浅谈长距离大断面深沟槽高边坡爆破施工技术(最终版).docx

浅谈长距离大断面深沟槽高边坡爆破施工技术

李正壮

中铁十六局集团第二工程有限公司

摘要：倒虹吸管道是一种立交水工建筑物，多在管道穿越山谷、河渠、洼地和其他固有建筑物时所用，是长距离、跨流域引水工程中的重要建筑物。西水东引二期输水工程Ⅳ标为倒虹吸沟槽开挖作业，由于倒虹吸沟槽较深，开挖距离长，左右岸坡基岩裸露，岩性为泥盆系中统阿勒泰组花岗片麻岩，岩层地质复杂，爆破开挖难度大，本文依据新疆某引水工程中的倒虹吸沟槽开挖工程为实例，总结爆破开挖的关键性技术及注意事项，为类似工程提供经验。

关键词：沟槽开挖岩层地质复杂爆破开挖施工技术

1工程概况

沟槽爆破具有自由面少，夹制作用大，炸药单耗高的特点，还容易爆破飞石和爆破振动危险。过去，沟槽爆破通常使用传统的小直径爆破孔。虽然可以减少爆破危险，但钻孔数量大，劳动强度高，施工效率低。西水东引二期输水工程克木齐倒虹吸段，沟槽开挖长度1500m，石方开挖量47.8万m3，克木齐工区跨越克木齐河，为剥蚀构造低山丘陵地貌。克木齐河两岸地形起伏大，相对高差约20m，地表基岩多裸露，陡坡段地形坡度35～60°。岸坡基岩多裸露，岩性为泥盆系中统阿勒泰组花岗片麻岩，中厚层状，强风化层厚度3～5m，弱风化层厚度8～10m。克木齐倒虹吸工程开挖深度10～23m，开挖底宽可达22.6m，基础位于弱风化～新鲜基岩内，基岩强风化层开挖边坡1:0.5～1:0.75，弱风化基岩开挖边坡1:0.3～1:0.5。由于地形地质极为复杂，严重影响爆破效果。

2爆破方案设计

倒虹吸线路山体开挖根据岩体部位、岩石特性、设计要求等，挖深不超过5米的石方段采用浅孔光面爆破，超过5米的石方段采用松动爆破为主、预裂爆破辅助的台阶爆破。爆破试验采用以下爆破方式：深孔松动爆破、边坡预裂爆破、浅孔松动爆破。

2.1深孔松动爆破

2.1.1钻爆参数

松动爆破的爆破参数主要包括台阶高度、底盘抵抗线、爆破直径、孔间排距、炮孔超深、孔深、炮孔填塞长度及爆破后堆石料粒径等,根据现有的KG920B型露天潜孔钻车,孔径为90mm。

孔深L计算公式为:

H—梯段高度

h—超深

超深h可按经验公式计算:

W1—底盘抵抗线

底盘抵抗线可按经验公式确定:

底盘抵抗线：强风化为3.5m,弱风化为3.0m。

孔距a和排距b按下列关系式确定:

M—密集系数,数值一般取0.8～1.4,在较大孔间距爆破中取2～4或者更大。每孔装药量所能担负的破岩体积或单位孔深的面积s有关。

一般取a=1.25b，因此可以根据上述参数计算排距b。

堵塞度长L按下列经验公式选取:

单排或多排孔爆破时,第一排孔的装药量Q(kg)按下式进行计算:

多排爆破时，从第二排孔开始,以后每一个排孔装的每个排孔装药量按下式计算:

K—克服前排孔岩石阻力的增加系数,一般取1.1～1.2。

2.1.2钻孔形式：深孔爆破采用垂直炮孔，在倒虹吸边坡处根据坡率采用倾斜孔。

2.1.3布孔：本爆破工程以垂直孔与倾斜孔相结合。

图一炮孔布置示意图

根据施工现场实际情况,深孔梯段试验参数组合:孔深5～10m,超深600mm,孔距2～3m,排距2.5～3.5m,堵塞长度3.0m,强风化岩石单耗量0.30kg/m3,弱风化岩石单耗量0.4kg/m3。

2.2浅孔松动爆破

2.2.1适用范围

当石方开挖接近边坡坡面2～5m时，采用浅孔松动爆破方法。

2.2.2炮孔形式

炮孔分布：沿边坡设计放样线，打一排1：1的斜孔（光爆眼），炮孔间距根据地质情况现场确定。一般为E＝0.8～1.0m（或间距0.4～0.5m打一排孔时，每隔一个装药，中间形成导向眼），再选定光爆层的厚度W1（最小抵抗线），其光面爆破孔的密集系数用字母K表示：即K＝E/w。K值的大小与爆破的平整、效果有很大关系，一般K＜1，通常k＝0.8左右为最佳。根据w的确定再按照规定钻孔布眼。

2.3边坡预裂爆破

边坡预裂爆破宜采用预裂爆破，可与主体开挖爆破同时完成。预裂爆破方法是在设计的岩体开挖面与主爆破孔之间布置一排预裂爆破孔，使预裂爆破孔在主爆破孔前引爆50～150ms，从而使岩石沿着设计的开挖面破裂，通过裂缝形成1～2cm欲裂孔隙，爆破完成后，岩石开挖面将形成所需的轮廓尺寸针对本工程项目，预裂爆破是松动爆破的一种辅助工艺，预裂炮孔是先成型后才进行松动爆破，预裂爆破的特点为：

2.3.1保证预裂岩体应有的稳定性

2.3.2实现岩石开挖面轮廓的平整；

2.3.3使爆破保留区达到减震的目的。

预裂孔先爆,超前50ms以上,其爆破参数主要有孔径、孔距、装药结构、线装药密度、堵塞长度等；底部装药量适当增加，上部适当减少装药,且孔口做好堵塞；预裂面与最近的一排主爆孔之间的距离为主爆孔间距的一半,并减少装药量。

根据现场实际情况边坡预裂爆破试验的参数