恩施大峡谷旅游公路路基高危边坡预裂爆破的施工方法

　　中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0110-03

　　1 工程概述

　　1.1 工程概况

　　恩施大峡谷旅游公路第二合同段K20+000～K20+140桩号路基为高危边坡石方开挖路基，路基边坡开挖最大高度约40m，开挖区距边坡坡底高差达300m，路基上端为高危边坡坡顶，下端坡面上为果树林及农田，半坡及坡脚有多处民房处于开挖爆破区下方。该开挖区岩石多为石灰岩，节理发育，且坡度较陡（60°～70°）。根据与业主、监理商议召开专题会议精神，及现场踏勘的实际地形情况，为了保证开挖施工安全，尽量不破坏坡面的完整性，决定采用预裂爆破方法进行开挖施工。

　　1.2 高危边坡施工参数

　　高危边坡施工参数详见表1。

　　2 爆破设计及施工方法

　　爆破岩石的单位耗药量、线装药密度等参数依据以下爆破设计结合实际爆破效果进行调整，以达到最佳爆破效果。

　　2.1 预裂爆破

　　孔径φ100mm，孔距α=0.8～1.0m，孔深h≤10m，线装药密度：

　　为550kg/cm2时，Δ线===345g/m

　　为750kg/cm2时，Δ线===406g/m

　　――岩石单轴抗压强度，单位kg/cm2

　　――钻孔半径，单位mm

　　装药示意图：

　　图1

　　当单位长度装药量大于设计线装药密度时，用间隔装药，竹片固定药卷和导爆索。

　　2.2 深孔梯段爆破

　　钻孔直径D=100mm

　　最小抵抗线W=（25～30） D=2.5～3.0m

　　α=3.0～4.0m

　　孔深h=10～15m

　　m=α/W=1.0～1.6

　　堵塞系数k=H/W=1.25～1.3

　　堵孔高度H=3.12～3.9m

　　当孔深为5米时，单孔装药量Q=12.5kg/孔，单耗药量q单=12.5/30=0.42kg/m3

　　当孔深为10米时，单孔装药量Q=35kg/孔，单耗药量q单=35/100=0.35kg/m3

　　当孔深为15米时，单孔装药量Q=55kg/孔，单耗药量q单=55/180=0.30kg/m3

　　装药结构为10g～12g导爆索下孔，Φ80乳化炸药柱状装药。

　　装药示意图：

　　图2

　　当单位长度装药量大于设计线装药密度时，用柱状间隔装药，竹片固定药卷和导爆索。

　　表2 孔网参数一览表

　　钻孔

　　直径 孔深

　　H 孔距α 排距

　　b 装药

　　量Q 堵孔高度h 爆破方量V 单耗

　　药量q

　　Φ100 H=5m 3.0m 2.0m 12.5kg 2.5m 30m3 0.42kg/m3

　　Φ100 H=10m 4.0m 2.5m 34kg 3.2m 100m3 0.34kg/m3

　　Φ100 H=15m 4.0m 3.0m 55.5kg 3.9m 180m3 0.31kg/m3

　　2.3 浅孔爆破

　　为保证深孔梯段爆破粒度控制在1m3以内，在外延适当增加部分浅孔同时爆破。

　　2.3.1 爆破台阶高度H：

　　通常H=1～3m，本工程取2m。

　　2.3.2 钻孔直径：

　　用YT28型凿岩机造孔，孔径Φ42mm。

　　前排抵抗线：W=（20～50）d

　　根据岩性条件，确定W=1.2m

　　孔间距：a=mW

　　密集系数m通常大于1，此处孔间距a=1.5m

　　排间距：b=（0.8～1.2）W

　　确定为：间排距b=1.2m

　　钻孔采用梅花型布置。

　　2.3.3 炮孔深度L：

　　为了达到爆破效果，钻孔要考虑超钻，根据经验，超钻深度用下式计算：

　　h=（0.15～0.35）W

　　结合岩性情况，确定超钻h=0.2m

　　炮孔深度L=H/sinα+h

　　α为炮孔的倾斜角度。

　　2.3.4 炸药量单耗：

　　根据岩性及构造特性，炸药单耗定为q=0.3～0.4kg/m3。

　　2.3.5 每孔炸药量计算：

　　Q=qabL

　　计算出每个炮孔的装药量

　　Q=0.35×1.5×1.2×2.2≈1.4kg。

　　2.3.6 堵塞长度L1：

　　为了达到安全、经济、高效的目的，要求炮孔堵塞长度L1>1.0m。

　　2.4 爆破网络设计

　　2.4.1 起爆时间：t=kW/f=40×（2.0～3.0）/3.5=23～35ms

　　k―岩石抗裂系数

　　W―抵抗线

　　f―岩石普氏系数

　　设计取值：t=25～50ms，浅孔连续段，深孔跳段。

　　2.4.2 起爆网络。本工程起爆网络采用“V”型“对角线”和“排间”三种微差控制网络，其中“V”型适用于槽方路基开挖，“对角线”和“排间”法适用于高边坡开挖。

　　采用非电毫秒雷管簇联系网络，即发电雷管起爆。 　　为了达到减振的目的，采用毫秒微差爆破，主爆孔的微差时间在50～300ms之间。

　　为确保微差时间大于50ms，爆破采用孔内11段，孔外3段连接。

　　2.5 爆破方式选用

　　根据本工程区段山体岩性及地质、地貌特点，选用爆破方式如下：

　　K20+025～K20+090段采用深孔梯段爆破和预裂爆破为主，浅孔爆破为辅的爆破方式。起爆网路边坡开挖采用“排间”型，路槽挖方采用“V”型。

　　K20+090～K20+140段采用深孔梯段爆破为主，浅孔爆破为辅的爆破方式。起爆网路边坡采用“对角线”型，路槽挖方采用“对角线”型。

　　2.6 爆破安全距离计算

　　爆破地表安全距离，α

　　R=300m时，Q单=1228kg

　　R=200m时，Q单=373kg

　　R=100m时，Q单=47kg

　　R=50m时，Q单=6kg

　　因保护建筑物均在200m以外，地震波对附近民房没有影响。

　　2.7 爆破工程分级

　　通过计算，得知每次爆破用炸药量均小于50t，可知本爆破工程不实行分级管理。

　　3 机械设备配置情况

　　主要机械设备是YQ-100B型潜孔钻机、20m3无基础电动空压机、YT28型凿岩机。另外配备挖掘机、装载机、自卸汽车等土石方施工机械。

　　4 施工注意事项

　　（1）钻孔、装药、放炮要由经过训练和考试合格的人员负责进行，并且要有严密的组织和检查制度。（2）装药必须使用木质炮棍，若发现药包（含雷管）没装到位，不能轻微提取时，禁止拔出或硬拉雷管脚线，按盲炮的有关规定处理；操作现场禁止烟火。封口必须用不易燃可塑性强的炮泥。（3）如围岩节理发育，为保证爆破效果，在钻孔过程中将可塑性泥土放入钻孔中，从而形成护壁。

　　5 效果分析

　　通过实施预裂爆破施工，保证了此段高危边坡围岩的稳定性，确保了施工安全，保护了下方坡面植被的完整性，同时缩短了工期，取得了较好的经济、社会效益。

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