高速公路岩石路堑高边坡爆破施工控制

　　　　　　　　　　　　　　　中2004年8月

　文章编号:1671-2579(2004)04-0025-03

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高速公路岩石路堑高边坡爆破施工控制

伍尚干1,郭彦章2

(1.广东省公路建设有限公司,广东广州　510600;2.内蒙古呼伦贝尔市交通局)

　　摘　要:通过京珠高速公路广珠北段某合同段的边坡爆破施工介绍,说明了复杂环境下必须采取控制爆破,并严格进行爆破参数设计和施工工艺控制。该项目中采用浅眼台阶爆破、潜孔钻深孔台阶爆破和多段微差松动控制爆破技术,取得了良好的爆破效果。

关键词:浅眼台阶爆破;潜孔钻深孔台阶爆破;微差松动控制爆破;爆破控制

　　随着我国交通建设的不断发展,爆破技术也得到了发展,但在复杂环境下需要采取控制爆破技术。本

文结合工程的实际情况,对复杂环境下岩石的控制爆破技术进行研究和探讨。

石方。为避免爆破对周围环境造成影响,必须控制爆破飞石、震动等有害效应。决定采用浅眼台阶爆破、潜孔钻深孔台阶爆破和多段微差松动控制爆破技术,并采用适当的近爆破区防护,可完全避免爆破飞石对周围环境的影响,不合规格的大块石用液压炮头进行二次破碎。设计分两区爆破。

(1)弱松动控制爆破区为最大限度地减小爆破对边坡的震动影响,保护边坡和路基的稳定,将离边坡1.5m处设为一区,采用小台阶单孔微差弱松动控制爆破,台阶高度1.5m,500kV沙江甲线高压线路中线两侧各50m范围内采用小台阶浅眼控制爆破。

(2)松动控制爆破区

离边坡1.5m以外区域设为二区,采用浅眼控爆和深孔台阶微差控制爆破,台阶高度3～8m。在满足防震的条件下,尽可能加快工程进度,缩短工期。

1　工程概况

本工程位于京珠国道主干线广州至番禺段第15合同段,全长2.4km,路线经过番禺区东涌镇和黄阁镇之间的骝岗山,石方爆破工程量约25万m3。岩石主要由弱风化、中风化和微风化砂砾岩组成,表层为砂砾坚土,下层为中风化、微风化混合砂砾岩。为满足工程需要,必须对设计标高以上的岩石进行爆破,按坡度1∶0.75～1∶1施工,然后成型若干个平台、边坡。原山顶最大标高56m,路基标高19.5m,最大爆破厚度为36.5m。

爆破区周围环境较为复杂,路基东北向98m有一加油站,西北向210m有一工厂,爆破作业区内另有3条高压线通过,高压线塔基距爆破开挖边线最小水平距离为30m,电线的最低点距待爆山顶爆破开挖边线最小距离8.5m。该环境对爆破作业要求高,需严格控制震动、冲击波及爆破个别飞石等有害效应。

3　爆破参数的选择

为使爆破施工安全、高效,不同的施工区域,宜采

用不同的爆破参数。影响爆破效果的因素很多,如炮眼直径、炮眼间距、装药量、岩石强度、炸药特性、起爆技术、施工精度要求、周边环境等等。因此,必须合理选择爆破参数。3.1　一区弱松动爆破参数(采用浅眼控爆)

(1)炮眼直径。炮眼直径的选择与工程爆破的要

2　爆破区的划分

本工程是在复杂环境下采取控制爆破手段开挖土

收稿日期:2004-07-26

作者简介:伍尚干,男,大学本科,工程师.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中　外　公　路　　　　　　　　　　　　　　　　　　24卷　26求、现场周边环境、施工机械性能、岩石强度等有关,同时还应该考虑开挖深度。实际施工中采用钻孔直径40mm,药包直径32mm。

(2)炮眼间距。炮眼间距的选择应考虑炸药的性质、岩石性质、炮眼直径、飞石和震动等因素,由施工规范知:炮眼间距:a=(8～12)d,d为炮眼直径(cm)。根据实际情况孔距a=80cm,排距b=60cm。爆破效果较好。

(3)最小抵抗线W。炮眼与主爆区最后一排炮眼间岩石厚度是爆破的最小抵抗线W,它直接影响到爆破效果。最小抵抗线W过大,岩石对爆破的抵抗力加大,影响爆破效果,为了达到目的就必须增加炸药量,但会引起较强的飞石及震动,危及山顶高压线、塔基及周围的加油站。因此,必须慎重选择采用最小抵抗线W。根据经验公式W=(25～30)d,实际中最大取0.8m,炸药单耗取(0.3～0.45)kg/m3。经现场测量对高压线、塔基没有影响。3.2　二区松动爆破参数(采用深孔爆破)

根据岩性及地质资料,参考类似工程初步选取如下参数:

炮眼直径d=76mm;药包直径d′=60mm;台阶高度H=8m;超深Δh=0.5m;打眼深度L=8.5m;孔距a=3m;排距b=2.5m;最小抵抗线W=2.5m;底盘最小抵抗线W1=(25～50)d=35×0.076=2.66m;炸药单耗(0.4～0.6)kg/m3,取0.45kg/m3试爆;堵塞长度L2≥0.75W1以减小飞石,或大于(20

～40)倍炮眼直径,取L2≥0.75×2.66=2.0m。3.3　单孔药量计算

为了达到良好的爆破效果,应严格控制装药量。装药量过大会破坏炮孔的孔壁导致坡面岩石损伤,造成坡面不平甚至边坡失稳;过小则不能形成炮孔之间的裂隙,影响爆破质量。因此,理想的装药量应是既能克服岩石抵抗阻力又不致造成坡面岩石的损伤破坏。光面爆破的线装密度按下式计算:

Q=a×b×h×q

(1)式中:Q———单孔药量,kg;

h———炮孔深度,取8.0m;a———炮孔的间距,取3.0m;b———炮孔的排距,取2.5m;q———炸药单耗,与被爆体岩性等有关,本工程

取0.45kg/m3试爆。

代入数据计算得:Q=3×2.5×8.0×0.45=27kg。

两个爆区不同台阶爆破参数见表1。

表1　不同台阶高度爆破参数

参数台阶高度H/m1.53.05.0

8.0孔间距a/m

0.81.22.53.0孔排距b/m0.61.02.02.5孔深h/m1.53.05.08.0单耗q/kg・m-30.350.50.450.45单孔药量Q/kg0.28

1.8

11.25

27

装药结构连续

连续连续分层或连续

起爆方式

V形V形V形V形

4　装药结构与起爆网络

为控制最大段起爆药量,预防高压线产生杂散电流,该爆破工程采用毫秒非电雷管,每20根导爆管脚线用“大把抓”的形式绑成一扎,在距离500kV高压线50m范围内,用火雷管来起爆非电雷管,在距离500kV高压线50m外,用电雷管起爆非电雷管。为控制飞石方向,采用V形起爆网络(图1)或单孔逐个起爆次序。炮眼采用反向装药起爆,眼底非起爆药包用炮棍压胀填满炮孔,该网络满足最大段起爆药量要求。

图1　V形起爆网络示意图

起爆间隔时间的选择,根据经验公式:

Δt=AW(2)式中:A———系数,取(3～6)ms/m。坚硬岩石取小

值,松软岩石取大值;W———药包最小抵抗线。计算得到Δt=50ms。

5　爆破安全控制

5.1　飞石防护措施

(1)飞石防护总思路

按“爆破安全规程”规定,浅眼爆破法无防护爆破飞石安全距离为200m。鉴于周围有高压线、果树、厂

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房和加油站等受保护物,因此,本工程需采取全方位主动近爆区防护。

①严格控制装药量,布孔参数要合理,药量计算要准确;

②设计炮孔位置要避开软弱夹层、裂缝及岩土结合处;

③对离高压线较近的地方,定孔采用密孔法分段装药,非电雷管微差起爆法控制飞石;

④创造爆破台阶临空面,控制爆破方向背向受保护物;

⑤确保堵塞长度和堵塞质量。堵塞长度不能小于0.8W,要求堵严、密实,加强覆盖防护措施;

⑥每个炮口压盖砂包,砂包上面视现场情况确定是否再加钢板、钢丝网。如加盖钢板、钢丝网,则仍需在钢丝网上再压砂包,严格控制飞石;

⑦做好安全警戒工作,所有人员全部撤离至安全地点后方可起爆。

(2)靠近高压线处飞石防护措施

①靠近高压线爆区采用非电雷管,严禁采用电雷管;

②密孔爆区以乳化炸药作起爆炸药包,装药以铵油炸药为主,尽量采用低爆速炸药;

③密孔法孔距参数a=(15～20)d,即a=0.6～0.8m,排距b取主炮排距70%;

④在近爆破一侧设置密目防护网作为最后一道防线,防止极个别飞石对高压线的危害。

(3)果园处飞石防护措施

①把爆破临空面正向路槽中间,采用V形爆破方法,控制爆破方向;

②在征地红线外加设拦网,防止飞石;

③开挖线可以用导爆索串药,也可分段串药,但要适当堵塞,以防飞石;

④飞石最难控制的为第二次爆破(改炮),采用液压炮头解炮,以达到控制飞石的目的。

(4)加油站及厂房处飞石防护措施①根据工程进度要求安排爆破临空面背向加油站和厂房;

②爆破区至加油站和厂房方向地段,采用密孔分段装药减弱微差爆破方法;

③临界抵抗线大于正常孔排距2倍以上;④采取全方位防护措施;

⑤靠近加油站厂房地段爆破地震速度严格控制在2cm/s以下,确保受保护物的安全。5.2　爆破震动防护措施

本爆区东偏南距边坡坑30m有500kV沙江甲线高压线路和84#塔基,爆破对它的危害主要是由爆破地震产生。只要从爆源的大小和传播途径两方面采取相应措施,就可有效地把爆破地震对周围建筑的危害降到最低。

根据爆破安全规程对深孔爆破地震波的安全距离进行计算,其爆破地震波允许的最小安全距离为67m。而加油站和厂房距爆点均在100m以外,能确保安全。

公路路堑爆破是露天作业,同时炸药是在炮孔中爆炸,形成的冲击波在大气中很快衰减,对高压线路和附近的加油站都不会造成影响。参考文献:

[1]　GB50089-98,爆破安全规程[S].

[2]　杨文渊.实用土木工程手册(第三版)[M].北京:人民交

通出版社,2001.