劉國(guó)亮
(山西路橋第二工程有限公司,山西臨汾 041000)
根據(jù)吉河高速ZB1合同段LJ12分部石質(zhì)路塹開挖施工情況,不斷摸索和總結(jié)出石質(zhì)路塹邊坡光面爆破技術(shù)。我標(biāo)段共有挖石方3 800 000 m3,最大挖深高度為110 m,該段路基10%為軟石,90%為次堅(jiān)石地質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察,該堅(jiān)石節(jié)理發(fā)育較亂,又夾有部分砂巖,開挖采用光面預(yù)裂爆破進(jìn)行開挖。該段石質(zhì)路塹開挖被總監(jiān)辦樹為標(biāo)準(zhǔn)化施工示范點(diǎn),同時(shí)在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行首件工程公示,制定石質(zhì)路塹開挖作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為整個(gè)吉河高速石質(zhì)路塹開挖施工質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)。
石質(zhì)路塹邊坡施工工藝見圖1。
圖1 工藝流程圖
布孔要堅(jiān)持大孔距小排距原則,并與設(shè)計(jì)最小抵抗線成正比??蓡闻叛郏部啥嗯叛鄄伎???孜辉O(shè)計(jì)參數(shù)表如表1所示,邊坡孔位布置圖見圖2。采用90 mm鉆孔為:
孔距a=D/n(D為炮眼直徑,n=6~10,巖石堅(jiān)硬取大值);
排距 b=(0.8~0.9)×D ×KS(KS取25~45)。
表1 孔位設(shè)計(jì)參數(shù)表
光面層厚(光爆孔抵抗線):W=a/m(m=0.5 ~1.0,軟巖為0.5 ~0.8、硬巖0.8 ~1.0)。
炮孔長(zhǎng)度 L及超深 h:L=H/sinα+h;h為超挖深度,取 H(0.05 ~0.1),H 為臺(tái)階高度。
超挖深度的作用是為了降低裝藥中心有利于底盤的阻力,使爆出的底板比較平整。
根據(jù)巖石性質(zhì)變化,隨時(shí)調(diào)整孔距和排距。
圖2 邊坡孔位布置圖
根據(jù)最小抵抗線計(jì)算裝藥量,炸藥爆炸是球面等量向外擴(kuò)張。爆轟波只沿著最小抵抗線方向釋放,因此裝藥量要根據(jù)最小抵抗線準(zhǔn)確計(jì)算。裝藥數(shù)量參數(shù)表見表2。裝藥密度 Q=1/4 000πd2(ρ0/m2)。其中,ρ0為炸藥密度,g/cm3;m 為不耦合裝藥系數(shù),為炮眼直徑與裝藥直徑的比值。炮孔堵塞長(zhǎng)度:Ld=20D~25D;q為單位體積耗藥量,kg/m3,路塹上部取 0.25 ~0.32,下部取0.3~0.39。根據(jù)爆破巖石層理結(jié)構(gòu),隨時(shí)調(diào)整裝藥指數(shù)。
表2 裝藥數(shù)量參數(shù)表
露天深孔臺(tái)階爆破中,常用的裝藥結(jié)構(gòu)有:1)連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu);2)分段裝藥結(jié)構(gòu);3)孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu);4)混合裝藥結(jié)構(gòu)。根據(jù)巖體性質(zhì)90 mm孔采用孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu)。裝藥結(jié)構(gòu):采用間隔一定距離的藥串結(jié)構(gòu),即縱向空氣間隔裝藥。在孔口2 m左右不裝藥,進(jìn)行堵塞。堵塞段以下1 m~2 m處線裝藥密度為設(shè)計(jì)的1/2。藥卷參數(shù)見表3,邊坡光爆裝藥及起爆示意圖見圖3。
表3 藥卷參數(shù)表
圖3 邊坡光爆裝藥及起爆示意圖
孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1)提高了炮孔內(nèi)藥面高度,減少了孔口部位爆后大塊度;2)降低了爆炸沖擊波的峰值壓力,減少了炮孔周圍巖石的過粉碎;3)巖石受到空氣沖擊波的作用后,還受到爆破氣體所形成的壓力波和來自孔底的反射波作用,當(dāng)這種二次應(yīng)力波的壓力波超過巖石的極限破裂強(qiáng)度時(shí),巖石的微裂隙將得到進(jìn)一步的擴(kuò)展;4)延長(zhǎng)了應(yīng)力波在炮孔內(nèi)的作用時(shí)間,沖擊波作用于孔底后,又返回到空氣間隔中,進(jìn)行多次沖擊作用,使應(yīng)力場(chǎng)得到增強(qiáng),也延長(zhǎng)了應(yīng)力波在巖石中作用時(shí)間的3倍~5倍,可使爆轟波在孔內(nèi)充分利用,既節(jié)約了炸藥,又提高了爆破功效。
1)采用人工裝藥,上部用炮泥進(jìn)行堵塞,堵塞長(zhǎng)度按(0.75~1.0)W進(jìn)行控制,如炮孔有水無法吹干時(shí),采用防水炸藥或其他防水措施。2)鉆眼前需要對(duì)邊坡巖層的產(chǎn)狀、地形和周圍的環(huán)境進(jìn)行詳盡的調(diào)查,并進(jìn)行必要的試驗(yàn),確保方案的可行性。3)對(duì)臺(tái)階面邊沿的炮孔,最小抵抗線不得小于鉆爆設(shè)計(jì)規(guī)定的值,以防最小抵抗線方向出現(xiàn)飛石,炮眼深度不能小于抵抗線。選擇炮眼位置時(shí),避免穿過巖石的層理與裂縫,以免起爆時(shí)氣體沿縫隙漏出。4)裝藥時(shí),定量定位,防止卡孔;回填堵塞材料選取有一定濕度的黏土,為防止卡孔,可分多次回填,邊回填邊用木制炮棍搗實(shí),禁止使用鐵棍搗固。5)對(duì)地形的斜坡或平地,有計(jì)劃地進(jìn)行改造,使前次爆破為后次爆破創(chuàng)造兩個(gè)或多個(gè)臨空面。
1)路塹開挖邊坡允許偏差和檢驗(yàn)指標(biāo)見表4。
表4 路塹開挖邊坡允許偏差和檢驗(yàn)指標(biāo)
2)路塹邊坡不得有松石,路基邊線直順,曲線圓滑。
3)坡面應(yīng)平整且穩(wěn)定無隱患,中硬質(zhì)巖石邊坡不平整處最大間隙不應(yīng)超過15 cm。檢驗(yàn)數(shù)量:沿線路縱向每100 m檢驗(yàn)5處。
4)高邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè),在地質(zhì)變化段采用爆破開挖時(shí),嚴(yán)格控制爆破用藥量。