论文部分内容阅读
【摘要】本文以某一级公路工程为例，针对公路修建时穿越高压电厂区等复杂地区的石方施工，提出了微差爆破法的施工方案，并就其技术设计、施工方法工艺、质量及安全控制措施作了介绍，有效确保了工程的施工进度和施工质量。
【关键词】石方路基;施工质量;应用;爆破技术;微差爆破;山区高等级公路;爆破方法
1.工程概况
某一级公路二期工程全长3.3km，该项目采用一级公路山岭重丘区标准和平原微丘区标准。全线桥涵设计荷载：汽车一超20级，挂车一120级。公路沿线穿过几座大山，路基土石方共34万立方，其中石方总量为19万立方，该公路穿过本市某工业园区内，沿线经过厂房较多，地形地貌情况比较复杂，特别是有部分土石方地段上方有220千伏的高压电线架过。
2.爆破方案及安全防护措施
爆破方案的选择:
针对现场复杂的环境条件，经分析比较，研究决定采用微差爆破法施工。两相邻药包或前后排药包以毫秒的时间间隔依次起爆，称为微差爆破，亦称毫秒爆破，多发一次爆破最好采用毫秒雷管，当装药量相等时，其优点是：可减振1/3～2/3左右，前发药包为后发药包开创了临空面，从而加强了岩石的破碎效果，降低了岩石夹制力，降低一次爆破堆积高度、有利于机械作业、可节省炸药20%，并可增大孔距，提高每米钻孔的炸落方量，炮孔排列和起爆顺序，根据断面形状和岩性。
根据现场山体特点，地质条件，环境情况及工程技术要求，决定采用潜孔钻成孔，中深孔松动爆破为主，结合浅孔修台阶和局部边坡，必要时以预裂或光面爆破组合人工，机械修整最终边坡。爆破效果要求进行松动爆破，以确保爆破飞石，地震波，冲击波不造成破坏作用。起爆采用电导爆管微差起爆方法。
3.爆破技术设计
3．1 施工技术要求
(1)爆破施工时，应确保施工进度及施工质量，确保基础底部标高与设计标高偏差控制在±0.2m。
(2)爆破地震波、空气冲击波、飞石等不产生破坏性影响；且施工时，配备20名专职安全员警戒，现场安装测震仪测振动波。本标段有多处为深路堑地段，开挖深度较深，需分别进行钻爆设计。边坡随开挖随防护，以防边坡顺层滑动，爆破引起的松动岩石及时清除；边坡突出的个别欠挖部分用风镐剥离，使其达到验收标准。清碴采取机械挖装运，人工配合。
(3)路堑爆破设计。开挖石方采用台阶松动控制爆破，小型潜孔钻机配合风动凿岩机钻孔，坡面预留光爆层。深挖地段，石方面积较大、挖方较深且数量集中，主要采用潜孔钻机钻孔，实施台阶式深孔微差松动控制爆破。对于其余地段挖深较浅和方量不大的边坡、路基面修整采用风动凿岩机钻眼，浅孔微差松动控制爆破。为保证爆破效应，均采用大孔距，小排距，梅花形布孔（邻近系数m=a/b=2.0～2.5），并采用导爆管毫秒雷管实施逐排微差挤压爆破。为提高边坡稳定性和美观程度，在本合同段深挖路堑采用预留光爆层法进行光面爆破，边坡设计有台阶时分台阶进行光爆，设计无台阶时，从路堑顶沿坡面钻孔一次爆破到位。
3.2爆破施工的安全技术措施
①炮眼应严格按规定的药量装药填塞。填塞时应注意保持导火索、导爆索及电雷管脚线的完整。
②装药必须用木棒把炸药轻轻压入炮孔，严禁冲捣和使用金属棒。堵塞炮泥时切不可击动雷管。
③炮孔深度超过4米时，须用两个雷管起爆；如深度超过10米，则不得用火花起爆。
④在闪电鸣雷时，禁止装药、安装电雷管和联接电线等操作，应迅速将雷管的脚线和电线的主线两端短路。
4.爆破参数选择与计算
爆破参数按设计值经过试爆，并在生产实践中不断对各项参数遂步调整和优化，以达到良好的爆破效果。
5.起爆方法的选择和起爆网路设计
微差爆破间隔时间的确定：确定合理的微差爆破间隔时间，对改善爆破效果与降低地震效应具有重要作用。在确定间隔时间时主要考虑岩石性质、布孔参数、岩体破碎和运动的特征等因素。微差间隔时间过长，则可能造成光爆孔破坏后的爆孔的起爆网络过短，则后爆孔可能因先爆孔末形成新自由而影响到爆破质量。间隔时间的长短按以下经验公式确定：
Δt=KpW1(24-f)
式中：Δt—微差间隔时间，ms；
Kp—岩石裂隙系数。对于裂隙小的岩石，Kp=0.5；对于中等裂隙的岩石，Kp=0.75；对于裂隙发育的岩石，Kp=0.9；
W1—台阶底盘抵抗线，m；
f—岩石坚固性系数，本地区f=9-17。
经计算，Δt= 15.75～33.75，选取Δt=25～30
雷管：以非电毫秒延时雷管为主，毫秒微差间隔起爆。非电毫秒雷管抗水性和耐火性较好，不受杂散电流影响，操作安全，使用简单，起爆可靠性高，防止早爆，拒爆性能好，本工程一般以2-10段非电毫秒雷管为主。
6.爆破作业
爆破之前清理山体表层植被和履盖层。覆盖层较厚时，利用推土机清除后进行钻眼；覆盖层较薄及岩溶发育地段，用人工清理植被及岩溶中积土后进行钻眼。布孔前对爆区进行详细调查（如层理、裂隙、临空面、爆体、台阶平整度、岩石类别及物理力学特征等是否有变化），并对清理后的地表标高进行测量，根据设计孔网参数和挖深进行布孔和确定各钻孔深度，如有需要，对参数进行调整。选择技术熟练的凿岩工人钻孔，先由技术人员按参数准确定位布孔，用红油漆标注，并把孔深、倾角向凿岩人员进行技术交底；边坡孔的钻孔质量要严加控制，在钻进到一半孔深时，提起钻头，用专用的炮孔测深仪和角度测试仪进行检查，根据钻孔实际情况决定是否调整钻杆倾角和钻机位置，以便进行纠偏，确保边坡孔角度误差不超过±1°，深度误差不超过±5%；孔口位置偏差超过两倍孔径时，重新钻孔。钻孔完毕后，技术人员对各孔实际孔深、孔距、排距、最小抵抗线和孔倾角进行测量记录，并根据实际孔网参数进行药量计算和装药。爆破施爆之前进行一次试炮，根据试炮对爆破设计进行优化，最终选择适合现场实际的爆破参数和炸药单耗进行爆破施工。
7.结束语
采用控制爆破技术，改变人们落后的爆破施工意识，探讨深挖石方路堑的快速优质施工技术，是山区高等级公路施工中亟待解决的问题。具体注意事项如下：
（1）正确确定周边炮眼的位置、方向、深度、角度，并选用低密度、低爆速和高体积威力的炸药，是保证微差爆破成功和增强爆破效果的关键。（2）采用预留边坡保护层、分集或分条分层布置药包、松动或抛坍洞室控制爆破进行路堑主体方量开挖，然后至坡顶向下用挖掘机配合浅眼爆破进行刷坡和清方，能适用于各种复杂地形条件的深挖石方路堑开挖，且成本低廉。（3）采用预裂洞室控制爆破相结合的方法进行深路堑石方深孔爆破或松动爆破方快速开挖，然后用挖掘机、推土机、装载机配合自卸汽车联合清方，效果更为显著。
总之，公路石方爆破施工必须根据路段地形地质、施工机具及工程整体安排等条件进行合理设计和组织施工。因此，根据工程实践总结积累经验，推广新的爆破技术是山区高等级公路修建的一项重要任务。
【关键词】石方路基;施工质量;应用;爆破技术;微差爆破;山区高等级公路;爆破方法
1.工程概况
某一级公路二期工程全长3.3km，该项目采用一级公路山岭重丘区标准和平原微丘区标准。全线桥涵设计荷载：汽车一超20级，挂车一120级。公路沿线穿过几座大山，路基土石方共34万立方，其中石方总量为19万立方，该公路穿过本市某工业园区内，沿线经过厂房较多，地形地貌情况比较复杂，特别是有部分土石方地段上方有220千伏的高压电线架过。
2.爆破方案及安全防护措施
爆破方案的选择:
针对现场复杂的环境条件，经分析比较，研究决定采用微差爆破法施工。两相邻药包或前后排药包以毫秒的时间间隔依次起爆，称为微差爆破，亦称毫秒爆破，多发一次爆破最好采用毫秒雷管，当装药量相等时，其优点是：可减振1/3～2/3左右，前发药包为后发药包开创了临空面，从而加强了岩石的破碎效果，降低了岩石夹制力，降低一次爆破堆积高度、有利于机械作业、可节省炸药20%，并可增大孔距，提高每米钻孔的炸落方量，炮孔排列和起爆顺序，根据断面形状和岩性。
根据现场山体特点，地质条件，环境情况及工程技术要求，决定采用潜孔钻成孔，中深孔松动爆破为主，结合浅孔修台阶和局部边坡，必要时以预裂或光面爆破组合人工，机械修整最终边坡。爆破效果要求进行松动爆破，以确保爆破飞石，地震波，冲击波不造成破坏作用。起爆采用电导爆管微差起爆方法。
3.爆破技术设计
3．1 施工技术要求
(1)爆破施工时，应确保施工进度及施工质量，确保基础底部标高与设计标高偏差控制在±0.2m。
(2)爆破地震波、空气冲击波、飞石等不产生破坏性影响；且施工时，配备20名专职安全员警戒，现场安装测震仪测振动波。本标段有多处为深路堑地段，开挖深度较深，需分别进行钻爆设计。边坡随开挖随防护，以防边坡顺层滑动，爆破引起的松动岩石及时清除；边坡突出的个别欠挖部分用风镐剥离，使其达到验收标准。清碴采取机械挖装运，人工配合。
(3)路堑爆破设计。开挖石方采用台阶松动控制爆破，小型潜孔钻机配合风动凿岩机钻孔，坡面预留光爆层。深挖地段，石方面积较大、挖方较深且数量集中，主要采用潜孔钻机钻孔，实施台阶式深孔微差松动控制爆破。对于其余地段挖深较浅和方量不大的边坡、路基面修整采用风动凿岩机钻眼，浅孔微差松动控制爆破。为保证爆破效应，均采用大孔距，小排距，梅花形布孔（邻近系数m=a/b=2.0～2.5），并采用导爆管毫秒雷管实施逐排微差挤压爆破。为提高边坡稳定性和美观程度，在本合同段深挖路堑采用预留光爆层法进行光面爆破，边坡设计有台阶时分台阶进行光爆，设计无台阶时，从路堑顶沿坡面钻孔一次爆破到位。
3.2爆破施工的安全技术措施
①炮眼应严格按规定的药量装药填塞。填塞时应注意保持导火索、导爆索及电雷管脚线的完整。
②装药必须用木棒把炸药轻轻压入炮孔，严禁冲捣和使用金属棒。堵塞炮泥时切不可击动雷管。
③炮孔深度超过4米时，须用两个雷管起爆；如深度超过10米，则不得用火花起爆。
④在闪电鸣雷时，禁止装药、安装电雷管和联接电线等操作，应迅速将雷管的脚线和电线的主线两端短路。
4.爆破参数选择与计算
爆破参数按设计值经过试爆，并在生产实践中不断对各项参数遂步调整和优化，以达到良好的爆破效果。
5.起爆方法的选择和起爆网路设计
微差爆破间隔时间的确定：确定合理的微差爆破间隔时间，对改善爆破效果与降低地震效应具有重要作用。在确定间隔时间时主要考虑岩石性质、布孔参数、岩体破碎和运动的特征等因素。微差间隔时间过长，则可能造成光爆孔破坏后的爆孔的起爆网络过短，则后爆孔可能因先爆孔末形成新自由而影响到爆破质量。间隔时间的长短按以下经验公式确定：
Δt=KpW1(24-f)
式中：Δt—微差间隔时间，ms；
Kp—岩石裂隙系数。对于裂隙小的岩石，Kp=0.5；对于中等裂隙的岩石，Kp=0.75；对于裂隙发育的岩石，Kp=0.9；
W1—台阶底盘抵抗线，m；
f—岩石坚固性系数，本地区f=9-17。
经计算，Δt= 15.75～33.75，选取Δt=25～30
雷管：以非电毫秒延时雷管为主，毫秒微差间隔起爆。非电毫秒雷管抗水性和耐火性较好，不受杂散电流影响，操作安全，使用简单，起爆可靠性高，防止早爆，拒爆性能好，本工程一般以2-10段非电毫秒雷管为主。
6.爆破作业
爆破之前清理山体表层植被和履盖层。覆盖层较厚时，利用推土机清除后进行钻眼；覆盖层较薄及岩溶发育地段，用人工清理植被及岩溶中积土后进行钻眼。布孔前对爆区进行详细调查（如层理、裂隙、临空面、爆体、台阶平整度、岩石类别及物理力学特征等是否有变化），并对清理后的地表标高进行测量，根据设计孔网参数和挖深进行布孔和确定各钻孔深度，如有需要，对参数进行调整。选择技术熟练的凿岩工人钻孔，先由技术人员按参数准确定位布孔，用红油漆标注，并把孔深、倾角向凿岩人员进行技术交底；边坡孔的钻孔质量要严加控制，在钻进到一半孔深时，提起钻头，用专用的炮孔测深仪和角度测试仪进行检查，根据钻孔实际情况决定是否调整钻杆倾角和钻机位置，以便进行纠偏，确保边坡孔角度误差不超过±1°，深度误差不超过±5%；孔口位置偏差超过两倍孔径时，重新钻孔。钻孔完毕后，技术人员对各孔实际孔深、孔距、排距、最小抵抗线和孔倾角进行测量记录，并根据实际孔网参数进行药量计算和装药。爆破施爆之前进行一次试炮，根据试炮对爆破设计进行优化，最终选择适合现场实际的爆破参数和炸药单耗进行爆破施工。
7.结束语
采用控制爆破技术，改变人们落后的爆破施工意识，探讨深挖石方路堑的快速优质施工技术，是山区高等级公路施工中亟待解决的问题。具体注意事项如下：
（1）正确确定周边炮眼的位置、方向、深度、角度，并选用低密度、低爆速和高体积威力的炸药，是保证微差爆破成功和增强爆破效果的关键。（2）采用预留边坡保护层、分集或分条分层布置药包、松动或抛坍洞室控制爆破进行路堑主体方量开挖，然后至坡顶向下用挖掘机配合浅眼爆破进行刷坡和清方，能适用于各种复杂地形条件的深挖石方路堑开挖，且成本低廉。（3）采用预裂洞室控制爆破相结合的方法进行深路堑石方深孔爆破或松动爆破方快速开挖，然后用挖掘机、推土机、装载机配合自卸汽车联合清方，效果更为显著。
总之，公路石方爆破施工必须根据路段地形地质、施工机具及工程整体安排等条件进行合理设计和组织施工。因此，根据工程实践总结积累经验，推广新的爆破技术是山区高等级公路修建的一项重要任务。