多邊界條件下爆破技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用

多邊界條件下爆破技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用

摘要：基于多邊界條件下爆破理論和山區(qū)高等級(jí)公路石方路基工程
的特點(diǎn)，探討了爆破技術(shù)在山區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)石方路基施工中應(yīng)用的
可行性和關(guān)鍵。實(shí)踐表明：在山區(qū)高等級(jí)公路路基施工中推廣和應(yīng)用新
的爆破技術(shù)是加快施工進(jìn)度和保證施工質(zhì)量的有效措施。
b 關(guān)鍵詞：多邊界爆破理論；抵抗線；裝藥量；石方路基；深挖；質(zhì)量；
進(jìn)度
　　我國高等級(jí)公路經(jīng)過近二十年的建設(shè)取得了巨大成就，高等級(jí)公路
里程迅速增加。目前，高等級(jí)公路建設(shè)逐漸由平原微丘區(qū)向山嶺重丘區(qū)
延伸發(fā)展。尤其是隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西部公路建設(shè)所面臨的
地質(zhì)地形將會(huì)越來越多的遇到起伏不平的巖石山區(qū)。為了滿足高等級(jí)公
路所需的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必須克服波浪起伏、高差較大、溝谷相間等各種不
利地形，深挖高填土石方工程難以避免。而深挖高填工程數(shù)量大、傳統(tǒng)
施工速度慢、施工效率低下，同橋遂工程一樣，往往成為決定工程進(jìn)度
的關(guān)鍵。因此，必須研究推廣采用新的爆破技術(shù)，以在山區(qū)高等級(jí)公路
建設(shè)中加快石方路基工程的施工進(jìn)度并確保施工質(zhì)量。
1　多邊界條件下爆破技術(shù)
隨著鑿巖機(jī)具、裝運(yùn)機(jī)具和爆破技術(shù)的發(fā)展，基于多邊界條件爆破理論
對(duì)公路工程影響較大的爆破技術(shù)是光面爆破和預(yù)裂爆破、深孔爆破以及
微差爆破技術(shù)。
1．1　多邊界條件爆破
多邊界條件即為地形變化條件，一般分為平坦地形、傾斜地形、山包地
形和埡口地形。多邊界爆破遵循“最小抵抗線原理”。圖1表示多邊界
爆破漏斗。
多邊界藥量計(jì)算如下。
Q＝edKW3F（E·α）
式中　Q———為藥包的裝藥量，kg；
e———為炸藥換算系數(shù)；d———為堵塞系數(shù)；
K———形成標(biāo)準(zhǔn)拋擲漏斗時(shí)的線耗藥量，
kg／m3；
W———為最小抵抗線，m；F———（E，α）為藥包性質(zhì)指數(shù)；E——
—為拋擲（坍）率（％）；
α———為自然地面坡度（°）。
圖1　多邊界條件下的爆破漏斗示意藥包間距（m）：　a＝（1．0～1．
2）W子藥包間距（m）
　C＝0．5nWsinα＋1
式中　W———為相鄰兩藥包最小抵抗線的平均值；
n———為爆破作用指數(shù)，其余同前。爆破作用半徑：
下爆破作用半徑　R下＝Wn2＋1
上爆破作用半徑　R上＝WAa上n2＋1式中　a上———為抵抗線出口點(diǎn)至
上破壞點(diǎn)之間的地
面坡度，（°）；A———為崩塌系數(shù)。
1．2　光面爆破和預(yù)裂爆破
光面爆破和預(yù)裂爆破是專門針對(duì)設(shè)計(jì)開挖界面進(jìn)行有效控制的爆破方法
。沿爆破開挖區(qū)的設(shè)計(jì)輪廓或邊坡，以較小的間距合理布置一排相互平
行的鉆孔，在孔內(nèi)采用間歇或不耦合裝藥，并在開挖區(qū)主爆破之后或之
前同時(shí)起爆，從而獲得符合設(shè)計(jì)輪廓、光滑平整和穩(wěn)定性好的邊坡面。
光面爆破和預(yù)裂爆破在技術(shù)上采用室洞控制爆破方法，其核心是藥包布
置原則。包括：
（1）在任何情況下，藥包布置均以最小抵抗線為設(shè)計(jì)依據(jù)；
（2）根據(jù)路塹中心挖深和寬度，進(jìn)行藥包分層布置；
（3）盡量對(duì)藥包進(jìn)行縱向或橫向分集或分條布置；
（4）合理安排藥包的起爆時(shí)間。光面爆破和預(yù)裂爆破的主要參數(shù)有鉆
孔直徑、孔間距、抵抗線、線裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、最后一排主爆孔與裂
孔間距等。
鉆孔直徑（d）：一般以50mm～70mm為宜，為增加不耦合系數(shù)也可采用
100mm～150mm。另外，孔深較大也可用較大的鉆孔直徑。
炮孔間距（a）：孔距與孔徑成正比例關(guān)系，并與巖性、巖體構(gòu)造和炸
藥類型等因素有關(guān)，即a＝mαd。對(duì)于預(yù)裂爆破md＝10～12；光面爆破
md＝10～16。同時(shí)在光面爆破中孔距與最小抵抗線W成正比，即a＝mW，
一般m處于0．6～1．0之間。
線裝藥量q（kg／m）；光面爆破q＝（0．1～0．15）KaW；預(yù)裂爆破q＝
（0．1～0．4）Ka2
式中　符號(hào)同前。
裝藥結(jié)構(gòu)既能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的不耦合系數(shù)值，又要盡可能保證藥包爆炸
后，爆能沿鉆孔全長(zhǎng)均勻分布。裝藥結(jié)構(gòu)一般有連續(xù)裝藥和間隔裝藥兩
種。
1．3　深孔爆破
深孔爆破就是炮孔孔徑大于75mm且深度在5m以上的采用延長(zhǎng)藥包的一種
爆破方法，通常有拉槽深孔爆破和臺(tái)階深孔爆破兩種。炮孔需用大型的
潛孔鑿巖機(jī)或穿孔機(jī)鉆空。當(dāng)用機(jī)械清方時(shí)，采用臺(tái)階深孔爆破效果更
好，可以實(shí)現(xiàn)路基石方施工全面機(jī)械化。
深孔爆破的優(yōu)點(diǎn)是勞動(dòng)生產(chǎn)率高，一次爆落的方量多，施工進(jìn)度快，爆
破時(shí)對(duì)路基邊坡的影響比大炮小。若配合預(yù)裂或光面爆破，則邊坡穩(wěn)定
，爆破效果易控制，爆破時(shí)比較安全。但由于需用大型機(jī)械，故轉(zhuǎn)移工
地、開辟場(chǎng)地、修筑便道等準(zhǔn)備工作都比較復(fù)雜，且爆破后仍有10％～
25％的大石塊需經(jīng)第二次爆破解小。
深孔爆破梯段傾角最好為60°～75°，高度應(yīng)在5m～15m之間。可采用
垂直孔和斜孔兩種炮孔，孔徑通常為80mm～300mm。公路工程中以100m
m～150mm為宜。超鉆長(zhǎng)度大致是梯段高度的10％～15％。巖石堅(jiān)硬者取
大值。
垂直孔深度（m）：　l＝H＋h斜孔的深度（m）：　l＝H＋h炮孔的間距
（m）：　a＝MW
底板抵抗線（m）：　W＝D7．85ptl
KmH式中　m———約為0．6～1．4，常取0．7～0．85；
D———為鉆空直徑，dm；p———為炸藥密度，kg／m3；K———為單
位耗藥量，kg／m3，且K′＝K／3；τ———為深孔裝藥系數(shù)；
H———為梯段高度，m；其余同前。
當(dāng)H＜10m時(shí)，τ＝0．6；H＝10m～15m時(shí)；τ＝0．5；H＝15m～20m時(shí)，
τ＝0．4。W值確定后按下式估算L值：
L＝W－H·ctgα式中　L———為炮孔與梯段頂邊緣的距離，m；
其余同前。為確保鑿巖機(jī)作業(yè)安全，此值應(yīng)大于2m～3m；否則，需調(diào)整
W值。
多排孔時(shí)，排的間距b可取b＝W。最后按下式計(jì)算炸藥量Q（kg）：
Q＝eK′WHa式中　符號(hào)同前。
1．4　微差爆破
多發(fā)一次爆破采用微差爆破技術(shù)具有減震、前發(fā)藥包為后發(fā)藥包開創(chuàng)凌
空面進(jìn)而加強(qiáng)巖石破碎效果、降低一次爆破堆積高度、有利于機(jī)械作業(yè)
、減少巖石夾制力、節(jié)省炸藥、并可增大孔距等優(yōu)點(diǎn)，提高每百米的炸
落方量。
1．5　拋擲（坍）爆破　定向爆破和松動(dòng)爆破
對(duì)于自然坡度較陡（＞30°），地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜、凌空面大時(shí)，
采用拋坍爆破。拋坍爆破利用巖石本身的自重坍滑
出路基，提高爆破效果，從而加快施工進(jìn)度并降低工程造價(jià)。當(dāng)路線通
過波浪起伏的峽谷或雞爪地形地段、橫切山包或山嘴、凌空面較多時(shí)，
采用拋坍或拋擲爆破效率更為顯著。
在以借為填或移挖作填地段，特別是深挖高填相間、工程量大的雞爪型
地區(qū)，采用定

向爆破，一次可形成百米以上至數(shù)百米路基。
在軟石、次堅(jiān)石路基地段，采用松動(dòng)爆破技術(shù)，配合機(jī)械化施工作業(yè)，
可大大提高施工效率，在堅(jiān)石路段宜采用深孔技術(shù)進(jìn)行松動(dòng)爆破。
2　路基石方特點(diǎn)
2．1　工程數(shù)量大，占路基土石方工程數(shù)量比例也大
。個(gè)別路段每公里可高達(dá)十多萬立方米，占路段土石方總量的95％以上
，占整段公路投資的65％以上。有必要進(jìn)行爆破施工和機(jī)械化作業(yè)。
2．2　石方工程相對(duì)集中。有利于大爆破施工和機(jī)械化作業(yè)。
2．3　地形地質(zhì)相對(duì)復(fù)雜，地形緩陡連續(xù)或相間、地勢(shì)迂回曲折；地質(zhì)
巖石也可能呈現(xiàn)為軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石連續(xù)或相間。需要采用各種爆破
技術(shù)綜合爆破，且裝運(yùn)推機(jī)械進(jìn)場(chǎng)有一定困難。
3　公路石方路基施工探討
通常將邊坡高度等于或大于20m的石質(zhì)路塹稱為深挖石方路塹。其挖深
較大、石方集中、地形復(fù)雜、施工難度大。公路部門傳統(tǒng)石方機(jī)械化水
平較底，爆破施工隊(duì)伍技術(shù)力量較薄弱，同時(shí)受地形和地質(zhì)條件制約，
深挖石方路塹施工方法主要是采用淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮和普通洞
室炮爆破進(jìn)行。存在以下缺點(diǎn)。
3．1　淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮等小炮開挖方法因受巖石地質(zhì)條件、
機(jī)械清方等因素影響較大，爆破工效低，施工速度慢，同時(shí)在地質(zhì)條件
不好的情況下未必能形成高大而美觀的巖石邊坡；
3．2　普通洞室爆破因其技術(shù)含量低，對(duì)巖石邊坡、周圍環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生
較大的破壞；
3．3　加大鑿巖設(shè)備投入、克服地形條件制約，在深挖石方路塹的施工
中盡量使用中深孔爆破，確保快速、優(yōu)質(zhì)的工程效果，這一做法目前尚
未達(dá)成共識(shí)。
因此，采用控制爆破技術(shù)，改變?nèi)藗兟浜蟮谋�破施工意識(shí)，探討深挖石
方路塹的快速優(yōu)質(zhì)施工技術(shù)，是山區(qū)高等級(jí)公路施工中亟待解決的問題
。根據(jù)多邊界爆破理論近年來在209國道和318國道恩施州改建
工程、西安蘭（田）小（墑塬）二氣專用公路新建公路工程的實(shí)踐（圖
2為深孔爆破用于深挖石方路塹）及其它工程應(yīng)用來看，推廣和應(yīng)用石
方爆破施工的快速施工方法，能加快石方施工進(jìn)度并能確保山區(qū)高等級(jí)
高巖石邊坡的穩(wěn)定和美觀。
圖2　深孔爆破用于深挖石方路塹示意
（1）正確確定周邊炮眼的位置、
方向、深度、角度，并選用低密度、低爆速和高體積威力的炸藥，是保
證光面爆破成功和增強(qiáng)爆破效果的關(guān)鍵。
（2）采用預(yù)留邊坡保護(hù)層、分集或分條分層布置藥包、松動(dòng)或拋坍洞
室控制爆破進(jìn)行路塹主體方量開挖，然后至坡頂向下用挖掘機(jī)配合淺眼
爆破進(jìn)行刷坡和清方，能適用于各種復(fù)雜地形條件的深挖石方路塹開挖
，且成本低廉。
（3）采用預(yù)裂———洞室控制爆破相結(jié)合的方法進(jìn)行深路塹石方深孔
爆破或松動(dòng)爆破方快速開挖，然后用挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)配合自卸
氣車聯(lián)合清方，效果更為顯著。
（4）利用有利地形進(jìn)行定向爆破、拋坍（擲）業(yè)，對(duì)具有一定巖石厚
度邊坡路塹具有顯著效果。
4　結(jié)語
公路石方爆破施工是一項(xiàng)技術(shù)含量高的綜合性工作，必須提高認(rèn)識(shí)，根
據(jù)路段地形地質(zhì)、施工機(jī)具及工程整體安排等條件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和組織
施工，對(duì)加快工程進(jìn)度、保證工程質(zhì)量和施工安全都具有重要的意義。
因此，根據(jù)工程實(shí)踐總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，推廣新的爆破技術(shù)和施工方法是山
區(qū)高等級(jí)公路修建的一項(xiàng)重要任務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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［2］方左英．路基工程［M］．北京：人民交通出版社，1990，202－226
［3］孫國富，馮馬必，田墨林等．山區(qū)高等級(jí)公路石方爆破施工技術(shù)研究［J］．北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，1  相關(guān)性：畢業(yè)論文,免

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