顺层岩质路堑边坡的光面爆破技术.pdf

第 “卷第期 “ “ 年月 爆破 “ 3 . / / “ ’ , , A A B , ， 8 , FO F ’ D F H，5 F H F ,“ “ “ “ ， , F ； P F O F ’ D F HQ A F I R F B C A B， , , A A B , S F , F A T K A , C A , C A B C AS , E C B HO F ’ D F H， A ’ F , I E K ’ F H A B A I B /’ F H A B A I B 9 VK F E E；9 C C , E ’ L A；E K C U ’ F E C , 收稿日期 “ “ . “ . 1 作者简介 陈勇 （- Y 1 .） ， 男； 成都 西南交通大学土木工程学院工 程硕士研究生， 现为太原 中铁三局集团建筑安装工程有 限公司项目经理 随着光面爆破机理研究的不断深入和完善， 该 技术已在交通、 水利、 矿山等开挖工程中得到了广泛 应用， 特别是近- “年来在露天边坡开挖中的应用越 来越多。采用小孔距、 大抵抗线光面爆破技术解决 了松软破碎岩体中的边坡开挖问题 ［-］ ， 采用中深孔 光面爆破在完整性较好的岩体中进行高边坡开挖， 以保证边坡稳定和环境安全 ［ 3］ 。对于顺层边坡 岩体开挖爆破， 由于顺倾节理、 裂隙的影响， 采用光 面爆破能否取得较好的光面效果和维持边坡的稳 定， 应用实例尚不多。 将光面爆破技术应用于渝怀铁路顺层岩质路堑 边坡的开挖， 通过爆破方案讨论、 爆破参数设计和实 际应用， 证明在顺层边坡岩体中采用预留保护层的 光面爆破技术， 可在保证边坡稳定的同时， 使开挖坡 面平顺、 光滑。 - 工程概况 渝怀铁路6 Z 1 / [ “ “ 6 Z 1 3 [ “ “区段有多 处顺层岩质路堑需进行爆破施工。其中， 甘溪站场 万方数据 “ ’ ’和 “ ’ ’两工点将开挖形成高 达 ’ *的双壁路堑， 路堑边坡坡度为 , ’ - 。 该区段岩体为青灰色、 灰色白云质灰岩， 隐晶质 结构， 钙质胶结。石质坚硬， 脆性较强， 岩石普氏系 数. * /。岩体层理发育， 岩层走向与线路间 的夹角* 0， 倾向线路， 倾角 ’ 0， 层面间距’ - - ’， 层理多在路堑边坡面出露。线路行进于坡 脚变坡地带， 地形左低右高， 自然坡度 ’ 0。地 表植被较差， 基岩大面积裸露。地表下以内岩 石风化较为严重， 层间多有张开裂隙； 以下岩石 弱风化或微风化， 层面闭合。 在路堑开挖爆破过程中， 必须保证边坡岩体的 稳定， 尽可能使爆破作用不致引起岩体发生大范围 的层裂破坏。同时， 要求顺倾一侧的边坡不平整度 小于* ’1 ， 以便于坡面上的锚固施工。因此， 在临 近路堑边坡开挖时， 应用了预留保护层光面爆破技 术， 并针对线路两侧不同岩层倾向的特点， 采取了不 同的光面爆破方案。 * 光面爆破方案 爆破震动效应和爆轰产物的气楔作用是顺层路 堑施工中有可能引起边坡岩体产生层裂破坏的两个 主要原因。通过现场爆破震动层裂试验及其与爆破 前后的岩体声波无损检测结果的耦合分析发现 浅 孔爆破的单孔装药量取’ - ’ - 23 4时， 爆破作用 将造成与爆源相距 - * - ’范围内的岩体层 裂； 中深孔爆破的单段装药量不大于3 4时， 岩体 的层裂范围约为 - 。 由于岩体发生层裂破坏将对顺倾一侧路堑边坡 的稳定性形成极为不利的影响， 为尽可能减小爆破 作用引起的岩体层裂范围， 在路堑开挖过程中顺倾 边坡一侧预留* - * - /的保护层， 采用高度为 * - - ’的浅孔爆破和光面爆破相结合的分层 开挖方案清理保护层。考虑到反倾一侧路堑边坡不 会因岩体的局部层裂而产生倾覆破坏， 为加快施工 进度， 在这一侧路堑开挖时， 只预留 - - 的 保护层， 并采用与路堑开挖高度相同的深孔光面爆 破清理保护层。 爆破参数设计 - 浅孔光面爆破参数 采用 ’ 孔径的浅孔光面爆破清除顺倾一 侧路堑边坡保护层岩体。 ） 炮孔间距“ 光爆孔间距一般为孔径的 ’ 2倍。当岩体的强度低、 节理裂隙较发育时， 取小 值； 反之， 取大值。尽管岩体的层理较发育， 但层理 厚度大， 岩体强度高， 为减少钻孔量、 降低爆破成本， 取孔距“. / ’1 。 *） 最小抵抗线 光面爆破的最小抵抗线多按 照炮孔密集系数 （孔距与最小抵抗线的比值， 通常为 ’ - ’ - 2） 选取。对于顺层边坡岩体， 若炮孔密集系 数过小， 导致抵抗线过大而引起岩体层裂。设计选 取炮孔密集系数为’ - / ， 即最小抵抗线为’ - 5。 ） 线装药密度 线装药密度的确定与炮孔直 径和岩体强度有关。对于孔径为 ’ 的中硬岩 体， 取. ’ ’ ’4／， 本设计取为 * ’ ’4／ （全孔长度平均值） 。 ） 单孔装药量 由于保护层表面的不平整， 各光爆孔的孔深不等。当孔深为* - - ’时， 取. ’ ’ ’ ’4； 当孔深为* - ’ * - 时， 取 . * ’ ’ * ’4。 由于顺倾一侧的保护层厚度为* - * - /， 比 光爆孔的最小抵抗线大了 - - ， 因此， 在光 爆孔前需布置一排常规的台阶爆破孔 （主爆孔） 。该 前排孔的底盘抵抗线为 - - ， 孔距取 - / * - ’， 孔深为* - ’ - ’， 相应的单孔装药量取 ’ - - 3 4。 - * 深孔光面爆破参数 采用“ 5 ’ 孔径的深孔光面爆破清除反倾一 侧路堑边坡保护层岩体。 ） 炮孔间距“ 当光爆孔的直径较大时， 其间 距一般为孔径的 ’ 倍， 并视岩体强度和节理裂 隙发育程度选取。考虑到爆破工点的岩体层理较发 育， 取深孔光面爆破的孔距“. - ’。 *） 最小抵抗线 深孔光面爆破的最小抵抗线 即为保护层厚度 - - ， 相应的炮孔密集系数 为’ - 5 ’ - / 。 ） 线装药密度由于孔距和最小抵抗线都较 小， 线装药密度宜取小值。对于正常装药段， 取. ’ ’4 ／。孔底*以内进行加强装药， 取线装药 密度为* ’ ’4／。 ） 单孔装药量在台阶高度为 ’ * 时， 钻孔长度 - * - ， 孔口下处开始堵 塞。因此， 取单孔装药量. - / 2 / - /3 4， 全孔 的平均线装药密度为 5 ’ ’4／。 装药结构与起爆方法 光面爆破采用“ * 6 * ’ ’ 的乳化炸药， 每卷* ’ ’4。对于浅孔爆破 将药卷切成一个/ ’ ’4小节， 每间隔’ - / ’ - 装一小节， 在炮孔口 爆破 * ’ ’ 年/月 万方数据 下 “ 处开始堵塞。对于深孔爆破 在加强装药 段， 从孔底开始每间隔 “ 装个乳化药卷； 在正 常装药段， 每间隔 “ 装个乳化药卷。 为尽可能缩小各光面爆破炮孔的起爆时差， 所 有光爆孔都采用导爆索起爆， 即将乳化药卷捆绑在 导爆索上， 各光爆孔的起爆导爆索与孔口的主传导 爆索相连。 为提高浅孔光面爆破孔的爆破效果， 其前面一 排主爆孔必须先于光爆孔起爆， 二者的起爆时差应 大于 “ “ ’， 即当主爆孔采用段瞬发雷管时， 光 爆孔的主传导爆索则用段或段雷管起爆。 由于深孔光面爆破只有一排炮孔， 其主传导爆 索用发火雷管引爆即可。对于浅孔光面爆破， 其 各主爆孔用发导爆管雷管起爆， 光爆孔的主传导 爆索也用发导爆管雷管起爆， 所有导爆管并联后 用发火雷管引爆。 爆破效果 浅孔光面爆破形成的坡面较为平整， 半孔率达 * ， 最大不平整度小于 。但在最小抵抗线 方向形成了少量的爆破飞石， 最大抛距近, “， 就 其原因， 在于前排个别主爆孔因主爆区形成的保护 层坡面不平而使得最小抵抗线过小， 有的仅为“ - . “ - 。即使将相应的主爆孔装药量减小， 却很 难避免不产生飞石。为此， 将局部光爆孔的孔距缩 小到“ - * “ - ， 而最小抵抗线则调整为“ - * “ - ， 从而基本消除了飞石。 深孔光面爆破后形成了平顺、 整齐的台阶坡面， 不平整度为 “ ， 未出现根底， 但爆破块度较大。 出现大块可能是由于孔距偏小的缘故。在后续施工 中， 将孔距加大到 - , - *（炮孔密集系数“ - / “ - ） ， 且不改变单孔装药量和装药结构， 仍获得了较 好的爆破效果， 仅不平整度有所加大， 但也在, “ 以内。 光面爆破过程中进行的震动监测结果表明， 浅 孔爆破时距坡顶线处的岩体表面质点振动速 度多小于/ ／ ’， 深孔光面爆破时距坡顶线*处 的表面质点振速也多在 * ／ ’以内， 都未超过引 起岩体层裂的临界质点振速， 且分别仅为相应常规 爆破产生的质点振速的, “ 。这反映出光 面爆破确实能降低爆破地震效应， 减少岩体的层裂 与损伤， 保持原岩的稳定。 结语 ）预留保护层的光面爆破技术可应用于顺层 边坡岩体的开挖爆破中， 能够在保证边坡稳定的同 时， 使开挖坡面平顺、 光滑。 ,）在顺倾边坡一侧采用预留保护层的浅孔光 面爆破方案， 而在反倾一侧则采用与路堑开挖高度 相同的预留保护层深孔光面爆破的技术措施是可行 的， 既能保证顺层边坡岩体的稳定， 又能使坡面整 齐、 光滑。 ）在顺层灰岩边坡中进行光面爆破， 当采用孔 径为* “ 的浅孔爆破时， 合理的孔距为“ - “ - “， 线装药密度为 , “ * “0 ／； 当采用孔径 为 “ 的深孔爆破时， 合理的孔距为 - , - * ， 线装药密度为* “ “0 ／。 *） 采用光面爆破方法能降低顺层边坡岩体爆破 的地震效应， 在相同爆破条件下产生的质点振动速 度仅为常规爆破的, “ ， 远未达到引起岩体 层裂的临界质点振动速度。 参考文献 ［］ 周春锋-光面爆破在松软破碎岩体中的应用 ［1］-爆 破， （*） / 2 * 3 ［,］ 郅友成-光面爆破在高边坡路堑开挖中的应用 ［1］-工 程爆破， / （,） 2 . 3 ［］ 刘长革-密平路石方路堑开挖控制爆破 ［1］-工程爆 破， , “ “ , （,） , 2 * 3 ［*］ 徐顺香-临长高速公路路堑开挖中的控制爆破技术 ［1］-爆破， , “ “ , （） , . 2 , 3 ［］ 孙学军-复杂环境下高梯段深孔光面爆破技术 ［1］-工 程爆破， / （*） “ 2 3 ［］ 丁帮勤-超高压线下石方深孔控制爆破设计与施工 ［1］-爆破， , “ “ , （） , * 2 , - ［.］ 黄霖-光面爆破主要参数的优选及校核 ［1］-爆破， , “ “ , （） , “ 2 , - * 第, “卷第,期陈勇等顺层岩质路堑边坡的光面爆破技术 万方数据