摘要：预裂爆破是高边坡土石方开挖工程中常用的施工方法，通过沿开挖边界按一定的间距布置一排预裂爆破孔，在爆破孔中装少量的不耦合药卷，在主爆破孔起爆前先起爆预裂孔，使岩体的冲击波达到预裂面时被折射、吸收与扩散， 以大大衰减破坏作用，从而减少主爆破孔爆破时对预裂面以外的岩体的破坏，进而保证边坡的完整与稳定。
关键词：边坡；预裂爆破；爆破参数；技术问题
1、爆破机理
预裂爆破其目的是保护预留基岩面的整体稳定性，使预留岩体保持原有的稳定状态，它是控制开挖轮廓线的控制爆破技术。预裂爆破施工时，预裂孔先行起爆，形成阻断裂隙，使主爆破孔产生的大量振动波不致破坏预裂面以外的原石。预裂爆破施工的关键是形成贯通的完整的预裂面，有效的屏蔽主爆破孔和缓冲孔的爆破扰动破坏，但是预裂孔是在无自由面的情况下起爆的，在施工中如果设计不当，预裂爆破在密实的岩体中会形成闭合的微缝，不能形成一个贯通完整的预裂面；而在松软、破碎的岩体中起爆时，预裂爆破不是沿预裂面产生裂缝，而是沿着相邻预裂孔的节理、裂隙发展，使得结构面破坏程度加剧，这样预裂爆破作用为其后的主爆破作用的破坏提供了条件，使得边坡受到更严重的破坏作用。
2、预裂爆破的特点
相比于其他爆破技术，预裂爆破具有如下特点：
（1）预裂爆破的预裂孔先于主爆破孔起爆；
（2）从爆破的而边界条件来看，预裂爆破只有一个向上的自由面；
（3）从运用领域看，预裂爆破多用于露天高边坡大型土石方开挖施工。
3、预裂爆破参数的选定与质量控制
3.1预裂缝的宽度
为了有足够的空间来反射主爆破孔爆破产生的冲击波，以减小冲击波对岩体的破坏，预裂缝必须有一定的宽度，通常预裂缝宽度按选定在1～2cm。
3.2爆破基本参数
（1）孔径和不耦合系数：炮孔的直径要根据实际地质条件、钻孔深度、孔内情况以及所用的炸药药卷种类规格来选定，考虑到施工装药的方便，一般情况下炮孔孔径在45mm～100mm之间，从实践爆破施工效果看看，炮孔越小越对获得平整的岩面越有利，设计时应根据预裂面的平整度要求来选择合理的炮孔直径，既要保证炸药和孔径的一定不耦合比，又要考虑施工成本，达到施工方便、质量保证的目的。影响炮孔间距的因素主要有岩石特性、地质条件、炮孔直径、炸药种类、起爆方式及预裂面的几何形状等。炮孔孔距一般可按以下公式计算：
孔距a=（10～12）d
式中：d--孔径。
（2）不耦合系数：不耦合系数是衡量爆破半径壁是否完整的重要参数，其值等于1时，为耦合装药，炮孔半径壁完全粉碎；其值大于1时，为不耦合装药，若其值太大，则药卷线形药量必然太小，相邻预裂孔之间很难贯通；若其值达到最佳值时，预裂孔连心线方向就会出现一条一定宽度的贯通裂缝，炮孔半孔壁预留完整，以达到预期的效果。
不耦合系数的表达为：D0=R0/r0
式中：R0为炮孔半径，m；
r0为理想装药半径，m。
（3）装药：在普通岩石条件下，炮孔的装药量随炮孔直径的增大而增大，最佳装药量和岩石特性有很直接的关系，特别松软和裂隙较发育的岩体装药量要小些，具有较高的动态抗拉破坏应变的完整岩石装药量要加大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据工程经验，炮孔的装药密度可按下式计算：
Q1=[2.75б]0.53×r0.38，g/m；
Q2=[0.36б]0.63×a0.67，g/m；
式中：Q——每m长度装药量，g/m；
б——岩石极限抗压强度，（Mpa）；
a——炮孔间距，cm；
r——预裂炮孔半径，mm。
以上计算式适用于φ42～150mm钻孔的垂直预裂，陡坡段预裂、斜坡预裂、水平预裂等。
（4）预裂孔装药结构
预裂孔采用间隔不耦合装药。根据施工经验，底部线装药密度为正常段的2～6倍，底部1.5m为加强段；靠近孔口部位采用小药量药串，孔口堵塞1.2～1.5m，水平预裂孔口堵塞0.8～1.0m。
3.3保护层开挖
为控制超挖，在预裂爆破施工时建基面可预留一定厚度的岩石基础保护层，进行水平光面爆破、水平预裂爆破或斜面预裂。光面爆破计算按下列计算公式：
Q=q×a×w
式中：q——岩石单位耗药量，kg/m³；
a——钻孔间距，m；
w——最小抵抗线，m。
保护层的上部爆破孔采用手持式风钻或高风压钻机进行水平或垂直钻爆，其爆破孔与下部的光爆孔保持一定的安全距离，该垂直钻爆与水平或斜面预裂一次爆破完成。
① 钻孔
采用高风压钻机、支架式潜孔钻机或YT-28型手持式气腿钻机钻孔。YT-28型手持式气腿钻孔直径φ42mm，孔距0.5m；支架式潜孔钻机、高风压钻孔直径φ90～105mm， 孔距0.9～1.0m。钻机就位时，采用样架对钻孔角度定位校准，开孔后进行中间过程的深度和角度校核。
② 装药、爆破
台阶水平光爆或预裂的装药结构均采用φ32mm乳化炸药不耦合装药。
现场实施的钻爆方案，经监理工程师批准后实施。按不同的岩石级别以及爆破试验的成果及时进行各参数调整，以达到最佳的爆破效果。
水平光爆或预裂起爆网路采用非电导爆系统、导爆索传爆、电力起爆方式。
根据不同部位的开挖要求及实际岩性，采取不同形式的钻爆方式和孔网形式，施工中爆破设计参数应根据不同部位的现场爆破试验参数进行调整。
4、施工技术问题及注意事项
（1）进行预裂爆破的关键就是根据实际的岩石、地质特性，确定合理的爆破参数，于预裂爆破而言，岩石、地质特性对爆破效果的影响会大于其他因素的影响。
（2）岩石本身会存在天然的节理，受爆破冲击波的影响，岩石会朝着天然节理方向破碎，若想要预裂缝按预定方向发展，就必须沿着预想的预裂面布置预裂爆破孔，预裂缝才会沿着预裂爆破孔中心连线形成。特别注意，预裂爆破孔本身对形成预裂面具有导向作用，若在两个装药孔之间设不装药的炮孔会改善预裂爆破的效果，且节省施工成本。
（3）预裂爆破爆破孔钻孔的质量直接影响爆破质量，钻孔是施工的关键环节，它包括了测量放样的精度、钻孔角度的控制、钻孔深度的施工控制等。
（4）由于预裂爆破沿预裂方向没有自由面，因此预裂爆破的地震波会大于其他控制爆破所产生的地震波，空气冲击波和噪音也大，所以较大体积的土石方预裂爆破可分段分区进行，以减少对周围环境的影响。
（5）在爆破施工过程中，飞石的影响不容忽视，因此在施工中需要对爆破区域进行覆盖，以免飞石造成伤害。
5、结语
边坡的稳定受到自然环境和人为因素的共同影响，如何保证边坡的稳定是施工中的一个关键问题，预裂爆破技术有效的解决了高边坡开挖施工过程中的稳定问题。
论文作者:段江鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/28
标签：裂孔论文; 钻孔论文; 岩石论文; 药量论文; 钻机论文; 裂缝论文; 水平论文; 《基层建设》2017年第33期论文;