一、前言
目前我省高速公路建設正逐步由平原微丘區(qū)向山嶺重丘區(qū)延伸發(fā)展,所面臨的地形都會是起伏不平的山區(qū),深挖高填土石方工程都將難以避免,并且數(shù)量很大,已同橋隧工程一樣成為決定工程進度和質量的關鍵。本人結合京承高速公路路基施工經(jīng)驗,淺談控制爆破技術在巖石邊坡施工中的一些體會。
二、工程概況
京承高速公路河北段所處地形為燕山山脈的延伸地帶,部分路段深谷陡崖,地形切割較深,有多處深挖石質路塹,坡面高度在20~40米,為保證邊坡的穩(wěn)定性,設計坡高每8米設一寬為2米的平臺,并因不同的巖石類別及風化程度而采用不同的開挖坡率,以確保邊坡的穩(wěn)定。
三、施工方案的確定
施工方案的確定對路基挖石方,采取按臺階高度分層分段多作業(yè)面同時開挖的施工方案,施工中采用深孔微差爆破技術,即先拉通路塹主槽,兩側邊坡遺留1~2米寬的巖體不爆,作為中部主爆體的隔墻,以減少大爆破對邊坡的損傷,最后根據(jù)主爆體的爆破情況和巖石性質準確地選擇爆破參數(shù),提高邊坡的光爆效果。
四、爆破參數(shù)的確定
1.主爆區(qū)爆破參數(shù)的確定
(1)孔徑、鉆孔形式及布孔方式:采用潛孔鉆機垂直鉆孔,鉆桿直徑d=100mm,布孔方式采用多排三角形布孔。
(2)臺階高度H:H不易過高,應根據(jù)輔助工作量大小、機械設備效率及安全生產(chǎn)、工程具體要求來定,H取值為6~8米。臺階坡面角α=70°~80°之間。
(3)底盤抵抗線W1:W1的選值應從孔徑、臺階高、坡面角、炸藥威力、巖石破碎程度等因素綜合考慮:①從安全角度考慮W1≤H cosα+c, 式中:c為第一排孔到坡頂線安全值c≥2~3米; α臺階坡面角取α=80°,H=8米,計算W1=(3.4~4.4)米。② 按鉆孔直徑確定W1=k.d,式中: k為修正系數(shù),取32~38,d=100mm時,計算W1=(3.2~3.8)米,根據(jù)現(xiàn)場實際情況取W1=(3.5~4)米,c=2.5米。
(4)孔距a與排距b按下式計算:a=m.w1,式中:m為炮孔密集系數(shù)m=0.8~1.4取m=0.8 w1=3.5;計算 a=2.8米,按三角形布孔時排距b按下式計算:b=a.sin60°= 2.6米,根據(jù)現(xiàn)場實際情況取a=3米, b=2.5米。
(5)超鉆孔h的確定: 為克服底盤巖石的夾制作用,爆后不留根底,炮孔需超鉆h,根據(jù)巖石弱硬情況而定,對中等巖石第一排h=0.5米,后面每排按每排遞增20%考慮。
(6)單孔裝藥量Q的確定:按公式Q=q.a.w1.H.第一排式中q=0.25kg∕m3(中等巖石),H=7、a=3、w1=3.5,計算得Q1=18.38取Q=19kg第二排、第三排……按每排遞增10%考慮。
(7) 堵塞長度11:足夠的堵塞長度可減少飛石及提高爆破效果,按 11=(30~35)d,故:11=(3~3.5)米。堵塞材料用砂、粘土混合制成。
(8)起爆網(wǎng)路采用毫秒微差非電導爆管起爆系統(tǒng),可大大降低爆破引起的地震效應、減少飛石,具有爆破巖塊均勻、爆堆集中、炸藥消耗量少等特點。
根據(jù)現(xiàn)場實際情況Δt=50mt,選用20段非電導爆管,火花引爆,用串聯(lián)隔段雷管起爆網(wǎng)絡。
2.巖石邊坡光面爆破參數(shù)的確定
(1)邊坡開挖線炮眼間距E最小抵抗線W應根據(jù)邊坡遺留巖體的情況取值1.0mm~2,0mm,邊坡遺留層厚度不宜過大,否則正常的藥量無法克服巖石阻力,容易造成欠挖,炮眼直徑d=100mm時,取E=100~120cm.
(2)光面層厚度及炮眼密集系數(shù)K:炮眼密集系數(shù)K=E/W,其大小對光面爆破效果影響較大。實踐證明一般取K=0.8~1.1為宜,若K=0.8時, E=125~150cm;若 k=1時,E =100~120cm,中等巖石取W=120cm.
(3)單孔裝藥量Q通常單孔裝藥量Q用線裝藥密度即每米炮眼裝藥量表示。應根據(jù)巖性、炸藥品種、孔距E、光面層厚W等因素綜合考慮,來確定q值。
若按單位體積耗藥量計算q值,應小于主槽爆破所用值0.25kg/m3,取值范圍應是(0.15~0.25)kg/m3中等巖石取q=0.18kg/m3、E=100~120cm、W=120cm、H=8m.則Q=q.E.W.H, 計算Q=(1.5~2.6)kg Q值的確定一定要通過反復實踐來確定,它是根據(jù)不同的地質情況及E、K值的變化而變的量值。
(4)裝藥及起爆網(wǎng)路選用2號巖石銨梯炸藥,藥卷為φ32mm,采用不偶合間隔裝藥,炮孔留1.5米堵寒長度,再把藥均勻分布于6.5米范圍,用竹片捆扎藥卷來完成,眼孔底放2~3卷加強藥包,并用導爆索,做到同步起爆,光爆效果才能達到預期效果。
五、結語
通過實踐對比,凡采用控制爆破開挖的邊坡,半個殘眼保存率達90%以上,坡面平整、無超欠挖,不需要做任何加固處理;而用普通爆破的坡面、超欠挖嚴重,坡面極不平整,巖石裂縫大,有危石存在,必需進行加固防護處理。因此在類似施工中,一定要做到精心設計、精心施工,使控制爆破技術在路基石質挖方段得到充分應用和推廣。
目前我省高速公路建設正逐步由平原微丘區(qū)向山嶺重丘區(qū)延伸發(fā)展,所面臨的地形都會是起伏不平的山區(qū),深挖高填土石方工程都將難以避免,并且數(shù)量很大,已同橋隧工程一樣成為決定工程進度和質量的關鍵。本人結合京承高速公路路基施工經(jīng)驗,淺談控制爆破技術在巖石邊坡施工中的一些體會。
二、工程概況
京承高速公路河北段所處地形為燕山山脈的延伸地帶,部分路段深谷陡崖,地形切割較深,有多處深挖石質路塹,坡面高度在20~40米,為保證邊坡的穩(wěn)定性,設計坡高每8米設一寬為2米的平臺,并因不同的巖石類別及風化程度而采用不同的開挖坡率,以確保邊坡的穩(wěn)定。
三、施工方案的確定
施工方案的確定對路基挖石方,采取按臺階高度分層分段多作業(yè)面同時開挖的施工方案,施工中采用深孔微差爆破技術,即先拉通路塹主槽,兩側邊坡遺留1~2米寬的巖體不爆,作為中部主爆體的隔墻,以減少大爆破對邊坡的損傷,最后根據(jù)主爆體的爆破情況和巖石性質準確地選擇爆破參數(shù),提高邊坡的光爆效果。
四、爆破參數(shù)的確定
1.主爆區(qū)爆破參數(shù)的確定
(1)孔徑、鉆孔形式及布孔方式:采用潛孔鉆機垂直鉆孔,鉆桿直徑d=100mm,布孔方式采用多排三角形布孔。
(2)臺階高度H:H不易過高,應根據(jù)輔助工作量大小、機械設備效率及安全生產(chǎn)、工程具體要求來定,H取值為6~8米。臺階坡面角α=70°~80°之間。
(3)底盤抵抗線W1:W1的選值應從孔徑、臺階高、坡面角、炸藥威力、巖石破碎程度等因素綜合考慮:①從安全角度考慮W1≤H cosα+c, 式中:c為第一排孔到坡頂線安全值c≥2~3米; α臺階坡面角取α=80°,H=8米,計算W1=(3.4~4.4)米。② 按鉆孔直徑確定W1=k.d,式中: k為修正系數(shù),取32~38,d=100mm時,計算W1=(3.2~3.8)米,根據(jù)現(xiàn)場實際情況取W1=(3.5~4)米,c=2.5米。
(4)孔距a與排距b按下式計算:a=m.w1,式中:m為炮孔密集系數(shù)m=0.8~1.4取m=0.8 w1=3.5;計算 a=2.8米,按三角形布孔時排距b按下式計算:b=a.sin60°= 2.6米,根據(jù)現(xiàn)場實際情況取a=3米, b=2.5米。
(5)超鉆孔h的確定: 為克服底盤巖石的夾制作用,爆后不留根底,炮孔需超鉆h,根據(jù)巖石弱硬情況而定,對中等巖石第一排h=0.5米,后面每排按每排遞增20%考慮。
(6)單孔裝藥量Q的確定:按公式Q=q.a.w1.H.第一排式中q=0.25kg∕m3(中等巖石),H=7、a=3、w1=3.5,計算得Q1=18.38取Q=19kg第二排、第三排……按每排遞增10%考慮。
(7) 堵塞長度11:足夠的堵塞長度可減少飛石及提高爆破效果,按 11=(30~35)d,故:11=(3~3.5)米。堵塞材料用砂、粘土混合制成。
(8)起爆網(wǎng)路采用毫秒微差非電導爆管起爆系統(tǒng),可大大降低爆破引起的地震效應、減少飛石,具有爆破巖塊均勻、爆堆集中、炸藥消耗量少等特點。
根據(jù)現(xiàn)場實際情況Δt=50mt,選用20段非電導爆管,火花引爆,用串聯(lián)隔段雷管起爆網(wǎng)絡。
2.巖石邊坡光面爆破參數(shù)的確定
(1)邊坡開挖線炮眼間距E最小抵抗線W應根據(jù)邊坡遺留巖體的情況取值1.0mm~2,0mm,邊坡遺留層厚度不宜過大,否則正常的藥量無法克服巖石阻力,容易造成欠挖,炮眼直徑d=100mm時,取E=100~120cm.
(2)光面層厚度及炮眼密集系數(shù)K:炮眼密集系數(shù)K=E/W,其大小對光面爆破效果影響較大。實踐證明一般取K=0.8~1.1為宜,若K=0.8時, E=125~150cm;若 k=1時,E =100~120cm,中等巖石取W=120cm.
(3)單孔裝藥量Q通常單孔裝藥量Q用線裝藥密度即每米炮眼裝藥量表示。應根據(jù)巖性、炸藥品種、孔距E、光面層厚W等因素綜合考慮,來確定q值。
若按單位體積耗藥量計算q值,應小于主槽爆破所用值0.25kg/m3,取值范圍應是(0.15~0.25)kg/m3中等巖石取q=0.18kg/m3、E=100~120cm、W=120cm、H=8m.則Q=q.E.W.H, 計算Q=(1.5~2.6)kg Q值的確定一定要通過反復實踐來確定,它是根據(jù)不同的地質情況及E、K值的變化而變的量值。
(4)裝藥及起爆網(wǎng)路選用2號巖石銨梯炸藥,藥卷為φ32mm,采用不偶合間隔裝藥,炮孔留1.5米堵寒長度,再把藥均勻分布于6.5米范圍,用竹片捆扎藥卷來完成,眼孔底放2~3卷加強藥包,并用導爆索,做到同步起爆,光爆效果才能達到預期效果。
五、結語
通過實踐對比,凡采用控制爆破開挖的邊坡,半個殘眼保存率達90%以上,坡面平整、無超欠挖,不需要做任何加固處理;而用普通爆破的坡面、超欠挖嚴重,坡面極不平整,巖石裂縫大,有危石存在,必需進行加固防護處理。因此在類似施工中,一定要做到精心設計、精心施工,使控制爆破技術在路基石質挖方段得到充分應用和推廣。

