng)的臺階爆破法相比鉆孔量略有增加，不需要特殊的鉆機，因而在實踐中應用較多。但不管那種方法，爆破后在設計輪廓面上均保留有大量殘留的光面孔痕跡（痕跡的保存率通常不低于50％）。界面比較平整、光滑、穩(wěn)定，是光面爆破的顯著特點。換言之，光面爆破可以將超挖和欠挖均限定在較小的范圍（十余厘米至數(shù)十厘米）之內。第六頁，共29頁。第七頁，共29頁。第八頁，共29頁。2．預裂爆破：首先在設計輪廓面上鉆成一列預裂炮孔，裝入所謂的“不耦合”裝藥，按照一定的要求進行起爆，沿設計輪廓面可形成一條深度和需開挖深度相等、寬約數(shù)毫米至數(shù)十毫米的裂縫，然后再對巖石挖方區(qū)進行鉆孔爆破的方法叫做“預裂爆破”。這條預裂縫的作用和光面爆破所鉆空孔的作用相同且效果更佳。所謂“不耦合”裝藥，就是裝入孔內的炸藥卷和孔壁之間留有一定的空隙，炮孔直徑與裝藥直徑之比約為2－3。通常將孔口用泥土堵塞一定的長度。第九頁，共29頁。這種結構的裝藥爆炸時，產生的爆轟波將首先傳入炮孔間隙的空氣介質之中，將其強烈壓縮，溫度急劇升高，亦即對空氣做了工。由于這種做工的過程是不可逆的，爆轟波所攜帶的能量就有一部分消耗在空氣當中，削弱了爆轟波的峰值壓力。這樣，傳入孔壁周圍巖石介質中的爆炸應力波的強度會相應地降低，從而減輕對巖石的直接粉碎作用。但是，受到削弱的應力波和孔內的高壓氣團仍將在炮孔周圍形成一個爆炸應力場。當多個“不耦合”裝藥在相鄰炮孔中同時爆炸時，應力場相互疊加，巖石就會沿著炮孔的連心線產生一條裂縫，同時炮孔內壁的巖石并不會被強烈粉碎。要得到比較理想的預裂縫，必須采用“不耦合”裝藥，并且所有的預裂孔都必須被置于設計的輪廓面上，不能產生過大的偏離。而“不耦合”裝藥的結構特殊，不易實現(xiàn)工廠化生產。因此，預裂爆破比光面爆破的成本投入要大，而作業(yè)效率要低。

第十頁，共29頁。二、光面爆破和預裂爆破的用途

1．預裂爆破的用途除以上所述因素之外，預裂爆破對巖石的自身條件（例如風化程度等）也有一定的要求，并非所有的巖石都適合預裂爆破。所以，預裂爆破的應用在客觀上受到多方面條件的限制。目前它主要被運用于工程質量標準高并且?guī)r石條件較好的場合，例如在水利工程中開挖大壩、船閘基礎等。對于風化比較嚴重或裂隙發(fā)育的巖體，不適于進行預裂爆破。1998年我司就曾成功地將預裂爆破技術運用于宜昌長江公路懸索大橋北岸橋塔承臺基坑和北岸錨碇基坑的爆破工程中。第十一頁，共29頁。

2．光面爆破的用途光面爆破在公路工程中主要適用于：（1）公路石質路塹的爆破開挖可有效地提高路塹邊坡的穩(wěn)定性，降低路塹邊坡的防護成本，實現(xiàn)內實外美，有著良好的環(huán)保效應。第十二頁，共29頁。（2）巖石介質中公路隧道的爆破掘進可有效地保護圍巖的自穩(wěn)能力，保障安全施工，使隧道輪廓面平整、光滑，從而大幅度地降低施工過程中的安全防護成本和隧道的建造成本。預留保護層光爆孔隧道光面爆破示意圖第十三頁，共29頁。（3）公路構造物基坑的開挖。（4）其它方面（例如公路附屬工程等）。第十四頁，共29頁。我司已在國外的睦巴公路和國內的永連公路二期、張羅公路以及常吉高速公路吉首段等工程中將光面爆破技術運用于巖石路塹的開挖、高邊坡的修整和隧道的掘進，并積累了較為豐富的經驗。第十五頁，共29頁。

第十六頁，共29頁。第十七頁，共29頁。三、石質路塹光面爆破操作規(guī)程

石質路塹分為單邊路塹和雙邊路塹，均可進行光面爆破?；疽笕缦拢?.是按設計的坡比和臺階高度開挖；2.是必須滿足路基的設計寬度，一般情況下不可欠挖，允許略有超挖；3.是達到規(guī)范要求的邊坡平整度。此外，當需要利用石料填方時，還應考慮對巖石破碎的塊度要求，必要時對大石塊需進行二次破碎。石質路塹光面爆破操作規(guī)程如下:（供管理者參考）：第十八頁，共29頁。1.首先在邊坡坡口線放樣。在路塹爆破開挖前，測量組必須先行放樣，在現(xiàn)地明確標示出路塹邊坡坡口線。光爆孔坡口預留保護層單邊路塹光面爆破示意圖第十九頁，共29頁。2.對巖石開挖區(qū)進行爆破開挖:一般宜采用深孔或淺孔臺階法松動爆破（單孔裝藥量按公式3計算），不宜采用峒室大爆破或藥壺法（后者俗稱“藥壇子”法）。一般地，臺階高度為2－15m。淺孔用手持或氣腿式風動鑿巖機鉆孔，主要用于爆破孤立巖石、平整場地以及邊坡修整；深孔用履帶式或輕便潛孔鉆機鉆孔，主要用于對巖石方量集中的路塹進行爆破。臺階爆破法所需要的自由面，可從遠離路塹邊坡的挖填交接處創(chuàng)造；如為雙邊路塹，可從道路的設計軸線處爆破“拉槽”。自由面可與公路軸線平行、斜交或垂直.第二十頁，共29頁。3.預留邊坡保護層。爆破挖方區(qū)的巖石，必須預留邊坡保護層，其作用是保護邊坡不受爆炸作用的破壞，其厚度可根據(jù)石質和鉆孔直徑與深度等條件而定，以最后一列藥孔爆破時不破壞邊坡為準。一般地，淺孔爆破（孔徑為42mm）時，保護層厚度一般為0.5－1.5m；深孔爆破（孔徑為80－100mm）時，保護層厚度為3－4m。

4.精確放樣并標示坡口線。當開挖到預留邊坡保護層的附近，在鉆鑿光面孔之前，應再次精確測量放樣，在設計的路塹邊坡位置準確地標出邊坡坡口線。如地表面為巖石，坡口線用灰線標示；如地表面有覆蓋土層，則沿邊坡坡口線根據(jù)地形每相隔5m左右植一小木樁并掛線。第二十一頁，共29頁。5.按設計的爆破參數(shù)沿坡口線鉆“光爆孔”。“光爆孔”間距（a）如下：使用手持式鉆機（孔徑約為42mm）鉆孔且孔深為2.0－4.0m時，a約為1m（孔深小于2m時孔距應減?。皇褂每讖綖?0－100mm潛孔鉆機鉆孔且孔深為5－10m時，a約為2m。也可按下式計算：

a=(15－25)d（1）式中：a－邊坡兩相鄰光爆孔間的距離（m）；D－光爆孔直徑（m）。式中系數(shù)的選取應根據(jù)要求的平整、光滑程度以及石質情況，經爆破試驗確定。如果地表面有覆蓋土層，應先用人工或機械修整，待切至巖石表面后再鉆孔、爆破。鉆孔和修整邊坡之前，應預備好坡度尺。第二十二頁，共29頁。6.“光爆孔”的傾斜度應與路塹邊坡的設計坡度一致，孔深按下式計算：L=H/sinɑ+h（2）式中：L－孔深（m）；H－爆破臺階高度（m）；ɑ－鉆孔角度（傾斜度）；h－超鉆深度（m），通常h＝0.5－1.5m。使用輕便潛孔鉆機鉆“光爆孔”時，應預先設置鋼管架固定鉆機，以確保鉆機工作時孔的方向和傾斜度不會改變。鋼管架應便于鉆機平行移動到下一個炮孔位置。如果使用淺孔爆破法對邊坡進行修整且鉆機操作人員富有經驗，也可不搭設鋼管架。第二十三頁，共29頁。7.光面爆破理論計算目前還不完善，單孔裝藥量的計算可參考下式：Q=KaWL（3）式中：Q－單孔裝藥量（kg）；K－單位耗藥量（kg/m3），見表1；a－光面孔距（m）；W－光面孔的最小抵抗線（m）；L－光面孔深（m）。

8.“光爆孔”可采取孔內分段裝藥結構?！肮獗住钡钠鸨诃h(huán)境許可時宜一列齊爆，當附近有需要保護的建筑物時可分組起爆或采取毫秒延期起爆。9．起爆后，應及時清理險石、松石。第二十四頁，共29頁。附：各類巖石光面爆破炸藥單耗表

巖石名稱巖石特征巖石堅固系數(shù)f值臺階松動爆破K松(g/m3)光面爆破K光(g/m3)頁巖千枚巖風化破碎2－4330－480140－280完整、微風化4－6400－520150－310板巖泥灰?guī)r泥質、薄層、層面張開、較破碎3－5370－520150－300較完整、層面閉合5－8400－560160－320

砂巖泥質膠結、中薄層或風化破碎4－6330－480130－270鈣質膠結、中厚層、裂隙不發(fā)育7－8430－560160－330硅質膠結、石英質砂巖、未風化9－14470－680190－390第二十五頁，共29頁。礫巖膠結性差、以較不堅硬巖石為主5－8400－560160－320膠結好、以較堅硬巖石為主9－12470－640180－370白云巖大理巖節(jié)理發(fā)育、較疏松破碎5－8400－560160－320完整、堅硬的9－12500－640190－380石灰?guī)r中薄層或含泥質、裂隙發(fā)育6－8430－560160－330厚層、完整或含硅質、致密9－15470－680190－380

花崗巖風化嚴重、節(jié)理裂隙很發(fā)育4－6370－520150－300風化輕、節(jié)理裂隙不發(fā)育7－12430－640180－360細晶均質結構、未風化、致密的12－20530－720210－420第二十六頁，共29頁。

石英巖風化破碎的5－7370－520150－300中等堅硬、較完整的8－14470－640190－370很堅硬完整、致密的14－20570－800230－460安山巖玄武巖受節(jié)理裂隙切割的7－12430－600170－340完整堅硬致密的12－20530－800220－440輝長巖輝綠巖受節(jié)理切割的8－14470－680190－380很完整、很堅硬致密的14－25600－8402