湖南省怀化公路桥梁建设总公司 湖南省怀化 418000
摘要：光面爆破法是通过一系列措施对开挖工程周边部位实行正确的钻孔和爆破，并使周边眼最后起爆的爆破技术；该技术运用于云南丽江机场高速改扩建工程某标段爆破项目，获得了良好的效果，达到了爆破的目的，文章详细阐述，以供参考；
关键词：公路 石方边坡光面爆破 施工 机场高速 路基 石方爆破 安全 评估
1.爆破工程概况
云南丽江机场高速公路改扩建工程（丽江机场～关坡段）是省道S221线大理至丽江二级公路中的主要路段，是丽江机场至丽江市的唯一通道，是丽江市南通往大理的主要出口,本合同段路基石方开挖地段集中在K11+930～K12+775段是高挖方的路堑地段，最大挖方高度为90多米，在该路段路基左侧边缘外5米不到的地方有一条电站引水渠，现有的大理-丽江一级公路就在线路下面，路基左边线到大丽公路直线距离最近的不到15米，这段大丽公路也是丽江到机场的唯一公路，同时该段边坡陡峭，大多数坡度都在65度以上，如果采用常规的石方开挖方法，必然会对电站水沟和大丽公路造成毁灭性的破坏。因此常规的爆破根本无法满足施工的要求。在征求各方意见后，对该段路基石方采用控制爆破(分段分层的梯段爆破)，即按梯次台阶布置开挖工作面，采用合理的分段起爆程序，以获得质量好、安全可靠、经济合理的爆破。
2.边坡光面爆破施工
本工程所有施工区石质挖方边坡均采用光面爆破施工。
光面爆破的质量目标：半孔痕率在硬岩中不低于80%，在软岩中不低于50%，壁面不平整度小于20cm。爆破参数设计如下：
①炮孔直径
本工程凿岩设备采用直径为90mm潜孔钻，炸药为2号岩石炸药，药卷直径为32mm，及直径为85mm的乳化炸药。因此，炮孔直径以选用90mm为宜，即D＝90mm。
②孔距a的确定
a=（8～12）D=0.9～1.1m 式中：D--深孔直径
③线装药量Q线的确定
Q线=（0.323～0.372）kg/m
④不耦合系数（De）的确定
采用药卷直径为32mm的2#岩石炸药，De=D/d，式中：d药--药卷直径32mm。
De＝90/32＝2.8
⑤堵塞长度（Ld）的确定
Ld＝（12～20）D，取Ld=1.5m。
⑥预裂孔与主爆孔起爆时间间隔的确定及缓冲孔与预裂面的距离（E）
由于本合同段石方开挖计划采用预留保护层（10m以上）的石方爆破开挖方法，因此要求预裂孔起爆要超前预留保护层起爆100ms以上，即：t＞100ms。
缓冲孔至预裂面的距离，经理论分析和我单位公路、铁路以及机场土石方的高边坡施工经验，定为1.5m，即：E=1.5m。
⑦缓冲孔药量的确定
为了保持开挖轮廓的完整，缓冲孔的药量要比主爆孔的药量适当降低，采用1/2的主爆孔药量。
⑧缓冲孔距ah的确定
为了使缓冲孔与预裂面之间的岩体既能得到充分破碎，又能充分保护预裂面，并遵循“多打孔，少装药”的原则，将ah定为2m。
⑨装药结构的确定
对于整个炮孔，其底部的线装量为中段的3～4倍，孔口段的线装药量应根据不同情况酌情减少。对于较完整岩体，在堵塞段以下1.5～3m之间的线装药量为中段的1/2；对风化和较软弱岩体，则为中段线装药量的1/3。
⑩炮孔布置及起爆顺序、起爆方式炮孔布置如“图1-1 炮孔布置图”所示。
起爆顺序及起爆方式：预裂孔先于主爆孔起爆100ms以上，主爆孔排间采用2段外部微差，起爆方式“图1-2 起爆方式”所示。
3.爆破开挖施工方法和顺序
（1）、选择K11+930～K11+960为爆破试验段，从K11+950坡顶向K11+930坡脚爆破开挖，沿纵段方向靠右边坡进行开槽爆破，在右侧形成一个爆破沟槽。一个方向向K11+930开挖施工进出便道，一个方向向K11+960深爆破工作面。分台分层作业，形成爆破沟槽后，逐步向左侧爆破，最后使左边岩石向右侧倾倒，尽量避免左边岩石向大丽公路倒塌和滚石。
（2）、施工顺序如下（1—2 爆破施工顺序图）
1—11 爆破施工顺序图
①1、2、3、4、5、6、7为松动爆破②右边坡为光面爆破
（3）、施工形成流水作业，交错钻孔爆破，每一级台阶沟槽位置采用松动爆破，坡面采用光面爆破。形成沟槽后，挖机跟进清渣，自卸车运出爆破工作面。
（4）、试验段参数确定：经初步计算以及以往类似工程的施工经验，其爆破参数可参照下列数值取用：
①、松动爆破参数
炮眼直径：d= 102mm
梯段高度：H=6-12米
最小抵抗线：w=2.5-3.2m
炮眼间距：a=3.5-4.0m
炮眼排距：b= 3.2-3.5m
炮眼斜度75゜
单位炸药用量q=0.3-0.45kg/m3
②、光面爆破参数
炮孔直径 D＝90mm
孔距aa=（8～12）D=0.9～1.1m
装药量Q线 Q线=（0.323～0.372）kg/m
不耦合系数 De＝90/32＝2.8
堵塞长度 Ld＝（12～20）D，取Ld=1.5m
预裂孔与主爆孔起爆时间间隔 t＞100ms
缓冲孔至预裂面的距离 E=1.5m
缓冲孔药量 采用1/2的主爆孔药量
缓冲孔距ah ah为2m
（5）、我部根据施工条件初步确定由K11+930向丽江和由K12+700向机场两个方向爆破开挖，施工方法和设备将根据爆破试验段及实际石质确定。
（6）、爆破安全参数
1、爆破震动
从爆源到被保护物的距离应保证被保护物不受到爆破振动作用的破坏，这段距离称为爆破地震安全距离。爆破地震安全距离可按下式计算：
根据经验公式计算危险半径Rd=KdαdQ1/3 （m）
式中 Kd——在坚硬致密岩石中取3；在坚硬有裂隙的岩石中取5；在砾石碎石土中取7；在砂土中取8
αd——根据爆破作用指数n确定:n<0.5时取1.2；n=1.0时取1.0；n=2.0时取0.8；n>3.0时取0.7。
Q——爆破炸药重量（公斤）。（0.3-0.45Kg）
工程实际中，更多的情况是爆源与需要保护的建筑物之间的距离R一定，要求在爆破地震振动速度不超过建筑物的地震安全速度的前提下，求算齐发爆破允许的最大装药量或延期爆破药量最大一段的允许装药量。
2、爆破飞石
爆破场地位于山坡上，极易产生爆破飞石，对于飞石距离的计算公式，常用经验公式：
Q=20Kn2w
式中： K为安全系数与地形，风向有关，通常取1.0~1.5，根据地形与不同方向上可能产生的飞石条件而定；
n——爆破作用指数，松动爆破。
W——抵抗线。
在某些要求高的路段，还必须采取如下措施：采用“V”型工作面；预留隔墙和“留靴”等方式。
3、石方爆破，采用草席覆盖。
4、山坡下部(河道上方)做好挡护，阻挡滚石落入河道。
5、施爆过程，切实根据具体情况调整药量和布孔参数，保证良好的堵塞质量，结合微差及压碴爆破保证岩石产生破碎，而有效控制抛掷。
4.爆破效果的评价
4.1、爆破后冲现象
是指爆破后岩石在向工作面后方的冲力作用下，产生矿岩向最小抵抗线相反的后方翻起并使后方未爆岩体产生裂隙的现象，如图1－12所示。在爆破施工中，后冲是常常遇到的现象，尤其在多排孔齐发爆破时更为多见。后翻的矿岩堆积在台阶上和由于后冲在未爆台阶上造成的裂隙，都会给下一次穿孔工作带来很大的困难。
产生爆破后冲的主要原因是：多排孔爆破时，前排孔底盘抵抗线过大，装药时充填高度过小或充填质量差，炸药单耗过大； 一次爆破的排数过多等等。
采取下列措施就可基本上避免后冲的产生：
图1－3 图1－4
露天台阶爆破的后冲现象 露天台阶爆破的根底现象
H一后冲高度，D一后冲宽度
1）加强爆破前的清底（又叫拉底）工作，减少第一排孔的根部阻力，使底盘抵抗线不超过台阶高度；
2）合理布孔，控制装药结构和后排孔装药高度，保证足够的填塞高度和良好的填塞质量；
3）采用微差爆破时，针对不同岩石，选择最优排间微差间隔时间；
4）采用倾斜深孔爆破。
4.2、爆破根底现象
如图1一13所示。根底的产生，不仅使工作面凸凹不平，而且处理根底时会增大炸药消耗量，增加工人的劳动强度。
产生根底的主要原因是：底盘抵抗线过大，超深不足，台阶坡面角太小（如仅为50º～60º 以下），工作线沿岩层倾斜方向推进等。
为了克服爆后留根底的不良现象，主要可采取以下措施：
l）适当增加钻孔的超深值或深孔底部装入威力较高的炸药；
2）控制台阶坡面角，使其保持60º ～75º。 若边坡角小于50º～55º时，台阶底部可用浅眼法或药壶法进行拉根底处理，以加大坡面角，减小前排孔底盘抵抗线。
4.3、爆破大块及伞檐
大块的增加，使大块率比例增大，二次破碎的用药量增大；也增大了二次破碎的工作量，降低了装运效率。
产生大块的主要原因是，由于炸药在岩体内分布不均匀，炸药集中在台阶底部，爆破后往往使台阶上部矿岩破碎不良，块度较大。尤其是当炮孔穿过不同岩层而上部岩层较坚硬时，更易出现大块或伞檐现象，如图1－5所示。
为了减少大块和防止伞檐，通常采用分段装药的方法，使炸药在炮孔内分布较均匀，充分利用每一分段炸药的能量。这种分段装药的方法，施工、操作都比较复杂，需要分段计算炸药量和充填量。根据台阶高度和岩层赋存情况的不同，通常分为两段或三段装药，每分段的装药中心应位于该分段最小抵抗线水平上。最上部分段的装药不能距孔口太近，以保证有足够的堵塞长度。各分段之间可用砂、碎石等充填，或采用空气间隔装药。各分段均应装有起爆药包，并尽量采用微差间隔起爆。
4.4、爆堆形状
爆堆形状是很重要的一个爆破效果指标。在露天深孔爆破时，爆堆高度和宽度对于人员、设备和建筑的安全有重要影响，而且，良好的爆堆形状还能有效提高采装运设备的效率。
爆堆尺寸和形状主要取决于爆破参数、台阶高度、矿岩性质以及起爆方法等因素。
单排孔齐发爆破的正常爆堆高度一般为台阶高度的0.5～0.55倍，爆堆宽度为台阶高度的1.5～1.8倍。
值得注意的是，当采用多排孔齐发爆破时，由于第二排孔爆破时受第一排孔爆破底板处的阻力，常常出现根底。第二排孔爆破时，因受剧烈的夹制作用，有一部分爆力向上作用而形成爆破漏斗，底板处可能出现“硬墙”。
还应注意，某些较脆或节理很发育的岩石，虽然普氏坚固性系数较大，选取了较大的炸药单耗，即孔内装入炸药较多，但因爆破较易，使爆堆过于分散，甚至会发生埋道或砸坏设备等事故。遇到这类情况时应当认真考虑并选择适当的参数。
参考文献
[1] 肖滨.公路软基处理新技术——爆炸抛石挤淤[J]. 公路工程. 2007(06)
[2] 李卫平,陈国城. 近村庄石质路堑爆破施工方法[J]. 中南公路工程. 2005(03)
论文作者:覃文明
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/11
标签：药量论文; 炸药论文; 台阶论文; 光面论文; 丽江论文; 根底论文; 岩石论文; 《基层建设》2017年1期论文;