边坡预裂爆破施工技术

边坡预裂爆破施工技术

张纯良

中铁十四局集团第二工程有限公司 山东省泰安市 271000

摘要：随着近年来公路铁路建设，水利水电建设，核电建设以及矿山开采的不断发展，爆破行为越来越多，爆破施工的技术与工艺要求越来越高，近10年来，有侧向临空面的预裂爆破技术在大抵抗线或高约束部位的边坡岩体开挖中获得广泛运用。

关键词： 边坡 岩体开挖 预裂爆破

1 工程概况：

洛宁抽水蓄能电站位于河南省洛阳市洛宁县城东南的涧口乡境内，工程区位于熊耳山北坡，北临洛河河谷，地形受白马涧、大鱼沟、赵沟及东沟各级支流影响，河谷狭窄，切割深、比降大，属中低山侵蚀地貌。区域内出露地层较多，岩石多样，路线区主要出露的基岩地层主要为燕山晚期花岗岩类侵入岩体。

2 爆破参数

2.1 孔距与孔深

1)预裂孔孔距一般为：a₁=(7～12)d,（d>60mm）；a₁=(9～14)d,（d≤60mm）；一般 a₁ 取 70--120cm，d为孔径大小，路堑边坡明挖爆破中孔径为70-150mm，孔径大时取小值，孔径小时取大值，围岩完整坚硬时取大值，软弱破碎时取小值。孔距的大小与围岩情况关系很大，完整坚硬的围岩，孔距 1m，甚至 1.5～2m，也能获得较好的预裂效果，但在破碎的岩石中，特别在明显的构造和节理裂隙发育的岩体中，预裂孔孔距不能太大，一般而言不超过 1m。预裂孔应比主爆孔超钻一定深度，超深值不宜小于30 倍主爆孔药卷直径。一般取 1—2m。孔深较大时取大值，孔深较小时，取小值。任何孔的钻孔深度都不能超过建基面，要预留保护层进行保护层开挖。其中，预裂孔孔底距离建基面不宜小于 50cm，台阶爆破钻孔不宜钻入预留的保护层内。

2)预裂爆破中主爆孔起到主体部位的开挖爆破，主爆孔孔距a₂与岩石特性、炸药性质、装药情况、开挖坡面平整度要求和孔径大小有关。常用的预裂爆破的孔排距（Ⅱ--Ⅲ类围岩），为：主爆孔排距b₂=3m，a₂=2.5m。缓冲孔孔距a₃=1.5m，到预裂面距离b₃=1.5m。主爆孔钻孔深度至建基面，缓冲孔钻孔深度距建基面一般预留1.5-2.5m保护层，主体部位爆破完成出渣后再进行保护层的开挖爆破。孔位布置图如下所示：

a₁ 预裂孔孔距；a₂ 主爆孔孔距；b₂ 主爆孔排距；a₃ 缓冲孔孔距；b₃ 缓冲孔距预裂面距离

钻孔示意图如下所示：

2.2 装药结构和单孔装药量

2.2.1 预裂孔的不耦合装药与线装药密度

1）为了使预裂缝处的岩体不致于在爆破过程中遭受破坏，预裂孔一般采用间隔不耦合装药。不耦合系数＞2（2-4）(炮孔直径与药卷直径的比值)，一般采用低爆速与低猛度 炸药。路堑边坡预裂爆破中炮孔直径孔径＞60mm，药卷常用直径为32mm的乳化药卷。 预裂孔的装药结构分为四段，孔底段（加强），正常段（间隔）、孔口段（减弱）、堵塞段。

2）线装药密度是单位长度炮孔的平均装药量，全孔药量除以炮孔总长度作为线装药密度。预裂爆破的装药量计算方法主要分理论及算法和半经验半理论法。在我国，以长江科学院等单位提出的半经验半理论预裂爆破装药量计算公式运用更为广泛。

3）孔底药量加强：由于炮孔孔底存在夹滞作用，故孔底装药量要适当增加。孔底药量加强范围 0.5～1.5m 范围内，药量的增加到正常线装药密度的 1～5 倍（孔深≤5m，增加 1-2 倍；孔深=5-10m，增加 2-3 倍；孔深≥10m，3-5 倍，岩石硬时，取大值；岩石软时，取小值）。

4）均匀装药段：该段一般为轴向间隔不偶合装药，并要求沿孔轴线方向均匀分布。轴向间隔装药须用导爆索串联各药卷起爆。为保证孔壁不被粉碎，药卷应尽量置于孔的中心。国外一般用炮孔中心定位器定位,国内一般是将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。距离孔口附近设置减弱装药段，其线装药密度取正常装药段的一半。

5）堵塞长度：堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间，且保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗。堵塞过短而装药太高，有造成孔口成为漏斗状的危害，过长的堵塞和装药过低则难以使顶部裂隙贯通。堵塞材料采用粘土或沙子进行堵塞，预裂孔堵塞长度不小于1.5m。

2.2.2 炸药单耗与主爆孔和缓冲孔单孔装药量

主爆孔与缓冲孔采用孔内连续装药的结构方式，其单孔装药量取决于炸药爆炸时气体对外做功时影响的体积，爆出的单位体积岩石所用的炸药量称为炸药的单耗。它是路堑边坡爆破中一个重要参数。不同岩石种类的炸药单耗见下表：

3 起爆网络

起爆网络需要考虑的因素：

1）安全可靠，便于操作，成本低廉，有较好的经济效益。

2）具有多分段，满足控制单响药量的要求。

3）不出现重段或串段现象，根据规范要求，预裂孔至少提前随后的主爆孔 75ms 先响。

起爆网络方式：孔内微差网络、孔外微差网络、 孔内外微差网络、电子起爆网络。根据实际需要选择相应的起爆方式。

4 结论

预裂爆破是一种能够很好保证岩体的爆破施工方法，经过预裂爆破，开挖区被挖走，而保留区壁面相对十分稳定完整光滑,能减少不必要的开挖，并且减少或避免喷锚支护的费用,能保证被保护岩体减少或不被损坏，增加了边坡的稳定性。

参考文献：

[1]高东胜.高边坡路堑光面预裂爆破施工技术研究[J].四川水泥,2016(11):32.

[2]王文栋.铁路路堑高边坡石方施工中的预裂爆破技术[J].工程建设与设计,2019(17):184-186.