郭 堯 薛 里

(1.海南省跨海工程籌建辦公室，海南 ?？?570204； 2.中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081)

·施工技術(shù)·

預(yù)留巖墻精準(zhǔn)深孔控制爆破技術(shù)研究★

郭 堯1薛 里2

(1.海南省跨海工程籌建辦公室，海南 海口 570204； 2.中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081)

為減少主爆區(qū)施工時(shí)難度和對周圍環(huán)境的危險(xiǎn)性，提出了采用預(yù)留巖墻爆破技術(shù)施工，通過分析預(yù)留巖墻處理技術(shù)的利弊、預(yù)留巖墻的關(guān)鍵性爆破參數(shù)，指出預(yù)留巖墻采用精準(zhǔn)深孔控制爆破技術(shù)，爆破過程安全快捷，可為類似工程提供科學(xué)依據(jù)。

預(yù)留巖墻，精準(zhǔn)控制，深孔爆破

0 引言

隨著現(xiàn)代爆破技術(shù)的發(fā)展，預(yù)留巖墻爆破已廣泛運(yùn)用于鐵路、公路工程的擴(kuò)塹開挖、城鎮(zhèn)復(fù)雜環(huán)境下大方量石方處理以及高海拔地段平場等。

預(yù)留巖墻爆破屬于臺階爆破的一種，但也有其特殊性，主要特征有：1)前期受溝槽爆破影響大。由于溝槽爆破時(shí)夾制作用大，需要適當(dāng)提高炸藥單耗和鉆孔比，但不能因此產(chǎn)生巖墻損傷；2)爆區(qū)周圍常常有重要的設(shè)施需要保護(hù)，爆破和爆后巖石開挖時(shí)爆堆塌散及高陡坡產(chǎn)生的滾跳石極易對環(huán)境造成破壞，爆破飛石及振動也必須嚴(yán)格控制；3)爆區(qū)范圍長，地質(zhì)條件變化大，必須不斷調(diào)整爆破參數(shù)，同時(shí)受爆介質(zhì)要充分破碎或解體；4)巖墻隨主爆區(qū)同步下降，巖墻的爆破全部采用精準(zhǔn)深孔松動爆破或淺孔控制爆破，同時(shí)采用爆區(qū)表面覆蓋防護(hù)和立面綜合防護(hù)的多元立體防護(hù)體系，并安排炮頭機(jī)和大功率挖機(jī)進(jìn)行施工，以保證巖墻爆破時(shí)被保護(hù)對象的安全，見圖1。

1 預(yù)留巖墻爆破技術(shù)選擇

采用預(yù)留巖墻的施工方法已在多個(gè)工程中使用過，確保安全的最大難題是如何保證巖墻爆破對被保護(hù)物的安全影響，預(yù)留巖墻控制爆破技術(shù)選擇上現(xiàn)階段還存在以下兩種誤區(qū)：

1)認(rèn)為巖墻采用手持式鑿巖機(jī)作業(yè)或小臺階爆破方法施工，減少了爆破方量，是控制巖墻爆破產(chǎn)生滾石的根本。這種施工方法忽略了小微石塊造成的重大事故，并且?guī)r墻的爆破次數(shù)和防護(hù)工作量大大增加，經(jīng)濟(jì)成本和危險(xiǎn)次數(shù)也相應(yīng)增加；同時(shí)，考慮到巖墻爆破的臺階高度遠(yuǎn)小于常規(guī)深孔爆破的臺階高度，后期爆堆處理的機(jī)械設(shè)備與之不相匹配，降低了挖運(yùn)效率。

2)認(rèn)為盡量減小預(yù)留巖墻厚度的同時(shí)，采用抬炮的形式處理巖墻。在巖墻中鉆水平炮孔角度、深度與巖墻厚度之間的關(guān)系很難控制好，容易出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象，造成破碎巖體向外側(cè)坍塌；加之操作不安全因素多，水平炮孔作業(yè)方法已被多個(gè)相關(guān)部門明令禁止。

結(jié)合國內(nèi)外多個(gè)類似工程經(jīng)驗(yàn)和渝涪鐵路二線擴(kuò)塹工程的前期試驗(yàn)研究，本工程以精準(zhǔn)深孔控制爆破技術(shù)處理預(yù)留巖墻，配合合理防護(hù)技術(shù)措施。

2 巖墻爆破關(guān)鍵參數(shù)的確定

考慮到預(yù)留巖墻外側(cè)就是被保護(hù)對象，盡管可以采用排架、主被動布魯克網(wǎng)和柔性擋墻等防護(hù)措施，但爆區(qū)比被保護(hù)對象高，這些防護(hù)設(shè)施一般是很難抵御大量石方坍塌下落時(shí)的沖擊力的。因此控制巖墻爆破的關(guān)鍵因素是合理的爆破參數(shù)。

2.1 巖墻精準(zhǔn)深孔控制爆破設(shè)計(jì)

溝槽深孔爆破采用76 mm和89 mm的鉆桿，臺階高度H=8.5 m。為利于爆堆開挖，防止?jié)L石侵入既有鐵路線，預(yù)留巖墻精準(zhǔn)深孔控制爆破選用的爆破臺階應(yīng)小于溝槽爆破深度，巖墻選用76 mm鉆桿鉆孔，其余爆破參數(shù)保持與溝槽爆破參數(shù)一致。具體設(shè)計(jì)參數(shù)為：鉆孔直徑d=76 mm，臺階高度H=7 m，超深h=0.5 m，孔深L=7.5 m，底部抵抗線W=2.3 m～2.5 m，孔距a=2.5 m～3.0 m，排距b=2.3 m～2.5 m，見圖2。

2.2 巖墻爆區(qū)與溝槽深孔爆破區(qū)的關(guān)系

巖墻在爆區(qū)與被保護(hù)對象之間起阻隔作用，因此既要巖墻爆區(qū)臺階高度小于溝槽爆區(qū)，又要巖墻爆區(qū)爆破滯后溝槽爆區(qū)1個(gè)～2個(gè)循環(huán)。但為保證巖墻鉆孔和開挖機(jī)械的作業(yè)安全，在兩爆區(qū)同步下降時(shí)，巖墻爆區(qū)滯后溝槽爆區(qū)量不宜過大，使得巖墻太高發(fā)生危險(xiǎn)事故。溝槽爆區(qū)選擇與既有鐵路線平行的臨空面方向，控制拋擲范圍；巖墻爆區(qū)必須選擇指向溝槽爆區(qū)為臨空面方向，即與既有鐵路線垂直方向。溝槽爆破從爆區(qū)布孔到起爆順序選擇，都要做到確保預(yù)留巖墻有一個(gè)齊整的臨空面，且受到的損傷較小。

2.3 巖墻厚度的確定

巖墻的厚度選擇既要考慮防止巖墻爆破時(shí)爆堆向陡坡側(cè)滾落，又要保證鉆機(jī)的安全作業(yè)施工?？紤]φ76鉆機(jī)安全作業(yè)寬度不應(yīng)小于5 m，選取巖墻頂部寬度6 m～8 m，布置3排孔為佳。同時(shí)，為達(dá)到巖墻爆破松而不滾的目的，巖墻臨空面清挖要干凈，底部應(yīng)盡可能挖深，確保第1排孔有小拋擲，使巖墻受到的后沖力和振動作用小，巖墻能夠爆后自穩(wěn)。

2.4 巖墻的布孔原則

巖墻邊坡坡度較緩，為減少二次爆破量，后排孔應(yīng)盡可能靠邊坡鉆鑿。巖墻邊坡坡度較陡，后排孔鉆孔位置應(yīng)靠向巖墻中部，使孔位距邊坡距離大于2倍排距，確保巖墻不被爆穿。

2.5 巖墻的裝藥要求

總體上，在爆區(qū)周邊環(huán)境較好情況下，可采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，在爆區(qū)周邊環(huán)境較差或?qū)φ駝右筝^高情況下，選用間隔裝藥或不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，通過炸藥能量分配的改善，減少拋擲，降低振動。

具體設(shè)計(jì)，第一排炮孔按加強(qiáng)松動爆破裝藥，巖體可以少量拋出，減小第二、三排巖體爆破時(shí)的阻力，創(chuàng)造良好臨空面；第二排炮孔做到松動爆破目的，可適當(dāng)增加填塞長度；最后一排炮孔通過不耦合裝藥和增加填塞長度，減少爆破能量。當(dāng)邊坡巖石由于既有鐵路線建設(shè)時(shí)已經(jīng)損傷的，不僅需要防護(hù)排架和集碴坑，必要時(shí)還要將邊坡拉鋼絲繩防護(hù)。

2.6 微差時(shí)間的選取

巖墻爆破是拋擲爆破和松動爆破的完美結(jié)合，要達(dá)到爆后巖墻自穩(wěn)，先爆孔必須為后爆孔創(chuàng)造自由面及巖石碎脹空間。微差時(shí)間的控制，應(yīng)以產(chǎn)生新的自由面為出發(fā)點(diǎn)，即巖石介質(zhì)破碎并部分離開原巖為最佳點(diǎn)，確定微差時(shí)間t，一般取微差時(shí)間為25 ms～50 ms。

3 結(jié)語

在爆破環(huán)境極其復(fù)雜的工程中，采用以上預(yù)留巖墻精準(zhǔn)深孔控制爆破技術(shù)，達(dá)到了安全高效的目的，對爆區(qū)周圍保護(hù)對象未造成任何損壞，為今后同類條件下的預(yù)留巖墻精準(zhǔn)深孔爆破提供了很好的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)。

[1] 齊金鐸.現(xiàn)代爆破理論[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1997.

[2] 戴 俊.巖石動力學(xué)特性與爆破理論[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002.

[3] 張敏江，郭 堯.直剪試驗(yàn)中對土抗剪強(qiáng)度的一種修正方法[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，21(2)：96-98.

[4] 李夕兵，凌同華，張義平.爆破震動信號分析理論與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[5] 卓效明.廈門仙岳山公路隧道爆破振動測試報(bào)告[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2002，39(2)：59-64.

[6] 東兆星，周同嶺.工程爆破中巖石破碎塊度的理論研究[J].爆破，1998，15(2)：1-4.

[7] 張繼春.巖體爆破的塊度理論及其應(yīng)用[M].成都:西南交通大學(xué)出版社，2001.

[8] 張繼春,鈕 強(qiáng),徐小荷.節(jié)理巖體爆破的爆破塊度計(jì)算模型[J].金屬礦山,1997(11)：1-5.

Study on the precise control of deep hole blasting technology in preserved dike★

Guo Yao1Xue Li2

(1.Railway&Cross-StraitAffairsOfficeofHainanProvince,Haikou570204,China； 2.RailwayEngineeringResearchInstitute,ChinaAcademyofRailwayScience,Beijing100081,China)

In order to reduce the difficulty of the main blasting area and the dangerous of the surrounding construction. This article has adopted the blasting technique for preserved dike, through the analysis of advantages and disadvantages for preserved dike and the key blasting parameters, the preserved dike with precision deep hole controlled blasting technology is proposed, the blasting process quick and safe. The experiences of the project provided some references for the future similar blasting projects.

preserved dike， precision control， deep hole blasting

1009-6825(2015)16-0065-02

2015-03-24★：鐵道部重點(diǎn)科技項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2011G016-L)

郭 堯(1983- )，男，碩士，助理研究員; 薛 里(1977- )，男，副研究員

TU751.9

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