大孔徑毫秒延期切割爆破技術(shù)在孤塊山體快速施工中的應(yīng)用

蔡澤軍　曹　鋒

(廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊)

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大孔徑毫秒延期切割爆破技術(shù)在孤塊山體快速施工中的應(yīng)用

蔡澤軍曹鋒

(廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊)

摘要某高速公路建成后，在一跨線橋0.5 m處有一座裂隙發(fā)育的石灰?guī)r孤塊山體，嚴重影響行車安全。經(jīng)過對孤塊山體本身及周圍環(huán)境的分析，采用大孔徑毫秒延期切割爆破技術(shù)進行了處理，爆破效果顯著，保證了高速公路的行車安全。

關(guān)鍵詞切割爆破快速施工孤塊山體

1　工程概況

某高速公路建成后，在距公路跨線橋0.5 m處有一長約20 m、厚約10 m、高約20 m的石灰?guī)r孤塊山體。此孤塊山體在常年雨水侵蝕下，裂隙比較發(fā)育，其上長有灌木、藤類植物，植物根系發(fā)達，植入到山體石塊里，導致松散石塊較多，給建成后的高速公路帶來重大安全隱患，必須將其爆破拆除。

該孤塊山體地處巖溶峰叢洼地、谷地地貌區(qū)，孤塊山體旁為裸露型強巖溶化區(qū)，山體表面巖溶發(fā)育，多處可見巖溶洼地、漏斗、落水洞、溶溝、石芽等巖溶現(xiàn)象。此孤塊山體為原山體裂隙崩落而成，山體上灌木、藤類植物較密集，山上巖石松散，極易形成滾石。

孤塊山體北面80 m處為省道S347，南面為山地，200 m內(nèi)無其它建構(gòu)筑物，西面為稻田，省道S347，東面230 m處為武廣高鐵(中間山體隔斷)。孤塊山體周圍環(huán)境見圖1。

2　爆破設(shè)計

2.1重點難點分析

(1)待爆山體距離武廣高鐵230 m，爆破振動可能會對高鐵產(chǎn)生影響。

(2)工期緊，采用一般鑿巖機鉆孔速度慢，且節(jié)理裂隙發(fā)育，容易造成卡釬現(xiàn)象，爆破施工速度慢。

(3)待爆山體為孤塊山體，大型施工機械無法上到頂部作業(yè)，如果采用小孔徑潛孔爆破，則需進行多次爆破，每次爆破后的爆渣清理較困難，并且施工周期長。

圖1　爆破點四周環(huán)境示意

2.2爆破總體方案

為達到方便、高效、安全的施工效果，決定采用底部傾斜中深孔毫秒微差爆破施工方法，降低最大一段起爆藥量，將爆破體切斷，利用爆破體自重及爆破體自身裂隙發(fā)育的特點，沿炮孔傾斜方向下滑傾倒解體。此方法一次鉆孔裝藥后即可將待爆體爆破分解，爆破后爆渣全部爆落至地面，無需進行多次爆破及清渣。待爆山體炮孔布置見圖2。

2.3爆破參數(shù)設(shè)計

(1)炮孔孔徑d。采用全液壓鉆機鉆鑿，鉆孔孔徑d=90 mm。

(2)最小抵抗線W。本爆破是將待爆體截斷，最小抵抗線應(yīng)為炮孔孔底至爆破體臨空面的距離，W=(25～40)D=2.25～3.6 m，為使待爆體臨空面爆渣拋出，確保上部巖體下滑傾倒，取W=2.4 m。

(3)孔距a。a=RW=2.4 m，R為炮孔鄰近系數(shù)，一般取1.0～1.5，取R=1.0。

(4)排距b。為使待爆體炮孔處能夠充分破碎，采用兩排炮孔呈三角形布置，排距b=0.5a=1.2 m。

圖2　待爆山體炮孔布置剖面

(5)鉆孔深度L。鉆孔深度為炮孔處沿30°方向爆破體長度Lz與最小抵抗線的差值，即L=Lz-2,由于待爆體厚度不均，每個炮孔的深度L不定。

(6)堵塞長度Ld。取Ld=1.2W=2.4 m。

(7)炸藥單耗q。根據(jù)附近同巖體的爆破經(jīng)驗，并保證爆破部位爆后石塊較碎，易于使上部巖體下滑傾倒，取q=0.55 kg/m3。

(8)裝藥結(jié)構(gòu)。為減少爆破振動，采用不耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，每延米裝藥量為2 kg。

爆破參數(shù)及炮孔裝藥量見表1。圖3為爆破網(wǎng)絡(luò)示意圖。

表1　爆破參數(shù)及炮孔裝藥量

圖3　爆破網(wǎng)路示意

3　爆破安全控制措施

3.1爆破振動控制

爆破體周圍300 m范圍內(nèi)，除了正在運行的武廣高鐵外無其它建構(gòu)筑物，但高鐵距爆破作業(yè)點185 m處為巖石高邊坡，且?guī)r石節(jié)理裂隙較發(fā)育，如果爆破振動造成高邊坡巖石滾落并拋落到鐵軌上將會造成嚴重的安全事故。為了安全起見，根據(jù)地震波傳播公式[1-2]：

(1)

式中，R為爆破振動安全允許距離，m；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，kg；V為保護對象所在地安全允許質(zhì)點振速，cm/s；K，α分別為與爆破點至保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù),中硬巖石K=150～250,α=1.5～1.8。

取K=200，α=1.6，V=0.5 cm/s進行安全校核。

將數(shù)據(jù)代入式(1)，計算出最大一段允許起爆藥量為Q=83.45 kg，根據(jù)炮孔裝藥量表，決定一次起爆兩孔，每段起爆間隔采用普通毫秒導爆管2段進行延期，延期時間為25 ms，每個孔內(nèi)裝兩發(fā)11段普通毫秒延期導爆管，孔內(nèi)導爆管延期時間同為460 ms，確保孔外延時雷管全部引爆后，孔內(nèi)雷管才開始引爆。

3.2爆破飛石控制

深孔爆破飛石距離按經(jīng)驗公式計算[3-5]：

Rf=20Kfn2W ,

(2)

式中,Rf為爆破飛石安全距離，m；Kf為安全系數(shù)，一般Kf取1.0～1.5；n為爆破作用指數(shù)；W為最小抵抗線，m。

取K=1.5，n=1.0，W=2.4 m，計算得Rf=72 m。

爆破最小抵抗線方向最近距離為80 m的省道S347及稻田，除此之外300 m范圍內(nèi)無其它需保護的構(gòu)建筑物，最小抵抗線相反方向230 m處為武廣高鐵，中間有山地阻隔，爆破飛石不會對高鐵產(chǎn)生影響，為防止爆破時個別飛石對人員、車輛等造成損害，劃定300 m為爆破警戒范圍，對省道S347距離爆破點400 m范圍設(shè)置交通封鎖崗，防止爆破時車輛、人員進入封鎖范圍。

3.3爆破噪聲控制

采用深孔爆破，炮孔均采用黏土與巖粉制成的炮泥進行炮孔填塞，爆破點地處空曠地帶，爆破噪聲不會對人員等造成實質(zhì)性傷害。

4　爆破效果及社會效益

此次爆破工鉆鑿炮孔156 m,使用乳化炸藥249.6 kg，普通毫秒導爆管雷管40發(fā)，從施工到爆破結(jié)束歷時2.5 d。與普通爆破相比，節(jié)約了一半以上的施工成本，且施工工期短，爆破后山體全部下滑傾倒至預(yù)定位置，解體較好，爆破塊度均勻，無大塊石塊，爆破效果超過預(yù)期。爆破效果見圖4。

圖4　爆破效果

5　結(jié)　語

大孔徑毫秒延期切割爆破技術(shù)在石灰?guī)r孤塊山體快速施工中得到了很好的應(yīng)用。實踐證明，此技術(shù)在類似工程中是一種高效、安全、低成本的快速爆破施工技術(shù)，可為同類工程提供借鑒。

參考文獻

[1]謝先啟.精細爆破[M].武漢：華中科技大學出版社，2010.

[2]王洪森,顏事龍,劉輝,等.復(fù)雜環(huán)境下露天深孔爆破的若干技術(shù)[J].工程爆破，2005，11(2)：21-24.

[3]侯云杰.深孔爆破飛石距離的計算[J].爆破，1987(1)：32-34.

[4]徐志宏.路塹山體邊坡控制爆破技術(shù)[J].鐵道建筑，2012(7)：91-92.

[5]閆寶杰,王松根,陳榮生.路塹山體控制爆破技術(shù)的應(yīng)用研究[J].公路交通科技，2005，22(11)：65-67.

(收稿日期2016-05-06)

蔡澤軍(1984—)，男，工程師，526020 廣東省肇慶市瑞州區(qū)梅庵路9號。