路基石方爆破技術(shù)應(yīng)用初探

荊東旭

福建海峽科化富興建設(shè)工程有限公司

1 引言

山區(qū)公路工程建設(shè)中，遇到基巖路基與結(jié)構(gòu)路基開挖、隧道掘進(jìn)項目下，都需要使用到爆破技術(shù)。且為了保證工程建設(shè)質(zhì)量和效率，需要實施安全、高質(zhì)的石方爆破作業(yè)。公路路基石方爆破施工中，要通過精細(xì)的控制爆破技術(shù)，確保路塹、隧道開挖符合設(shè)計要求，且?guī)r體破碎程度均勻，同時盡量保護(hù)開挖邊界巖體和周邊環(huán)境，避免受到不良影響。當(dāng)前需在分析各項爆破技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，不斷改善爆破效果。

2 路基石方爆破技術(shù)

我國在公路建設(shè)中，爆破技術(shù)經(jīng)過了較為曲折的發(fā)展，早期主要是人工鉆炮孔，憑經(jīng)驗安裝炸藥、爆破，缺乏專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)。隨著公路建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，石方爆破技術(shù)也蓬勃發(fā)展，相關(guān)爆破技術(shù)愈加成熟，深孔爆破和預(yù)裂爆破等技術(shù)廣泛應(yīng)用，有效豐富了路基石方爆破技術(shù)手段。

2.1 硐室爆破

硐室爆破技術(shù)是在大量炸藥裝入硐室、導(dǎo)硐中，然后進(jìn)行爆破的技術(shù)方法。這種技術(shù)適合在集中土方開挖中應(yīng)用。主要分為多邊界石方爆破與條形藥包硐室爆破技術(shù)。

首先是多邊界石方爆破方法，主要針對山包開挖、山梁路基施工，以及雞爪地形發(fā)育段施工。在爆破作業(yè)中，需要繼續(xù)科學(xué)的多邊界藥量計算，結(jié)合機(jī)械能守恒和功能平衡等原理，當(dāng)前多邊界藥量計算，主要采取的公式為Q=KW3F（E，α）=KW3ψ（E）f（α），其中，E代表拋擲率（%），F(xiàn)（E，α）代表藥包性質(zhì)指數(shù)。α代表自然地面坡度（°），ψ（E）為拋擲率的函數(shù)。

新建山區(qū)公路施工中，遇到的地形山脈側(cè)面、突出山包、山峰支脈和雞爪地形發(fā)育地段。根據(jù)長度、路基中心開挖深度，可以將多面臨空地形路塹分為小、短、長和深四種類型。在多面臨空地形爆破作業(yè)中，需應(yīng)用專門開挖四種地形路基石方的爆破理論和方法，其中常見就是三多爆破法，這種爆破技術(shù)是在深挖路塹中，使用多層多次起爆方法來爆破的，施工中可以深挖路塹能夠一次爆破成型。這種爆破技術(shù)的特點就是藥包不僅考慮爆破作業(yè)，且考慮了多種地形條件變化，以炸藥提供動能、介質(zhì)位能間公共作業(yè)為基礎(chǔ)，消除不同地形下多余爆能。構(gòu)建起可以實現(xiàn)因地制宜爆破的方案，藥量計算中考慮到了其與地形邊界和拋擲率間的關(guān)系[1]。

其次是條形藥包硐室爆破技術(shù)，在建設(shè)山區(qū)高等級公路過程中，需要采用爆破法開挖大量釋放，以提高爆破作業(yè)后邊坡質(zhì)量、穩(wěn)定性，有助于控制工程成本和安全性。按照爆破作用具體可以劃分為松動爆破、拋擲爆破和定向爆破等方法，松動爆破方法炸藥單耗量少，可以實現(xiàn)對爆破堆積范圍、飛石距離的控制，如果爆破地點與建筑物臨近則適合采用這一爆破方式；拋擲爆破利用了爆破拋擲圈，可以將一些巖塊拋擲出漏斗外，實際土石方裝運量減少，適合在施工條件差的情況下使用。定向爆破則是另一種拋擲爆破方式，利用了最小抵抗線原理，通過合理控制多藥包作用方向、先后順序，按照指定地點方向拋擲大量巖石，一般應(yīng)用于條件合適的移挖作填地段。

硐室爆破的優(yōu)勢在于操作簡單、工期短、成本低，但其不足之處就是較高的大塊率，且容易對邊坡產(chǎn)生破壞。其裝藥結(jié)構(gòu)當(dāng)前逐漸發(fā)展為以條形包為主，與集中藥包相比，條形藥包的能量分布更加均勻，可以使大塊、過度粉碎情況減少，爆破振動有害效應(yīng)小，不會對邊坡產(chǎn)生較大破壞，側(cè)向飛散少，利益堆積和集中拋體。近年來高等級公路石方路塹設(shè)計對邊坡有著較高要求，很多情況下不允許使用硐室爆破技術(shù)，對此可采用硐室與預(yù)裂一次成型綜合爆破技術(shù)。在路塹主體石方爆破中采用集中藥包或者條形藥包爆破，路塹邊坡采用預(yù)裂爆破，根據(jù)實際情況確定深孔，利用了兩種爆破技術(shù)的優(yōu)勢，確保路塹開挖可以一次成型、符合設(shè)計要求。

2.2 深孔爆破技術(shù)

科技發(fā)展下，深孔鉆機(jī)、裝運設(shè)備得以改進(jìn)，深孔爆破技術(shù)優(yōu)越性愈加明顯，其發(fā)展主要有三方面體現(xiàn)，一是鉆孔布置，寬孔距和小抵抗線爆破技術(shù)可以在爆破中保持炮孔負(fù)擔(dān)面積穩(wěn)定，加大孔距、減小抵抗線而使炮孔密集系數(shù)加大。該技術(shù)應(yīng)用下，爆破質(zhì)量得以改善、炸藥單耗減小、延米爆破量加大。

二是裝藥結(jié)構(gòu)，主要采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)或者分段裝藥結(jié)構(gòu)，深孔爆破技術(shù)發(fā)展下，采用混合裝藥結(jié)構(gòu)、孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu)?；旌涎b藥結(jié)構(gòu)是通過自動裝藥技術(shù)，在炮孔內(nèi)改變炸藥密度，或者上部裝一般炸藥，而在孔底裝高威力炸藥?？椎组g隔裝藥結(jié)構(gòu)，則是將炮孔底部預(yù)留一定長度，通過空氣和水等介質(zhì)改變炸藥作用，避免爆破作業(yè)過度破碎周圍的巖石。

三是起爆方式，在爆破作業(yè)中廣泛應(yīng)用毫秒爆破技術(shù)，即采用毫秒級時間相鄰孔間、排間、孔內(nèi)延期順序起爆。爆破作業(yè)中，采用毫秒爆破技術(shù)疊加應(yīng)力波作用，可以使爆炸應(yīng)力場做功能力增強(qiáng)。同時，一些先爆破的炮孔會形成漏斗，漏斗與其外部縫隙可以增加后爆破炮孔的臨空面。前面的炮孔起爆、碎巖未落地起爆后續(xù)炮孔，巖塊互相碰撞會補(bǔ)充炸藥的破碎作用。毫秒爆破減少了單響藥量，時間上、空間上使爆破振動不良影響降低，且可獲得良好的爆破破巖效果，廣泛應(yīng)用于路基石方爆破工程中。

2.3 坡面預(yù)裂爆破

主要在開挖高邊坡中應(yīng)用，采用弱性間隔裝藥結(jié)構(gòu)，選擇低猛度、低爆速炸藥，按照設(shè)計線裝藥密度將炸藥均勻沿孔長分布，可采用“V”型起爆法，集中爆堆方便裝運處理，且可使短炮孔夾制力得以血肉，進(jìn)而保證邊坡平整、坡率準(zhǔn)確、坡面平順，避免對邊坡沿層產(chǎn)生嚴(yán)重擾動、破壞，超欠挖藥量爆破也可避免嚴(yán)重沖擊孔壁。爆破氣體作用下，主要是預(yù)裂孔連線坡面產(chǎn)生裂縫，并且沿該裂縫爆炸，最終形成光滑、平整坡面，爆破對坡面的振動影響較小[2]。

3 路基石方爆破技術(shù)應(yīng)用要點

3.1 石方爆破施工準(zhǔn)備

（1）承包人需先調(diào)查開挖路段平面位置、高度等信息，掌握地下管線分布、施工路段開挖邊界線外建筑物結(jié)構(gòu)類型等。根據(jù)工程地形地質(zhì)條件、開挖斷面等，選擇合適的爆破方法和施工方案，配備足夠的專業(yè)爆破人員和機(jī)械設(shè)備。

（2）施工前應(yīng)報監(jiān)理工程師、業(yè)主和相關(guān)部門批準(zhǔn)，及時提出開工報告。對于爆破作業(yè)會影響到的范圍，也應(yīng)向涉及的部門通報爆破作業(yè)情況，征求相關(guān)部門意見，確保施工作業(yè)順利開展。

（3）在開展爆破作業(yè)前，需要全面熟悉爆破設(shè)計文件，并做好設(shè)計交底工作，詳細(xì)開展現(xiàn)場核對、施工調(diào)查，對于發(fā)現(xiàn)的問題加以分析，及時調(diào)整設(shè)計方案，報批修改方案，做好變更設(shè)計申請。

（4）施工中除了技術(shù)設(shè)備外，還需配備移動式發(fā)電機(jī)組、臨時性水箱等。開挖前全部清除干凈開挖范圍內(nèi)覆蓋層和浮渣，現(xiàn)場配備足夠的技術(shù)負(fù)責(zé)人、專職安全員和爆破工人等[3]。

3.2 爆破開挖施工方案

依據(jù)施工現(xiàn)場地形條件等開展爆破作業(yè)，一般采用平面分塊、豎向分層方式爆破。邊坡適合采用小型光面預(yù)裂爆破法，需控制好開挖線，避免發(fā)生超爆的情況，確保邊坡穩(wěn)定性。結(jié)合工程要求、開挖區(qū)域地貌和環(huán)境狀況等，選擇合適的爆破施工技術(shù)。進(jìn)行爆破開挖作業(yè)前，需要清除干凈山體表面雜草、土層，將其運送到選定地點。使用挖掘機(jī)平整平臺，多個作業(yè)面逐步實現(xiàn)多臺階施工，提高空間和設(shè)備利用效率，保證工程高效完成。依據(jù)總工期要求劃分施工階段，分為一次開挖階段、分臺階開挖階段，開展深孔爆破的過程中要全面靠邊坡坡型要求。完成爆破支護(hù)采用風(fēng)鉆對大粒徑石塊采用打淺眼爆破分解，與機(jī)械作業(yè)配合解小[4]。

3.3 爆破開挖施工方法

先根據(jù)設(shè)計方案、現(xiàn)場調(diào)查的資料完善爆破設(shè)計，報批通過后按照設(shè)計開展爆破作業(yè)。其次要合理選擇炮位，炮孔的位置、方向和深度會對爆破效果產(chǎn)生很大影響，因此需合理選擇炮位。比如采用深孔松動爆破翻翻，可采取臺階形式路基，逐層進(jìn)行爆破和開挖作業(yè)，其炮孔布置可參考圖1。

圖1 橫斷面炮孔設(shè)置

層理、裂縫處不適合開挖鑿孔，否則會從裂縫泄出氣體，而影響到爆破效果。炮位盡量選擇有較多臨空面的方位。然后是裝藥，沿孔深高度分散裝置炸藥，應(yīng)用微差爆破技術(shù)每個炮孔的炸藥量要相同，裝完之后用黏土堵塞藥孔避免出現(xiàn)漏氣的情況。經(jīng)多次試驗確定裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)和孔網(wǎng)參數(shù)等。鉆孔前，需要調(diào)整好機(jī)械對準(zhǔn)炮孔點位，調(diào)整好鉆桿與地面角度，減少開孔偏差、鉆孔偏差。裝藥之前檢查各炮孔深度，合理調(diào)整單孔炸藥量。裝藥之后嚴(yán)格檢查堵塞長度，根據(jù)結(jié)構(gòu)適當(dāng)做出增減。如果存在堵塞，則適合選擇一定堵塞材料，不可過于用力振搗固堵塞，避免破壞雷管腳線。

采用電雷管起爆，在完成爆破后，需要及時組織機(jī)械與運輸車配合運出石方，繼續(xù)開展后續(xù)爆破或其他項目作業(yè)。及時清理清除坡面危面和松石，加強(qiáng)局部防護(hù)。臨近邊坡線的爆破作業(yè)需采用預(yù)裂或者光面爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制邊坡眉線位置，預(yù)裂爆破孔、光面爆破孔要與邊坡設(shè)計坡率相同。經(jīng)試驗確定合理調(diào)整裝藥量和孔網(wǎng)參數(shù)等，以提升邊坡石方爆破效果。根據(jù)巖層情況確定預(yù)裂爆破、光面爆破炮位間距，保證實際爆破效果，控制好坡面平整度。

3.4 棄方處理

挖方路段作業(yè)前，需要將石方開挖和調(diào)運施工方案報送監(jiān)理工程師，其中要包含棄方位置和堆放形式，以及排水系統(tǒng)布置等內(nèi)容。需要更改取土場位置、對方向形式、施工方案的情況下表，需要提前報批監(jiān)理工程師。棄土場要整齊、穩(wěn)定堆置，保證其暢通排水，避免干擾破壞其他建筑和設(shè)施，造成環(huán)境污染等問題[5]。

4 路基石方爆破作業(yè)安全管控措施

（1）成立安全領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)開展安全施工教育工作，明確其中人員配置、崗位分工和安全職責(zé)等。還要做好對周邊居民的宣傳教育，提高其安全意識，同時要積極處理善后事務(wù)。

（2）認(rèn)真嚴(yán)格按照規(guī)范報批每個爆破點的爆破方案，遵循其審定和檢查制度。現(xiàn)場爆破作業(yè)需要安排專人指揮，樹立危險警示標(biāo)志，四周安排警戒人員巡邏，負(fù)責(zé)組織好人員、牲畜撤離工作。

（3）爆破之前需要設(shè)置好安全防護(hù)措施，落實好相關(guān)人員、材料和設(shè)備，保證現(xiàn)場信號聯(lián)絡(luò)通常。爆破50m 范圍內(nèi)的通信設(shè)備和電力線路等需要采取覆蓋措施，斜坡地段房屋需設(shè)置防護(hù)柵欄避免有滾石侵入。

5 結(jié)束語

路基石方爆破作業(yè)中，要采取先進(jìn)爆破技術(shù)，合理布置炮孔，充分利用現(xiàn)場條件創(chuàng)造更多臨空面，以提高爆破效果、降低成本，方便開展鉆孔、裝藥和出渣等作業(yè)。現(xiàn)場做好安全管控，保證爆破作業(yè)質(zhì)量安全。