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高速公路高挖方石方路基浅孔松动爆破

高速公路高挖方石方路基浅孔松动爆破

崔颖哲

(中铁隧道集团有限公司第一工程处河南新乡 453000)

摘要:本文对沿江高速公路施工过程中高挖方石方路基开挖爆破的设计和施工进行了较为深入的介绍和总结,以期和同行共同交流与提高。

关键词:石方路基浅孔爆破设计施工

1、工程概况

安徽沿江高速公路K35+745~K35+974段岩石表层覆盖薄层残坡积层,下伏基岩为侏罗系上统赤砂组英安岩。根据地质调查,本地区无褶皱、断裂构造及新构造运动活动性迹象,节理裂隙不发育,岩石完整坚硬。综上所述,开挖后边坡稳定性较好。

施工地点紧靠生活区,所以本爆破施工的难点为生活区房屋的防护。

2、爆破原则及方案综述

根据规范规定,既要保证路基和边坡稳定,又要保证开挖轮廓线和施工工期,施工任务量大,工期很紧等情况,减少超欠挖及修整边坡的工程量,节约时间,增加效益等这些方面来确定施工方法。石方开挖采用控制爆破,装载机配合自卸汽车装运,用于路基段填筑。为确保以上爆破目标的实现,拟采用预裂爆破配合浅孔微差爆破。边坡用预裂孔先行集中起爆,在主炮孔起爆之前预裂成缝,最后主炮孔采用非电毫秒雷管微差起爆,达到减少共振,使应力波适当叠加,保证爆破效果的目的。

施工方案为:

①沿路基方向,两端递进,爆破出宽度6~8m的通道。结合现场实际地形

条件,通道开挖的中线与路基中线重合。

②通道边坡坡率控制为1:0.75,施工梯段高度不大于4m。

③通道成型后,先逐级开挖路基右侧边坡。施工过程中,通过调整爆破参

数,控制爆破飞石和震动波对民居的危害。在右侧开挖时在通道左侧设

防护墙,采用搭设脚手架并辅以竹耙等支挡,高度以实际情况确定,以

不出现飞石高过竹耙为准。

④最后进行路基左侧剩余石方段的爆破开挖。

3、中线附近6~8m拉中槽施工

沿路基方向,两端递进,爆破出底部宽度6~8m的通道,坡度按照1:0.75,路基顶面标高预留25cm的保护层,最后采用水平眼一次起爆完成。开挖采用逐级台阶进行,自上而下分层开挖,根据实际情况分块数可以减少。结合现场实际地形条件,通道开挖的中线与路基中线重合。最小抵抗线设置在线路纵向。控制飞石在最小抵抗线方向。孔深一般3~5m,排距0.5~0.8m,炸药线密度采用210~250g/m,采用直径φ25药卷,孔深底部1m集中装药,剩余以上部分用黄泥堵孔,堵孔深度大于孔、排间距。起爆顺序,如5排,分别设置1,3,5,7,9段,依次延纵向微差起爆。仔细测量孔位处的高程,确定孔深。采用分层开挖分层起爆,根据实际地形开挖,形成台阶,开挖形成规范化,可以实现平行作业。例如底下1台阶开始装药时,2台阶开始钻孔,当1台阶开始出渣时,2台阶开始装药,3台阶开始钻孔。另外层与层之间也可以实现平行作业。主要看现场组

织情况确定是否采用分层平行流水作业。详见附图。

4、预裂孔参数选择和设计

4.1参数选择

预裂爆破的主要控制参数有钻孔直径、孔间距、同主爆行距。装药参数有装药密度,不耦合系数,孔底装药密度,顶层设置梯段高度为4m。

(1)钻孔直径d,考虑到现场实际及机械设备,初步选用d=42mm。

(2)孔距a:根据孔距系数n作为衡量孔距对预裂爆破效果影响的因素,即:n=a/d (1)

预裂爆破中系数n=8~12,根据岩石具体情况,岩石偏硬,故n取12,由式(1)得a=0.51m。

(3)同主爆行距w,用孔距系数m作为衡量主爆对预裂爆破效果影响的因素,即:

m=a/w(2)

露天施工m=0.5~1.0 ,本地取0.5,代入(2)式得

w=a/m=0.51/0.5=1.02m。

(4)线装药密度q′和孔底装药密度q":预裂爆破装药集中经验公式为:

q′=(1~6)d (g/m)(3)

坚石情况下,其系数取5,由式(3)得:q′=5×42=210g/m。

孔底装药密度q" 根据孔深而定:

当L=4m时 q"=q′=210g/m

(5)不耦合系数由炮孔直径与所用炸药直径的比值定,在本方案中不耦合系数为1.7,即炸药直径为Φ25。

4.2爆破设计

(1)炮孔布置,预裂爆破就是沿着挖掘边界线钻凿一单排眼,因预裂爆破是配合浅孔爆破进行的,是属于浅孔爆破的一部分,所以还应注意预裂孔与临近主炮孔之间的关系。

A、预裂孔按设计坡面边界线,预裂孔距a布置,深度由现场施钻的标高与开挖面的标高差值确定。(见钻孔方式布置图)

B、主爆区采用矩形排列(见直爆网络与起爆顺序示意图),爆破先从线路右侧预

(2)预裂爆破设计参数

经理论论证,拟采用如下参数:

5、主炮孔的参数选择和设计

为使爆破取得好的效果,对爆破参数控制是关键,考虑爆破直径、炮眼间距、装药量,岩石强度是前提。

(1)钻孔直径d,考虑到现场实际及机械设备,初步选用d=42mm。钻孔底部标高预留25cm,等开挖完成后最后采用水平眼一次开挖到位。

(2)台阶高度H和底盘抵抗线W,因岩体较硬,底盘抵抗线W=0.5H,暂定

W=1.5~1.8m。

(3)炸药单耗q:根据此处民房较近,采用q=0.3~0.6kg/m3。

(4)炮眼间距a:a=(1.0~2.0)W和a=(0.5~1.0)L联合确定,取较小值,得a=1.5~1.8m,并据实调整。

(5)炮眼排距b:根据确定的孔径、炸药性能和爆破区岩石单耗,选b=1.2~1.5m,并据实调整。填塞长度按20~40孔径确定,即0.8~1.7m,并据实调整。(6)单孔装药量按Q=qaWH, 第二排起Q=KqabH,根据,K为增加系数。设置预裂孔一排,主炮孔四排。

以上爆破参数根据布点的高度进行确定。下表为当高度为4m时爆破参数(数据暂取较小值,根据实际情况进行调整):

6、主炮孔的安全验算

(1)飞石距离

参照瑞典汤尼克研究基金会提出得经验公式:

=40/2.54×d=40/2.54×4.2=66.1米

R

fmax

(2)爆破震动速度的验算

V=K(Q1/3/R)α

式中

V为质点爆破震动速度

K为与岩石地质等有关的系数取100

Q为炸药量(kg)

R为爆心至计算点的距离

α为衰减系数取1.4

V=100*(1.6791/3/66.1)1.4=0.36cm/s<5cm/s

根据以往爆破施工的到的爆破震动速度安全值为:

a、墙体为干砌片石,房顶为石板的民房以及砖混、砖石结构的房屋,爆破

震动速度V≤5cm/s安全。

b、质量较好的砖混房、楼房、和商店,爆破震动速度V≤7cm/s安全。

所以本设计符合各项安全指标。

以上为当H=4m 时,预裂孔和主炮孔得参数计算值,实际施工中因为考虑到线路纵断面和横断面标高的变化以及爆破器材的规格对各种参数需进行调整。但梯段高度控制在4m 以下,排数控制在5排以下,注意炮眼炮孔间距、排距、堵塞长度,确保最小抵抗线在线路纵向,飞石在路基纵向方向,严禁在路基横向方向。 6、预裂控制爆破的施工 6.1施工顺序

施工准备

爆破设计 测量放线 钻眼 装药 起爆 装碴运输 爆破效果分析 下一循环爆破施工 6.2钻孔

A 、预裂炮孔的深度以边坡的高度而定,本段施工边坡高h 约为6~30m ,按设计要求路线左右侧分台阶开挖,不足4m 采用一次开挖到位,按设计预留碎落台,超过4m 分两台阶钻孔,路基顶面标高预留25cm 采用一次开挖到位。分台阶开挖时分层处留置200cm 宽的工作平台,再进行下部边坡的预裂开挖。首先开挖线路右侧的碎落台以上部分,逐层往下开挖,防止石头飞向房子。右侧边坡开挖完成后进行左侧边坡开挖。

B 、钻孔作业及精度要求:施钻前应沿边坡线将孔口周围松散覆盖层清除,并开辟好钻机运转工作面;正确测放孔位置,孔口中心距离路基中线距离的误差越小越好,要求不得超出30mm ;预裂孔采用斜钻孔,方向与设计方向(1:0.75)一致,施钻方向应与边坡走向垂直,横向角度应与边坡角一致,孔底中心偏离设计坡面不应大于孔底的1%;孔底均应在同一底板平面上。主炮孔采用垂直钻孔,方向与设计方向保持一致。 6.3装药

装药结构图如下:

6.4起爆顺序

预裂孔与主炮孔同时起爆,但主炮孔应延时预裂爆破至少80ms(条件允许时可以达到100ms最好),松动爆破顺序见直爆网络与起爆顺序图:

上图中:①为第一响,预裂孔内装有瞬发雷管,孔与孔之间采用导爆索联接,同时起爆;②为第二响,孔内装有3段ms延期雷管(50ms与第一响相差50ms),采用塑料导爆管联接;③为第三响,孔内装有5段ms延期雷管(100ms,与第一响相差50ms),采用塑料导爆管联;④为第4响,孔内装有5段ms延期雷管(150ms,与第三响相差50ms),采用塑料导爆管联接;⑤为第5响,孔内装有7段ms延期雷管(200ms,与第四响相差50ms),采用塑料导爆管联接。以此类推。

7、安全措施

7.1 技术措施

(1)精确测放出边坡地界线,严格按孔眼布置施钻。

(2)调整施钻角度,要求与坡度一致,与坡面走向垂直。

(3)钻机架设牢固,入孔口位置准确。

(4)严格按钻机使用程序和要求作业,防止卡钻与成孔精度不够。

(5)底眼位置必须在一个平面上,每个孔严格按交底深度施工。

(6)钻完孔后,在装药前应保护好孔口并盖好,防止掉石,掉物进入孔内。7.2安全措施

(1)严格按《爆破安全规程》的要求施工,严禁违章。

(2)严格管理,坚持炮前检查,防止出现瞎炮及乱放炮。

(3)放炮前必须有防护、有信号、炮后必须有检查。

(4)放炮后,及时处理个别坡面上的松石和危石。

(5)本爆破施工具体安全保证措施:在居民区爆破施工时,在靠近居民区设置屏障,屏障采取竹笆,竹笆设置靠近最近炮眼2m处,竹笆编织时保证编织紧密,尽量不留空隙,使其形成一防护墙体,从而确保能够防止飞石飞至居民区,起到保护居民财产安全的作用。另外在右侧边坡施工时左侧防护墙高度要提高,采用

搭设拱架,拱架设3排,钢管间距不大于1.0m,防止飞石高过防护墙。防护图

本次爆破方案通过在沿江高速公路的实施,取得了很好的效果,从而验证了它的正确性和可行性,具有一定的参考价值。

作者简介:崔颖哲,男,1972年7月生,1993年毕业于西南交通大学,大专学历,工程师,

从事交通土建工程施工技术工作。

通信地址:安徽省繁昌县孙村镇中铁隧道集团沿江高速公路项目部,0553-*******,139********

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