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1、多边界条件下爆破技术在高速公路路堑施工中的应用李全峰（中铁二十三局集团第一工程有限公司 山东省日照市 276826）摘要：本文结合现场施工阐述了多边界条件下控制爆破技术在高速公路路堑施工中，在不同地形条件下的具体应用及施工注意要点。关键词：多边界条件； 爆破技术； 高速公路路堑； 施工应用我国高速公路经过二十年的发展建设取得了重要的成就，目前随着国家西部大开发战略的迅速深入发展，高速公路的建设逐渐由平原微丘区向山岭高丘区延伸发展。西部尤其是西南地区高速公路地质、地形复杂多变、起伏不平的岩石山岭性质的独特性，造成了西部地区修建高速公路质量上难以控制，资金花费大，进度缓慢的特性，尤其是一些深挖高填
2、地区的土石方工程量大，传统施工速度慢，施工效率低下，正在像桥梁、隧道一样，往往成为决定工程进度的关键，而由于工后沉降期较短，也是在工程质量上、安全上容易出现问题的地方，因此采用一种新型的爆破技术，加快土石方路基工程的施工进度，增加工后沉降期，确保工程质量，对于在西部地区快速修建高速公路具有重要意义。本文结合湖南常张高速公路22标路堑的施工，就多边界条件下爆破技术的应用做一简介。一、 地形地质条件湖南常张路地形波浪起伏、高差较大、沟谷相间，以倾斜地形、凸形山包地形和凹形垭口地形为主，地质条件多变，以红砂岩、石灰岩为主。以22标为例，地质主要为红砂岩，路堑最大挖方高近30m，最大填方高近20m，主
3、要以石方为主，标段总长6.9km，挖填相间，路堑路堤长度基本相等，因此充分利用控制爆破技术，对于加快路基施工具有重要意义。二、 多边界条件下爆破技术多边界条件即为地形变化条件具有较多的变化类型，一般在高速公路上常见有平坦地形、倾斜地形、凸形山包地形和凹形垭口地形。采用多边界爆破时装药遵循最小抵抗线原理，即被爆体具有多个临空面时，其钻孔与装药按最小抵抗线进行设计与计算。现行高速公路施工中对公路工程影响较大及常用的爆破技术为光面爆破、预裂爆破、深孔爆破及微差爆破技术。1、 多边界条件下药包装药量的计算Q=edkw3（E）f（a）Q-药包装药量（kg）；e -炸药换算系数；d -炮孔堵塞系数 k -
4、形成标准抛掷漏斗时的单位耗药量（kg/m3），红砂岩地带经验数为0.40.5 w-最小抵抗线（m） （E）-抛掷率函数。对抛坍爆破及松动爆破可采用（E）=1.0，其它类型可按下式计算（E）=0.45*100.0129E，其中E为抛掷率，以百分数计 f（a）-抛坍系数，一般取26/a，式中a为自然地面坡度角。2、 爆破药包布置原则爆破药包布置时首先要考虑选择的炮型配合与横断面的设计，在选择炮型时应根据因地制宜，大、中、小综合利用的原则，将欲爆破的路堑断面按爆破阶段加以合理划分，并在实际操作时根据不同的地形、地质进行调整，另外在选择药包位置时还要考虑以下几个因素，即：最小抵抗线（W），破裂半径（R
5、破），上破裂半径（R上），下破裂半径（R下），压缩圈半径（R压），药包水平间距（a）及上下层药包间距（h）等，各因素的计算方法及取值如下： W（最小抵抗线）：一般是先测出通过药包中心的断面图及几个不同方向的断面图，在图上定出药包位置，然后量出W的数值。 R破（平坦地面及明槽的破裂半径/m）数值：按标准抛掷爆破取1.4/ W R上数值：取（1.72.5）W，岩层纵向直立或松散时取高值，整岩及岩层水平横向直立时取低值。 R下数值：一般取1.41W，阶梯地形时可小于此值。 R压数值：一般取（0.10.2）W.。 a数值：a=m*（W 1+ W 2）/2 其中W 1、 W 2为相邻两药包的最小抵抗线；
6、m为系数：炮眼深1.5m时，m=0.650.8；平洞炮时，m=0.81.2，药壶炮时, m=0.81.4；系数取值原则与R上相同。 h数值：h=(2.02.5)*（W 1+ W 2）/2；系数取值原则与R上相同。三、 爆破方案设计路堑边坡设计坡率从上至下为1:1.25 , 1:1 , 1:0.75。每8m台阶高度设1.5m宽碎落台。红砂岩的岩层节理倾角较为明显，其倾角与右侧边坡、坡率基本相同。路线两侧居民房距爆破区较近，最小在70100M之间，对控制爆破要求较高。根据工程地形地质特点，结合施工进度的要求，同时为便于机械出碴，采用按台阶高度，沿纵向分层开挖的方案，施工中为减少震动采用深孔微差爆破
7、技术，同时为避免边坡受损，初次爆破时采用先拉通爆破路堑主槽，两侧边坡预留12m宽岩体不爆，待取得较为准确的爆破参数后，再行施爆成型边坡，以提高边坡成型效果，后期可根据成熟的爆破经验参数为加快进度便于机械作业，可采用光爆或预裂爆破技术，进行一次性全断面路堑爆破成型。1、平坦地形爆破西南地区高速公路施工中平坦地形较少，且一般路堑深度较小，在施工时采用浅孔全断面一次爆破成型，边坡采用预裂爆破或光面爆破技术，可取得较快的进度及较好的边坡成型效果。布眼时中央拉槽主爆破炮眼按梅花形布置垂直钻孔，边坡爆破炮眼按边坡角度布置成斜孔；如果路堑深度较大，需分台阶采用深孔爆破施工时，由于上口开挖断面较大，可采用按台
8、阶高度分层、分段多作业面同时开挖的施工方案，爆破时可先沿主路槽爆出一条通道，以利机械施工，同时开挖出临界面，再向两侧按台阶高度爆破，使边坡成型，主槽爆破时可采用按梅花形布置垂直钻孔，施爆完后剩余两侧部分采用与边坡同角度的倾斜式钻孔，完成路堑的最后爆破成型。详见附图 2、倾斜地形爆破高速公路施工中的倾斜地形一般存在两种情况，一种是半填半挖状态，一种是一侧高挖，另一侧低挖的地形，对半填半挖的倾斜地形，由于是有两个临界面，可采用控制最小抵抗线的方法，进行抛掷爆破，边坡较低时可采用与边坡同角度的倾斜式钻孔一次成型，较高时可采用按台阶高度分层爆破。详见附图对一侧高挖一侧低挖地形，可采用对断面分部爆破法，
9、即先对较低一侧的半幅路基爆破，形成部分路槽，既有利于机械施工，同时也可改造地形增加临界面，为剩余高挖部分爆破制造条件。半幅爆破改造完成地形后，对剩余高边坡的半幅路基可按半填半挖地形进布孔爆破。详见附图 3、山包及山凹地形小型山包及山凹地形也是高速公路施工中的一种常见地形，一般来说这两种地形是紧连在一起，即山包、山凹相连形式。在周围环境具备条件下（即附近无居民）采用抛掷爆破法，可一次完成山包的开挖及山凹的回填工作。由于具有倾斜地形的条件，其爆破钻孔可采用与倾斜地形相似的钻孔形式。如果路基纵向穿过山包及山凹，可根据山包地形最小抵抗线的形式适当调整钻孔倾斜角度；详见附图如果路基横向穿过山包及山凹，则
10、应适当改造地形，调整最小抵抗线使钻孔倾斜角度与边坡角度相同，以达到一次性完成边坡成型爆破开挖及路基石方爆破移填。详见附图四、 爆破装药及主要控制参数1、 爆破装药路基爆破主要采用直径32mm的2号岩石铵梯炸药，主爆区一般采用连续装药结构，炮孔底部采用加强装药，加强药段长度可根据眼深适当调整，一般为1/81/10段装药长度，另外在平坦地形中装药时，由于临空界面少，可比拟矿山爆破法在中央垂直炮孔采用间隔炮孔装药，以增加临界面，提高爆破效率。边坡爆破孔一般采用光面爆破或预裂爆破布孔，采用不耦合间隔装药结构，采用预裂爆破时，起爆时间在主炮之前，光面爆破则在主炮之后，时间间隔一般为2550ms之间，另外
11、预裂炮眼间距要小于光面炮眼间距，并采用间隔孔装药。见附图2、 爆破网络布置高速公路路堑成型爆破，在钻孔装药后，采用适当爆破网络布置，对爆破效果具有重要意义，其中以毫秒雷管、导爆线，导爆管采用微差爆破应用，取得的效果效好，实践表明在装药量相等的情况下，采用微差爆破可减震1/32/3，另外前发药包为后发药包开创了临空面，加强了岩石的破碎效果，减少了二次爆破次数，因此多排孔微差爆破是路堑爆破的发展方向。根据地形条件，爆破网络一般有直排依次顺序起爆法、直排中心掏槽起爆法、“V”形起爆网络法、波形起爆网络法。平坦及类似地形一般使用直排中心掏槽起爆法，其余三种方法主要应用于倾斜地形或类似山包、山凹及鸡瓜地
12、形，实际施工时，往往根据地形情况结合使用，或对原地形进行适当改造后，再选择适用的爆破网络。如附图3、 主要爆破参数的选择31主爆区311钢钎炮：主要用于改炮、整修边坡改造地形及工程分散石方量较小的工程，一般眼深L5m, 直径d7cm。 炮眼深度：L=CH。式中H为阶梯高度，C为系数：坚石11.15, 次坚石0.850.95, 软石0.70.9；间距： a=KW, 式中K为系数, 火花起爆为1.22.0,电力起爆为0.82.3, 最小抵抗线W=(1530)d；排距： b=0.86a 一般采用梅花形交错布置；装药长度：根据岩石性质一般为炮眼直径的812倍。 312深孔爆破：主要用于石方集中与地形较
13、平坦的垭口或高边坡深路堑，爆破一般为一个阶梯高度，超钻长度大致是梯段高度的10%15%，岩石性质越坚硬，超钻深度越大，炮孔孔径一般采用潜孔钻钻成，直径一般为100150mm。间距：a=mw，其中m为药包邻接系数，一般为0.70.85； 梯段底板底抗线，式中L、a、w单位均为m；d为钻孔直径，单位dm；为炸药密度，2#岩石硝铵炸药为0.951.1kg/m3； K为单位耗药量,红砂岩常取0.40.5；为深孔装药系数, H10m时, =0.6；H=1015m时, =0.5；H=1520m时,=0.4；排间距：b=w；炮孔装药量： Q=ek、wHa, e为炸药换算系数，当为2#岩石硝铵炸药时为1.0,
14、采用微差起爆时，后排孔装药量可比前排孔增加10%30%,齐发时应按20%50%增加。32边坡光面爆破区炮孔直径：一般在100150mm左右，通常要大于药卷直径12倍。炮眼间距：光面炮眼间距：a=16d，预裂炮眼间距：a=（812）d抵抗线：一般使a/w0.8即: w=1.33a1=21.5d。红砂岩质一般取12m，线装药密度（每米钻孔装药量），Q、=9d2，红砂岩由于岩性的性质一般为0.360.69。五、结束语多边界爆破技术在高速公路中的实际应用越来越多，但在实际施工中必须根据地形地质条件来确定一些主要的施工参数，才能做得较好的效果。就西南红砂岩地区来讲，炮眼位置要充分选择在临空面较多的地方，
15、另外要充分利用大倾角倾斜地形的易产生抛塌爆破作用的效果，必要时可采用小型炮先改造地形，创造条件，以达到节约炸药、加快进度，减少二次爆破，增强爆破效果的目的；由于红砂岩还具有较多的节理与裂缝，施工时应尽量避开，否则应垂直于节理与裂缝，尽量避免与之平行，在平坦地形只有一面临空时，炮眼方向应与临空面斜交呈3060度夹角以取得较好的爆破效果。此外由于红砂岩颗粒组成的特性，装药量少时易产生鸡窝孔形成不了爆破，过大则易产生飞石，因此在装药量上也应做适当调整，施工时可通过在周围爆破环境较好的地段进行试爆，以取得控制参数。参考文献：1、杨文渊 钱绍武 道路施工工程师手册 人民交通出版社2、 建筑施工手册 中国建筑工业出版社3、孙欠民 郝素先 公路工程施工技术 黄河水利出版社 （注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）
