硐室加预裂一次爆破成型技术在双壁路堑开挖中的应用.pdf

第 “ 卷 第 期 年 “ 月 爆 破 “0363*. *-.08 0 A,-B-./0 /1 C/7;*34-** 97..08 “ N- ,,-’; D;E SR P,S,;D’; ’B F TD,;-, S,D; F, S ,;G;G D3E /6 TD,P TD;G； E’NT,RQD -N’NGF FDP;G 收稿日期 .4 .2 作者简介 孟海利 （“X00 . ） ， 男； 北京 北京科技大学土木与环境工 程学院博士研究生 FG 工程概况 太长高速公路“ 合同段 34 5// 6 342 52 段为双壁石方路堑， 石方数量大而集中， 工程量为 “ 8 万 S2， 中心最大挖深 2 44 S， 边坡最大开挖 高度 40 S。开挖石方为砂页岩间层， 地质单元 为构造剥蚀、 浸蚀基岩区， 地形复杂， 沟壑纵横， 出露 岩石主要为 7 砂岩、 砂质泥岩。岩石为次坚石， 强R 弱风化状态， 局部呈强风化， 地下水位埋置较深， 植 被较少。爆区周围山体环绕， 一侧距既有榆黄公路 S， 爆破环境较好。 HG 爆破方案 本段工程工期要求较紧， 为加快施工进度， 保证 工期， 并结合现场的爆破条件， 确定采用硐室加预裂 一次爆破成型的爆破技术方案。硐室分 层布置， 层距为 “4 S。上层属于单壁路堑， 条形药包平行于 万方数据 路堑布置， 下层属于双壁路堑， 药包垂直于路堑布 置。药室布置平面图如图 所示。在采用硐室爆破 前， 因路堑两端挖深较浅， 一般小于 “ ，无法进 行条形硐室加预裂爆破施工， 故采用深孔爆破进行 辅助作业。上层药室埋置深度大， 爆破后易产生大 块， 为了降低上部岩石的大块率， 设计时在药室顶部 增加了一定量的深孔。 “ 硐室加预裂一次爆破成型技术 “ 硐室加预裂爆破的作用原理 由现代爆破理论可知， 炸药爆炸后形成的冲压 波为压缩波， 当冲击波传播到岩石与空气的交界面 处会发生反射而形成拉伸波。硐室加预裂爆破就是 根据这一原理而提出的 ［， ］。在爆破过程中， 沿设 计边坡钻的预裂孔首先起爆， 在岩体中形成一条具 有一定宽度的预裂缝 （通常大于 ’） ， 然后起爆硐 室中的药包， 由其产生的冲击波传播到预裂缝时会 发生反射， 也就是说预裂缝中冲击波起到了阻断作 用， 从而使边坡岩体免受冲击波的破坏， 同时预裂缝 可以起到降低爆破震动的作用，减小爆破振动对边 坡的危害， 从而达到稳定、 平整、 光滑的边坡效果。 同时应当提出 当药包爆炸后产生大量的高温 高压气体， 由于气体膨胀， 对岩体产生推动和劈裂作 用， 但这些作用主要作用在药包最小抵抗线方向， 对 预裂面破坏作用较小。 “ 硐室加预裂一次爆破成型技术的关键 硐室加预裂一次爆破成型技术的关键是爆破成 型问题， 所谓 “爆破成型” 是指主体石方爆破后， 爆 破效果好且不留根坎， 边坡稳定、 平整、 光滑、 美观， 不用清底和刷坡。要想达到一次爆破成型的效果， 必须具备 个前提条件 一是合理选择预裂、 硐室以 及两者相关的爆破参数； 二是具有正确的施工工艺。 图 药室布置平面图 “ 爆破参数选择 ） 预裂爆破参数的确定 影响预裂爆破效果的因素很多， 如钻孔直径、 孔 距、 装药量、 岩石的物理力学性质及地质构造等 ［］。 本工程采用 * 型三角架潜孔钻机钻孔， 钻孔直 径 , 。根据现场多次试验结果， 借鉴以往 的实践经验， 并结合经验公式的计算结果， 确定预裂 爆破基本参数见表 。 表 “ 预裂爆破参数 孔深- 孔距- 不耦合 系数 线装药密度- （. /） 底部次加强正常顶部平均 堵塞长 度- 装药结构 随地形 变化 0 1 2“3204“23 1 不耦合 间隔装药 ） 硐室爆破参数的选择 硐室爆破是本段主体石方施工的主要方法， 合理 的硐室爆破参数是获得岩石良好破碎效果的关键。 根据实测的断面图、 沿硐室中轴线所作的剖面图以及 3第 卷 第 2 期 孟海利 等 硐室加预裂一次爆破成型技术在双壁路堑开挖中的应用 万方数据 实际地质地形条件， 确定硐室爆破参数见表 ［“］。 表 “ 硐室爆破参数 药室 编号 断面里程 相对中心距 左右 药室 长度 药室断 面积 最小抵 抗线 “ （） 装药量 ’’* ,-左’’. /’“. 0-. /-. /*’ /*“ ’* ,-右’1’. /’“. 0-. /-. /*’ ,’’ ’1* ,1*. 0左’’. /’0-. 2-. // ’*- ’“* ,1*. 0右’1’. /’0-. 2-. // 1“- ’0* ,0. 0左’’. /’0-. 2-. /’ ’*- ’** ,0. 0右’1’. /’0-. 2-. /’ 1“- ’*1 ---左’’. /’-. /-. /2’ ’ *1 ---右’1’. /’-. /-. /2’ 1’1 1* ,20左’’. /’“-. 2-. */’ 22“ “* ,20右’1’. /’“-. 2-. */ -“’ 0* ,*2. 0左’’. /’0-. ,-. *0 “1* ** ,*2. 0右’1’. /’0-. ,-. *0 *1, 1’* ,’- 3 ,1. 0右. 0’. /’’-. /-. //’ ,’1 1* ,1. 0 3 ,00右. 0’. /’-. /-. 2 /1 11* ,00 3 ,/0右-’. /’“. 0-. 2’. -1 1*- “’* 2,- 3 ,-“右’“’. /’--. /-. ,0,2- 4 4 1） 硐室加预裂一次爆破成型的相关参数选 取 ［0］ （’） 上层硐室药包中心到预裂面 后的确定 后是影响上层硐室爆破效果的重要参数， 选 择不合理可能会使预裂面前面的岩石破碎效果差或 损坏预裂面， 无法实现一次成型的目的， 同时影响下 层预裂孔的施工。本次爆破取 后5 （ 3 ’ 0） 6， 6是硐室药包压缩圈半径。 （） 条形药包端头到预裂面的距离 端的确定 端是双壁路堑爆破成形的关键参数。若 端太 大， 则预裂面主体石方破碎效果太差， 甚至出现大量 贴饼子现象 （即主体石方炸不开， 贴在预裂面上） ； 太 小则端头冲出危害预裂面。但目前很难用理论计算 法来确定 端的值。本次爆破取 端5 （-’ ’0 3-’ ） ， 是条形药包的最小抵抗线值。 （1） 硐室药包埋置深度的确定 为了保证硐室加预裂一次爆破成型的实现， 还必 须考虑药包埋置深度， 以保证爆破后路基面不留根坎。 经研究确定药包埋置在路基面以下-’0 3’’- 。 “ 施工工艺 ’） 硐室的装药堵塞 装药形式采用混合装药法， 用 7岩石硝铵炸药 作为起爆药， 其周围装铵油炸药。其中 7岩石硝铵 炸药占总装药量的 -， 铵油炸药占 2-， 装药结 构为不耦合装药， 炸药码放在药室外侧 （即最小抵 抗线方向一侧） 。堵塞采用不完全堵塞法，凡导硐 与药室的交汇处，由导硐中心向两侧药室内填塞 .0 ， 主硐回填超过 ’- 。以 ’7硐室为例， 装药堵 塞情况见图 。 图 4 ’7硐室装药堵塞图 （单位 ） -爆4 破44 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 --“ 年 ’ 月 万方数据 “） 起爆网路 预裂孔先起爆， 然后起爆硐室药包， 为保证预裂 面充分形成后再起爆硐室， 硐室起爆比预裂孔延时 ’。 起爆方式采用毫秒微差控制爆破技术。起爆网 路采用塑料导爆管非电起爆系统， 预裂孔中的导爆 索串联后连接导爆管雷管， 硐室的起爆系统采用正 副独立的 “ 套网路， 以导爆管雷管起爆网路为主， 导 爆索束网路为辅。每个药室安放 个起爆体， 每个 爆体均由 发同段雷管起爆。 “ 爆破的实施 ） 爆破阶段 此次双壁路堑硐加预裂一次爆破成型共分 个 阶段实施 首先是爆破上层硐室 （*、 *） ； 其次是下 层硐室 （、 “、 “、 ““ 药室） 爆破的试验阶段； 最 后是下层硐室 （其它药室） 的整体爆破。 “） 爆破试验 为了确保双壁路堑硐室加预裂一次爆破成型的 成功， 选取上述 个药室及相应的预裂孔进行爆破 试验， 通过试验验证预裂、 硐室各自参数及预裂与硐 室相关参数是否合理， 为下层整体爆破提供修正参 数的科学依据。 试验分三步进行。先进行预裂爆破， 硐室内不 装药， 爆破后检查硐室壁面是否出现裂纹、 塌方、 击 穿等现象。经进入硐内检查， 由于岩体的节理裂隙 较为发育， 有零星石块掉落， 硐壁上有些地方有细小 裂纹， 但不明显， 这说明预裂隙对硐室基本没有影 响。 第二步按硐室设计装药量进行硐室爆破， 爆破 后预裂缝上部部分半孔出露， 两预裂面之间的岩体 破碎， 岩石下落, ， 顶部有较大岩块产生。 第三步挖运清渣。检查表明， 预裂面平整， 壁面 岩石没有扰动， 预裂孔无裂纹， 效果良好。 试验证明 预裂、 硐室爆破参数及两者相关的参 数选取是合理的， 可以进行下层硐室的整体爆破。 “ 爆破效果与结论 爆后， 两侧预裂面平整， 预裂孔附近的岩体完整 无破坏， 壁面上的半孔清晰可见， 路堑稳定、 美观， 不 用刷坡。主体石方破碎均匀， 大块率小于 ， 底部 无根坎， 不用进行清底工作， 达到了边坡和路基一次 爆破成型的目的。良好的爆破效果可以说明以下几 点 -, 采用硐室加预裂一次成型综合爆破技术爆破 双壁路堑已获得圆满成功， 它为我国双壁石方路堑 的爆破提供了一种新的技术途径。 ., 采用硐室加预裂一次成型综合爆破技术施工 时间短， 爆破效率高； 同时爆破次数少， 一次试验爆 破和二次整体爆破就完成了该路堑的石方开挖任 务， 增加了爆破安全性。 /, 此次爆破施工工艺设计合理， 预裂、 硐室爆破 参数、 硐室加预裂相关参数选择得当， 对同类工程具 有重要的参考价值。 0, 本次爆破采用的方案合理， 操作准确， 这是获 得良好爆破效果的另一重要因素。 参考文献 ［］ 刘殿中, 工程爆破实用手册 ［1］ , 北京 冶金工业出版 社， 222, ［“］ 中国力学学会工程爆破专业委员会, 爆破工程 ［1］ , 北京 冶金工业出版社， 223, ［］ 李彬峰, 光面爆破和预裂爆破参数研究 ［4］ , 爆破， 225， （“） 65, ［］ 白立刚, 硐室爆破在修建高速公路中的应用 ［4］ , 工程 爆破， “，（） ““ 6“, ［］ 陈士海, 条形装药硐室爆破研究 ［4］ , 爆炸与冲击， 22，（） 6, 书讯 爆破安全法规标准选编 是应爆破界同行的要求而编写。7839“““ 爆破安全规程（本 “规程” 代 替原 7839““53 爆破安全规程 、 及 7822“ 大爆破安全规程 、 782“ 拆除爆破安全规程 和原 劳动部、 公安部等四部 （局） 共同颁发的 乡镇露天矿场爆破安全规程 等四项标准） 。 本书是所有爆破从业人员及管理人员的必备材料。 售价 “ 元 本 （包括挂号邮寄费用） 。 “第 “ 卷 第 期 孟海利 等 硐室加预裂一次爆破成型技术在双壁路堑开挖中的应用 万方数据