路基边坡爆破设计

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1、石方路基边坡爆破设计1 工程概况三淅高速LXTJ-3段位于河南省三门峡市卢氏县横涧乡，属于穿越山区的高速公 路。其中ZK13+095ZK13+200段左侧路堑高边坡爆破开挖石方量大，要求边坡采用 弱扰动光爆（或预裂）爆破法施工，路堑石方边坡坡内岩体以坚硬花岗岩为主，呈 弱风化，未见影响边坡稳定的断裂构造，边坡岩体主要发育三组节理裂隙。根据现 场环境条件和地质条件分析，认为高边坡开挖工作工点非常适宜作深孔加光面、预 裂爆破，这种爆破技术既可加快施工进度，又可保证边坡质量，爆破开挖后边坡一 次成形，最终形成的边坡整齐、美观，而且由于爆破对边坡内部的岩体扰动减弱， 爆破过程中应配合拉网防护、震动检测

2、，确保施工安全。2 边坡光面爆破设计爆破设计应根据地形和现场勘察资料，进行爆破方案选择和优化，按照拟定的 方案，结合本工地地形条件、施工进度、爆破安全、施工质量和经济效益等多方面 因素进行综合考虑，其设计原则如下：2.1 光面爆破质量标准2.1.1用2.5长直尺检测坡面平整度，其凹凸差不大于15cm。2.1.2 在完整岩面上保存的炮孔痕迹总长度不小于炮孔总长度的70%，且炮孔的 半个孔壁上无明显破碎破坏。2.1.3 边坡坡面岩体完整，没有严重的爆震裂缝产生。2.2 光面爆破设计原则2.2.1 根据工程特点及质量要求，决定采用一次到底的方法进行光面爆破，坡度为1：0.75。2.2.2 边坡光面爆

3、破开挖既要保证边坡质量，又必须保证施工安全。2.2.3 采用预留光爆层方法进行光面爆破施工。预留光爆层厚度为2.0米。选择深孔加光面、预裂一次成型综合爆破技术方案具有较成熟的经验。边坡施 工应严格按照由上到下的顺序进行，严禁采用大爆破，应优先采用预裂(光面)爆 破、小型排炮微差爆破等技术施工，主体石方采用深孔爆破施工。对于23层的较 高边坡，应台阶施工，边坡坡度陡于1：0.5时，钻孔方便，当坡度陡于1：0.75时， 钻孔较困难。2.3 深孔、光面、预裂爆破参数设计2.3.1 爆破参数设计见附表1。2.3.2 深孔爆破参数分析(1) 孔径D露天爆破深孔的孔径主要取决于钻机的类型。本工地采用D10

4、0三脚架潜孔钻机, 通常孔径。=100200mm，本次深孔爆破采用的孔径D=100mm和D=115mm两种类型。(2) 台阶高度H台阶高度是深孔爆破的重要参数，当主体石方以深孔爆破开挖时，要作好台阶 的选择工作。台阶高度是否合理直接影响钻孔、爆破、挖装、运填全系统的工作。 应根据实际地形地质条件、开挖技术要求、钻孔机械的钻孔能力和挖装能力综合考 虑，一般以510m最为经济合理，考虑设计台阶平台宽均为2.5m，顶部台阶高低不 同，本设计最大台阶高度为H=12m,具体根据不同地形在施工中进行调整。(3) 底板抵抗线W1底板抵抗线是影响孔深爆破效果的重要参数，底板抵抗线过大造成根坎、大块 率高、后冲

5、作用大；底板抵抗线过小则易造成飞石且增大钻孔工作量。根据以往的 爆破经验，采用以下经验公式：a、根据台阶高度确定W1=(0.60.8) Hb、根据孔径大小确定W1= (35 40)D对垂直孔还要根据安全作业条件确定和校验W1W1二B+cot a其中：B孔口中心至台阶坡顶线的安全距离，一般为2.53.0m；a台阶坡面角，一般在5070之间。本工地根据钻孔直径大小取：当D=100mm时，取W1=3.54.0 (m)当D=115mm时，取W1=4.04.5 (m)(4) 孔距a和排距b孔距a般按下式求得：a=m W1式中：对垂直孔m=0.71.0对倾斜孔m=1.01.4排距b是指多排孔爆破时，相邻两

6、排深孔之间的中心距离，实质是第一排以后各 排孔的底板抵抗线值。即b=Wl本工地所挖石方为弃方，可不考虑破碎块度的均匀性和级配要求，同时对最大粒径可以适当放宽，故大块可以控制在1.0m以内，其孔、排距确定如下：当D=100mm时，取a=3. 03.5 (m)， b = 3.03.5 (m)当D=115mm时，取a=3.54.0 (m)， b = 303.5 (m)(5) 超钻深度 h超孔深度是控制底板超欠挖，保证底板平整的主要手段，在多台阶施工中，应 通过上层平台、超钻情况，合理确定底层平台力值。本工地根据台阶高度，取：当1 10 时，取 h=1.0 1.2m，当 10VHW2 0时，取 h =

7、1.5 2.0m。(6) 堵塞长度L堵塞长度一般不小于地盘抵抗线的0.75倍，或取2040倍孔径，不小于20的孔 径。本工地根据两者相结合，堵塞长度大小取当 D= 100mm 时，取 L = 2.5 3m当 D=115mm 时，取 L = 3 3.5m2.3.3光面爆破和预裂爆破的参数分析(1)光面爆破和预裂爆破的设计原则 采用D100型三脚架潜孔钻机钻孔，钻孔直径D= 100mm。 根据岩石性质和地质条件，取孔距a=(1.01.2) m。 对于开挖深度较大的边坡，应采用23个台阶，深孔加预裂(或光爆)施工 时，最大钻孔深度L18m。 边坡坡度可适当进行调整，为了有利于钻孔，边坡设计坡度范围为

8、1： 0.31： 0.75。边坡平台宽度过小处应进行调整，边坡平台宽度应大于2.5m。(2)光面和预裂爆破参数分析 钻孔直径D的选择光面和预裂爆破的钻孔孔径的确定是一项十分重要的工作，选择合理与否，直 接关系着光面和预裂爆破效果、成本和质量。孔径大小的决定孔距大小的依据，应 综合考虑岩石的性质、机械配备及工程要求等因素合理选择，本工点取D=100mm。 台阶高度H台阶高度应视实际边坡情况、石方施工方法的不同进行选择，以主体石方施工 台阶为准，本工点台阶高度10m左右，采取一次到底的方法进行爆破。 抵抗线w光光面爆破抵抗线的选取直接影响到光面爆破的效果。计算公式为：w光二KD (m)式中K计算系

9、数，一般取K=1525。本工点取K=1822。D钻孔直径本工点取D=100mm所以w光=1.82.2m。 孔距a的确定炮孔孔距是光面和预裂爆破的重要参数，是爆破成败及边坡质量好坏的关键。 选择合理的孔距，目的是在现有的岩石条件，装药方法起爆情况下，使边坡达到稳 定平整、光滑和美观的效果，使预裂面最终形成有一定宽度的贯通裂缝。根据经验 公式a光二mw光式中：m比列系数，取m=0.60.8取w光=1.8。代入上式得：a光=1.081.44(m)对于D=100mm的钻孔直径，根据经验取a=1.2m。 线装药密度的选择线装药密度是光面和预裂爆破的最关键因素，合理的线装药密度不仅可以保证 预裂缝的贯通，

10、而且使边坡达到稳定、平整、光滑美观的要求。药量太大会损坏边 坡壁面，孔壁破裂；太小光面岩层较大，预裂面无法贯通，造成光面和预裂爆破的 失败。i）光面爆破根据工程具体情况，结合以往的经验，q光可按下式计算：q光=艮光8光W光式中：q光光面爆破线装药密度（Kg/m）；k光光面爆破单位用药量（g/m3）；取k光=（7590）；a光光面爆破孔距（m）；W光光爆层厚（m）。本设计取q光=（180250） （g/m）ii）预裂爆破口裂=艮裂a裂式中：k裂预裂爆破单位用药量（g/m3）；a裂预裂爆破孔距（m）；一般取q裂=（350500） g/m本设计取q裂=（450500） g/m 不耦合系数E本工程中采

11、用的药卷d = 32mm乳化炸药，钻孔直径D=100mm。根据下列公式:E=D/dE=3.122.3.4 深孔、光面和预裂爆破的药量计算2.3.4.1 深孔爆破药量计算单排孔或多排孔的第一排炮的药量计算公式：Q = qaWlH多排孔第二排以后炮孔药量计算公式：Q = kqabH式中：Q孔深爆破单位装药量（Kg）；q单位用药量（Kg/ m3）；a孔深爆破孔距（m）b孔深爆破排距（m）W1孔深爆破底板抵抗线（m）H孔深爆破台阶高度（m）k受岩石夹制增大的系数，一般取k=（l.l1.2）。2.3.4.2 光面爆破药量计算Q光二q裂l+Q加式中：Q光一一光面爆破单孔装药量（Kg）；q裂一一光面爆破线装

12、药密度（Kg/m）；l光面爆破孔深（m）；Q加一一光面爆破底部增加药量，取=0加（23） q裂。2.3.4.3 预裂爆破单孔装药量计算Q光二q裂l+Q加式中：Q光一一预裂爆破单孔装药量（Kg）；q裂一一预裂爆破线装药密度（Kg/m）； l孔深（m）；Q加一一预裂爆破炮孔底部增加药量，取=0加（58） q裂。2.3.4.4预裂（光面）爆破炮孔堵塞长度实践证明，孔口的堵塞长度对水平预裂的效果有一定的影响，堵塞长度过短， 则爆破是空气逸出，不易形成预裂缝或预裂缝宽度不够；堵塞长度过长，则在孔口 附近部位易残留水平炮孔。根据爆破的经验公式计算：Ll=（l1.2） a式中：L1 孔口堵塞长度；a炮孔孔距

13、；3 孔深、光面和预裂爆破施工工艺3.1 施工准备（1）钻机平台修建钻机平台是钻机作业的场地，在钻机位移和架设过程中，保证钻机精度和作业 安全是相当重要的工作，钻机平台技术要求是相对平整，保证钻机自由移动，其宽 度：三脚架钻机不小于2.0m，自行式钻机不小于6.0m。（2）边坡测量放线路堑边坡测量放线工作，不允许出现任何错误，否则准会造成巨大损失。边坡 定位线加宽会增大石方开挖量，偏窄会造成路基面宽度达不到设计标准，因此必须 保证边坡的准确性，边坡测量一般分量测进行，第一次为了修建平台，第二次为了 钻孔定位。3）便道修建施工便道是石方施工的运输道路，应根据实际情况进行修建。其原则是便于和 开挖

14、台阶相联接，工程量少，宽度能保证挖、运机械的运行任务。3.2 钻孔（1）布孔深孔、光面和预裂综合爆破的布孔方式：单壁路堑旁山开挖段，采用纵向台阶布孔，钻孔排向均平行于边坡。对于双壁 石方路堑，两端采用横向台阶布孔，本工点采用横向台阶布孔。（2）钻孔边坡光爆（或预裂）孔可采用三脚架潜孔钻机进行钻凿，钻孔必须按设计位置、 方向和角度进行作业，以保证爆破效果和安全。钻孔完成后，应吹尽孔内残渣，并 作好炮孔保护工作，防止雨水流入孔内。为确保边坡稳定，开挖深度在6m以上、石 方量较大段采用潜孔钻机钻孔。开挖深度在6m以下，石方量小段采用导爆管实施逐 排微差挤压爆破，为保证路基面平整坚实，不论采用风枪还是

15、潜孔钻机钻孔，最底 层2m均采用风枪钻孔。（3）钻孔排水当孔内有水时应作好排水工作，排水是保证爆破效果的一项重要措施，排水可 用50胶管进行孔内吹水。小孔径潜孔钻机钻孔凤枪钻孔风枪钻孔平面布置布置梯aG边O缘CO1线O匚亠1门纵断潜孔钻机钻孔平面布置3.3装药结构边坡预裂孔采用不耦合装药，药卷绑主炮孔采用集中装药结构和不耦合装药。扎在导火索上，见装药结构图1。3.4 堵塞堵塞材料，使用粘土和砂加粘土，严禁用石块堵塞。为保证堵塞质量，每填入0.3m时用木棍或竹竿捣实一次，做到逐层捣实。堵塞长度必须满足L230D。35起爆网路主炮孔为导爆管毫秒雷管，边坡孔为导爆索接力传递，采用复式交叉网络，导 爆索下到孔底，主炮孔下部雷管反向安置在底部，避免瞎炮和残留药。起爆网路联接示意见下图