陡峭高邊坡上的控制爆破施工

劉寶永 孫軍

（中國電建市政建設(shè)集團有限公司）

關(guān)鍵詞：硬度系數(shù)　松動爆破　光面爆破

1 工程概況

1.1 工程地形地貌和地質(zhì)狀況

阿爾及利亞德拉迪斯大壩是一座黏土心墻堆石壩，最大壩高76m，其右壩肩至壩基最低處地勢平緩，左壩肩至壩基最低處地勢陡峭。黏土心墻沿壩軸線方向在左壩肩的設(shè)計坡度上部為1∶1.5，下部為1∶1.7，黏土心墻平均垂直坡面設(shè)計開挖深度3.5m；灌漿廊道垂直坡面方向設(shè)計開挖深度5.3m，底寬3.45m，兩側(cè)邊墻坡比1∶0.3，山體表土平均厚度在0.5～1.0m左右，需開挖石方約4500m³。

整個壩區(qū)石方多為泥質(zhì)沉積巖，包含黏土巖、石灰?guī)r、頁巖等，部分位置裂隙發(fā)育，較松軟的黏土巖硬度系數(shù)f=0.8～3，較堅固的石灰?guī)r硬度系數(shù)f=4～6。

1.2 工程難點

陡峭的壩坡上布置施工便道比較困難且需要的工作量很大，而標價中石方開挖的價格相對較低，所以爆破及棄運石方不能通過便道拉運的方式實現(xiàn)。壩坡開挖深度內(nèi)的巖石裂隙發(fā)育，硬度系數(shù)不一也是控制爆破實施的難點之一。所幸爆破范圍300m以內(nèi)無住戶及公共設(shè)施和建筑物，不用考慮爆破地震波帶來的危害。

2 爆破開挖方案

（1）鑒于左壩肩地形陡峭，布置施工便道需要很大的填筑方量，代價高昂，經(jīng)討論決定采用不設(shè)置施工便道的開挖方案。將開挖后的棄料用一臺3m³反鏟由內(nèi)到外逐次翻運至壩坡坡面一側(cè)，形成設(shè)計開挖面后再將棄料翻運至坡下，形成第一個開挖平臺。平臺形成后在平臺上操作下一個工作面的爆破及開挖作業(yè)，按照上述方法用反鏟由內(nèi)向外翻運棄料至坡面一側(cè)后形成第二個開挖平臺。再在第二個平臺上實施爆破及開挖作業(yè)形成第三個開挖平臺，逐次循環(huán)向下推進，到達壩基后再用自卸車拉運至棄料場。

（2） 黏土心墻寬度在10～50m不等，大體積石方采用松動爆破，心墻外邊緣有坡比、體型要求的部位及灌漿廊道的開挖采用光面爆破以保證開挖斷面符合設(shè)計尺寸。

（3）爆破采用閉合回路毫秒微差電起爆網(wǎng)絡(luò)，嚴格控制裝藥量，理論計算后做爆破試驗調(diào)整。

（4）一臺3m³反鏟及一個破碎錘配合開挖，爆破采用一臺阿特拉斯XRHS836空壓機驅(qū)動一臺CM351鉆機鉆孔，鉆孔直徑110mm。

（5）爆破開挖施工工藝流程：測量放線→標定炮孔位置→鉆孔→炮孔檢查→裝藥→封堵聯(lián)網(wǎng)→布置警戒→信號起爆→處理瞎炮→解除警戒→反鏟翻運形成平臺。

3 黏土心墻基礎(chǔ)松動爆破

3.1 布孔

黏土心墻基礎(chǔ)開挖采用松動爆破。由于巖石臨空面在坡面一側(cè)，最小抵抗線方向也選取在有臨空面的這一側(cè)，從有臨空面的一側(cè)開始三角形布置孔位，一排為一個段位。如果排數(shù)較少，也可采用間隔段位。靠近臨空面一側(cè)的小的段位先起爆，遠離臨空面的大的段位后起爆。黏土心墻基礎(chǔ)開挖松動爆破布孔見圖1。

3.2 孔網(wǎng)參數(shù)

鉆孔深度依據(jù)開挖平臺斷面的高程與同一樁號下的黏土心墻設(shè)計高程之差確定，在開挖平臺較為平整的情況下，每列的孔深為一等差數(shù)列。單孔深度H=同樁號下平臺高程H_平-同樁號下黏土心墻設(shè)計高程H_設(shè)+爆破超深h。為保證爆后不留殘底，根據(jù)巖石硬度系數(shù)爆破超深h取0.2m。根據(jù)公式及爆破試驗選取孔距a、排距b、最小抵抗線w等參數(shù)。松動爆破參數(shù)見表1。

3.3 裝藥

根據(jù)當?shù)毓?yīng)情況，炸藥采用250g硝化炸藥，引爆雷管采用1～12段位毫秒微差電雷管。根據(jù)巖石硬度情況松動爆破選取單耗量q=0.3～0.4kg/m³，單孔裝藥量根據(jù)公式Q=qabH確定。

3.4 聯(lián)網(wǎng)封堵

根據(jù)孔位數(shù)量初步測算電阻，再確定采用串聯(lián)還是并聯(lián)的電路連接方式，孔深較大處采用加長腳線連接。腳線連接完畢后應(yīng)立即開始封堵。首先用炮棍將揉成一團的紙或者塑料泡沫塞入孔內(nèi)至炸藥上方，接著下封堵物。封堵物采用黏土和細沙的混合物，控制好含水量。大致上，最優(yōu)含水量的判斷方法是用手把握時能成型，松開手后混合物還能保持形狀不散碎。封堵時注意不要破壞腳線的連接。封堵的深度為2～2.5m。

4 灌漿廊道基礎(chǔ)光面爆破

4.1 布孔

為達到體型設(shè)計尺寸要求，灌漿廊道基礎(chǔ)開挖采用光面爆破，中間設(shè)掏槽孔，兩側(cè)依設(shè)計邊線預(yù)留20cm保護層設(shè)光爆孔，中間掏槽孔至兩側(cè)光爆孔所用起爆雷管段位依照從小到大跳段位布置原則。灌漿廊道基礎(chǔ)開挖光面爆破示意圖見圖2。

4.2 孔網(wǎng)參數(shù)

中間掏槽孔方向沿垂直設(shè)計坡面法線方向布置，孔深H采用灌漿廊道基礎(chǔ)設(shè)計開挖深度。側(cè)掏槽孔方向按設(shè)計黏土心墻坡面法線方向且平行灌漿廊道設(shè)計側(cè)壁邊坡布置，灌漿廊道側(cè)壁邊坡坡比為1∶0.3，經(jīng)三角函數(shù)換算得與黏土心墻坡面法線方向夾角73°。鉆孔時可用按照角度要求制作的一把靠尺再用線墜配合以便控制鉆機的鉆入角度。兩側(cè)光爆孔按設(shè)計黏土心墻坡面法向且平行灌漿廊道側(cè)壁邊坡與法向夾角73°布置；光爆層的厚度取10～20倍孔徑，裂隙發(fā)育的部位取小值；孔距取0.75～0.9倍光爆層厚度，裂隙發(fā)育部位取小值；根據(jù)公式及爆破試驗選取孔距a、排距b、最小抵抗線w等參數(shù)。光面爆破參數(shù)見表2。

4.3 裝藥

光爆孔采用徑向不耦合裝藥，根據(jù)當?shù)厍闆r采用單根250g直徑32mm的小藥卷硝化炸藥，不耦合系數(shù)2.35。裝藥時把藥卷綁扎在竹竿或者蘆葦上裝入炮孔內(nèi)，根據(jù)裝藥的線密度計算藥卷之間的間距，使炸藥藥量均勻分布在竹竿或者蘆葦上，導(dǎo)爆索連接傳爆，一排光爆孔用一根導(dǎo)爆索連接在一起，用同一段位的電雷管引爆，線裝藥密度根據(jù)巖石強度及爆破試驗選取250g/m,孔底加大裝藥量，取2倍線密度。

4.4 聯(lián)網(wǎng)封堵

光爆孔采用導(dǎo)爆索連接，毫秒微差電雷管引爆，閉合回路串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。光爆孔封堵段的作用是延長爆生氣體的作用時間且保證孔口段只出現(xiàn)裂縫不出現(xiàn)爆破漏斗，與松動爆破封堵相同，需要裝藥完成后立即開始封堵，先裝入紙團或者塑料泡沫起固定作用，再裝封堵物，封堵長度取1.5m。封堵時注意不要破壞導(dǎo)爆索的連接。

5 爆破安全措施

（1）起爆前計算爆破拋擲物的飛行距離，放大一定系數(shù)后確定警戒線的范圍，確保警戒區(qū)在爆破時間內(nèi)沒有行人或者車輛。為減少爆破拋擲物，爆破施工時采用草袋覆土覆蓋炮孔。

（2）如果周圍100m內(nèi)有民居或者別的設(shè)施需要進行保護，還需計算地震波的危害范圍，計算控制好最大一段裝藥量。

（3）電雷管腳線要防止與地面摩擦，一定要輕拿輕放。在預(yù)計放炮時間里，注意天氣預(yù)報，決不能在雷雨或者低云天氣里進行爆破施工作業(yè)。

（4）銷毀處理完的瞎炮或者多余的炸藥時，一定注意檢查要做銷毀處理的材料里面是否有電雷管，電雷管和炸藥一定不能同時銷毀。電雷管集中用腳線連接后找合適的地方電起爆處理，炸藥和導(dǎo)爆索等其他火工材料如果要銷毀可以依據(jù)材料的特性選擇燒毀或者其他處理方式。

6 經(jīng)驗總結(jié)

（1）找好臨空面，選擇好最小抵抗線的方向，對松動爆破的效果至關(guān)重要。

（2）邊坡光面爆破能比較好地保存設(shè)計體型，合理的炮孔布置和裝藥是獲得良好光爆效果的可靠保證。采用閉合回路毫秒微差電起爆網(wǎng)路，能提高起爆可靠性。適當增大炮孔間距，即增大炮孔密集系數(shù)，再配以合理的微差起爆順序，可顯著改善爆破效果。

（3）在風(fēng)化程度較高且松散的巖石中，除理論計算確定裝藥量及各爆破參數(shù)外，還需依據(jù)爆破試驗來對各爆破參數(shù)進行調(diào)整。根據(jù)巖石性質(zhì)，調(diào)整好炮孔密度，分層裝藥，加強填塞和封堵，在保證安全的前提下適當增加裝藥量。

（4）有條件時，應(yīng)進行爆破震動效應(yīng)的實測，以便提供更為可靠的安全保障。

7 結(jié)語

按照上述爆破方案，松動爆破在爆破后巖石面平行臨空面方向鼓起，沿爆破同段位方向形成一道道翻起的裂縫，外拋量很小，反鏟能輕松將石方裝運上車。灌漿廊道光面爆破因為巖石巖性及裂隙發(fā)育，雖然半孔率只有20%左右，但做到了巖石挖裝方便且基本完好地保存了設(shè)計體型，個別區(qū)域存在的欠挖的情況可以人工二次精修。