控制爆破技术在岩石边坡施工中的应用

一、前言
　　目前我省高速公路建设正逐步由平原微丘区向山岭重丘区延伸发展，所面临的地形都会是起伏不平的山区，深挖高填土石方工程都将难以避免，并且数量很大，已同桥隧工程一样成为决定工程进度和质量的关键。本人结合京承高速公路路基施工经验，浅谈控制爆破技术在岩石边坡施工中的一些体会。
　　二、工程概况
　　京承高速公路河北段所处地形为燕山山脉的延伸地带，部分路段深谷陡崖，地形切割较深，有多处深挖石质路堑，坡面高度在20~40米，为保证边坡的稳定性，设计坡高每8米设一宽为2米的平台，并因不同的岩石类别及风化程度而采用不同的开挖坡率，以确保边坡的稳定。
　　三、施工方案的确定
　　施工方案的确定对路基挖石方，采取按台阶高度分层分段多作业面同时开挖的施工方案，施工中采用深孔微差爆破技术，即先拉通路堑主槽，两侧边坡遗留1～2米宽的岩体不爆，作为中部主爆体的隔墙，以减少大爆破对边坡的损伤，最后根据主爆体的爆破情况和岩石性质准确地选择爆破参数，提高边坡的光爆效果。
　　四、爆破参数的确定
　　1.主爆区爆破参数的确定
　　（１）孔径、钻孔形式及布孔方式：采用潜孔钻机垂直钻孔，钻杆直径d=100mm，布孔方式采用多排三角形布孔。
　　（２）台阶高度H：H不易过高，应根据辅助工作量大小、机械设备效率及安全生产、工程具体要求来定，H取值为6～8米。台阶坡面角α=70°～80°之间。
　　（３）底盘抵抗线W1：W1的选值应从孔径、台阶高、坡面角、炸药威力、岩石破碎程度等因素综合考虑：①从安全角度考虑W1≤H cosα+c， 式中：c为第一排孔到坡顶线安全值c≥2～3米； α台阶坡面角取α=80°，H=8米，计算W1=（3.4～4.4）米。② 按钻孔直径确定W1=k.d，式中： k为修正系数，取32～38，d=100mm时，计算W1=（3.2～3.8）米，根据现场实际情况取W1=（3.5～4）米，c=2.5米。
　　（４）孔距a与排距b按下式计算：a=m.w1，式中：m为炮孔密集系数m=0.8～1.4取m=0.8 w1=3.5；计算 a=2.8米，按三角形布孔时排距b按下式计算：b=a.sin60°＝ 2.6米，根据现场实际情况取a=3米， b=2.5米。
　　（５）超钻孔h的确定： 为克服底盘岩石的夹制作用，爆后不留根底，炮孔需超钻h，根据岩石弱硬情况而定，对中等岩石第一排h=0.5米，后面每排按每排递增20%考虑。
　　（６）单孔装药量Q的确定：按公式Q=q.a.w1.H.第一排式中q=0.25kg∕m3（中等岩石），H=7、a=3、w1=3.5，计算得Q1=18.38取Q=19kg第二排、第三排……按每排递增10%考虑。
　　（７） 堵塞长度11：足够的堵塞长度可减少飞石及提高爆破效果，按 11=（30～35）d，故：11=（3～3.5）米。堵塞材料用砂、粘土混合制成。
　　（８）起爆网路采用毫秒微差非电导爆管起爆系统，可大大降低爆破引起的地震效应、减少飞石，具有爆破岩块均匀、爆堆集中、炸药消耗量少等特点。
　　根据现场实际情况Δt=50mt，选用20段非电导爆管，火花引爆，用串联隔段雷管起爆网络。
　　2.岩石边坡光面爆破参数的确定
　　（１）边坡开挖线炮眼间距E最小抵抗线W应根据边坡遗留岩体的情况取值1.0mm～2，0mm，边坡遗留层厚度不宜过大，否则正常的药量无法克服岩石阻力，容易造成欠挖，炮眼直径d=100mm时，取E=100～120cm.
　　（２）光面层厚度及炮眼密集系数K：炮眼密集系数K=E/W，其大小对光面爆破效果影响较大。实践证明一般取K=0.8～1.1为宜，若K=0.8时， E=125～150cm；若 k=1时，E =100～120cm，中等岩石取W=120cm.
　　（３）单孔装药量Q通常单孔装药量Q用线装药密度即每米炮眼装药量表示。应根据岩性、炸药品种、孔距E、光面层厚W等因素综合考虑，来确定q值。
　　若按单位体积耗药量计算q值，应小于主槽爆破所用值0.25kg/m3，取值范围应是（0.15～0.25）kg/m3中等岩石取q=0.18kg/m3、E=100～120cm、W=120cm、H=8m.则Q=q.E.W.H， 计算Q=（1.5～2.6）kg Q值的确定一定要通过反复实践来确定，它是根据不同的地质情况及E、K值的变化而变的量值。
　　（４）装药及起爆网路选用2号岩石铵梯炸药，药卷为φ32mm，采用不偶合间隔装药，炮孔留1.5米堵寒长度，再把药均匀分布于6.5米范围，用竹片捆扎药卷来完成，眼孔底放2～3卷加强药包，并用导爆索，做到同步起爆，光爆效果才能达到预期效果。
　　五、结语
　　通过实践对比，凡采用控制爆破开挖的边坡，半个残眼保存率达90%以上，坡面平整、无超欠挖，不需要做任何加固处理；而用普通爆破的坡面、超欠挖严重，坡面极不平整，岩石裂缝大，有危石存在，必需进行加固防护处理。因此在类似施工中，一定要做到精心设计、精心施工，使控制爆破技术在路基石质挖方段得到充分应用和推广。