預裂爆破技術在軟巖地質邊坡中的應用

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預裂爆破技術在軟巖地質邊坡中的應用

王清華，顏亮

（中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇島066000）

摘要：

在軟巖地質邊坡中，采用預裂爆破技術可有效保證邊坡的完整性和穩定性。鑒于此，對柬埔寨某公路越嶺段高邊坡

采用的預裂深孔爆破技術進行了分析，介紹了關鍵的施工環節，總結了施工經驗，取得了較好的施工效果，可為其他類似工

程提供參考。

關鍵詞：

軟弱地質邊坡；爆破網絡設計；裝藥結構

中圖分類號：文獻標識碼：

U416.112B

0引言

在路基工程石方開挖爆破施工時，通常采用邊坡爆破

技術，即事先沿設計開挖輪廓線爆破輪廓炮孔，形成裂

縫，再起爆輪廓范圍內的炮孔爆落巖石。采用邊坡預裂爆

破后，在山體石方中形成一條預定貫穿裂縫，在主體石方

爆破時能吸收或反射應力波，有屏蔽效果，可有效減少主

爆孔爆破對需保留巖體的破壞，提高邊坡的穩定性。

1

0

1

0

1∶1

預裂孔

2

緩沖孔

333

主爆孔

原地面坡線

設計邊坡線

1∶1

1工程概況

柬埔寨某公路越嶺段新建路段，地處原始森林山嶺

區，地勢起伏大，其中高邊坡工點位于原始森林斜坡上，

以曲線沿山腰展線，線路縱坡比為7.0%，邊坡全長290m，

最大開挖高度為60.5m，中心最大挖深為18.11m。結合地面

調繪與勘探結果，邊坡頂部約1.7m為坡積粉質黏土和全風

化砂質泥巖，其下為強風化砂質泥巖，再向下為強~中風化

砂巖，最下面為中風化砂質泥巖，巖層結構面逆坡體方向

傾斜，砂巖堅固系數等級f=8，石方開挖量約為10萬m。

3

圖1炮孔剖面示意圖（m）

爆破方法，制定爆破方案。不同爆破技術有不同的技術參

數，包括：排距、孔距、孔徑和孔深等鉆孔參數；藥包直

徑和密度、裝藥長度、裝藥間隔等裝藥參數；起爆段數、

各段之間時差、傳爆長度及爆破范圍等爆炸參數；裝藥系

數、不耦合系數、炮孔密集系數等量綱為一的參數；相對

威力系數；與管理有關的參數等。通過現場試驗結合實際

經驗來調整并確定布孔間距和裝藥結構等爆破參數。

3.1邊坡預裂爆破參數

（1）鉆孔機具：開山GL940A露天潛孔鉆車。

（2）鉆孔直徑：11.5cm。

D

（3）鉆孔間距：孔距a一般為8D~12D。故孔距應為

a

0.92~1.38m。按有關規定，強風化巖石的鉆孔間距為

a

80cm，弱風化、微風化巖石的鉆孔間距為100cm。本工

a

程中，取100cm。

a

（4）臺階高度：10m。

H

（5）線裝藥密度：是指預裂孔的每米裝藥量，單位

Q

為g/m，堵塞長度除外。影響預裂爆破參數的因素復雜,很難

從理論上推導出嚴格的計算公式。為了獲得滿意的欲裂爆

破效果，采用三峽工程施工總結出的經驗公式進行計算：

[2]

30.53

Q=3(Da)δ

壓

=3×(11.5×100)×80=438(gm)

2

，取450g/m。

式

11

1

2施工方案

根據現場實際情況，結合實踐經驗，選用采用永久邊

坡預裂爆破與主體石方深孔爆破孔外微差毫秒延時控制爆

破相結合的方法進行爆破。從上至下分層依次開挖。邊坡

設計為臺階狀，每級高10m，邊坡坡率為1∶1.5~1∶0.75，

邊坡平臺寬2~5m，部分邊坡坡度較大，給預裂鉆孔施工造

成很大困難。邊坡預裂孔采用開山GL940A露天潛孔鉆車按

設計坡度進行鉆孔，主體石方主炮孔鉆垂直孔。圖1為炮孔

剖面示意圖。

[1]

3爆破參數設計

首先需要認識到：巖石越硬、越完整、風化程度越

弱，則單耗越高；使用的炸藥威力越小，則單耗越高；堵

塞越差，則單耗越高。應根據地質環境和巖石硬度，選擇

中：為炮孔的線裝藥密度（g/m）；為鉆孔直徑（cm）；

QD

δ

壓

為巖石極限抗壓強度（MPa）；為炮孔的間距（cm）。

a

收稿日期：2017-12-19

作者簡介：王清華（1983—），男，工程師，從事公路和橋梁工程施工工作。

29

總464期

2018年第14期（5月中）

（6）藥卷直徑：采用藥卷直徑為32mm的巖石乳化防止地表水或異物落入孔內造成塌孔堵塞。

?

炸藥。

（7）裝藥結構：采用竹片、導爆索串聯間隔不耦合

裝藥。

（8）底部加強段裝藥長度為1~1.5m，由于炮孔底部的

夾制作用，一般底部藥量可增加2~3倍（本工程取1350g/

m），頂部空孔長度為1.5m。

（9）堵塞長度：根據經驗，預裂爆破的堵塞長度一

L

般取孔徑的12~20倍（本工程取1.2m）。

（10）不耦合系數：根據經驗取3.28。

3.2深孔梯段爆破參數

（1）鉆孔機具：開山GL940A露天潛孔鉆車。

（2）鉆孔直徑：11.5cm。

D

（3）根據爆破經驗和地質資料初步擬定：孔距

a=3.0b=2.5

，排距，底盤抵抗線=2.5m。

W

（4）臺階高度：10m。

h

（5）巖石的堅硬度系數為7~8。單位耗藥

量。

g=0.43kg/m

3

（6）超鉆孔深

h

1

（7）堵塞長度取12倍孔徑，即

=0.2W=0.5m

()

h

。

2

=1.38m

()

。

4爆破網絡設計

為了保證預裂爆破的質量，同一預裂面的預裂爆破孔

應盡量同時爆破，并保證不會因爆破地震效應而產生危

害。一般是10~15孔作為一組，各組由毫秒塑料導爆管分段

并聯。裝藥、堵塞完成后，按照爆破設計進行網路連接，

并用絕緣膠布包好接頭。當預裂孔和主爆孔組成同一網路

[3]

起爆，預裂孔應比第一排主爆孔提前85~100ms起爆。主爆

孔使用非電毫秒雷管控制起爆順序，起爆使用YJGN—1000

型萬能起爆器。

5預裂爆破施工

5.1施工現場清理及測量放線

該段邊坡位于曲線上，采用單孔測量精確定位，以

保證預裂面準確，因為測量放線的精度直接影響到預裂

爆破的效果。有的孔位于巖石表面破碎處，要求用風槍

或風鎬將巖石開挖至新鮮面后再放樣點位，確保鉆機定

位準確，以保證成孔合格率。每個孔位必須放樣方向線

且記錄原地面標高，計算出鉆孔深度，給孔位編號并記

錄測量數據。

5.2鉆孔

預裂爆破孔位放樣采用天寶R8型GPS，根據邊坡開口

線偏距、原地面標高，按坡比計算孔位和鉆孔深度。因邊

坡坡比為1∶1.5~1∶0.75，潛孔鉆鉆孔前，鉆桿要斜打，采

用坡度羅盤儀與潛孔鉆機上的角度尺來控制坡比，并調整

下鉆方向，鉆進30cm和1m時各復核一次鉆桿水平夾角和

線路中線角度，確保成孔精度。鉆孔完成并經檢查合格

后，用編織袋或木塞將孔口塞緊，蓋土封頂，防止壓壞，

30

[4]

5.3裝藥結構及起爆

5.3.1裝藥結構

（1）堵塞段

為保證孔口段只產生裂縫而不出現爆破漏斗，堵塞長

度一般取孔徑的12~20倍，用藥紙塞孔后用濕土堵塞上，用

導爆索引出孔外。

（2）均勻裝藥段

均勻裝藥段沿孔軸線方向均勻分布，用導爆索串聯各

藥卷，軸向間隔不耦合裝藥。通常將藥卷和導爆索定位綁

在竹片上，藥卷應盡量置于孔的中心，防止起爆后孔壁被

粉碎。

（3）孔底加強段

加強段長度與堵塞段長度相當，采用較大的線裝藥密

度，以解決爆破孔底受巖石夾持的問題。

（4）炸藥的選擇

預裂孔通常選用乳化炸藥，捆綁于竹片間隔不耦合裝

藥，便于控制炸藥間距。主爆孔主要使用硝銨炸藥。硝銨

炸藥不能使用雷管或導爆索直接起爆，通常是將雷管插入

乳化炸藥帶入孔底，中間段使用硝銨炸藥摻配5%~6%的柴

油。柴油在硝銨炸藥中作為可燃劑，柴油和硝銨均勻混合

為接近零氧平衡的炸藥。

5.3.2起爆

首先需在警戒范圍內布置好安全警戒，從爆區由里向

外清場。確認人員和設備全都撤離危險區后，負責爆破工

作的總指揮才能發出起爆信號。爆破員收到起爆信號后，

將爆破器充電并將主線接到起爆器上，充好電后開始起

爆。爆破后，必須在規定的時間之后，檢查人員才能進入

爆區，確認安全后，方可發出解除警戒的信號。

[5-6]

6經驗總結

（1）鉆孔深度不準確將造成爆后馬道高低不平，可使

用手風槍修整平整。

（2）鉆孔時應嚴格控制鉆孔角度、縱向平行度，使各

孔位符合邊坡線形，保證邊坡的美觀度。

（3）根據每次爆破效果，適當調整用藥量，巖層結構

發生變化時應及時做好動態調整。

7結語

綜上所述，通過預裂爆破技術在柬埔寨地區某公路軟

巖地質邊坡施工的應用實踐，坡面預裂孔半孔率達84%以

上，美觀度好，經歷雨季坡面仍保持穩定，達到了預期效

果。該施工經驗可在類似工程石方邊坡施工中推廣應用。

參考文獻：

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北京：中國標準出版社，2015.

（下轉第32頁）

總464期

2018年第14期（5月中）

條件綜合考慮。對于一些長時間遭受降水影響的邊坡，需夠就地取材，具有工程造價低的優勢。但是，其缺點是耐

采用干砌片石防護措施，從而對受流水侵蝕的路基邊坡起久性不強。

到保護作用。但如果公路凍害嚴重或長期潮濕，就無法通骨架護坡技術是通過表面局部固定和局部擋土，在骨

過這種防護措施加以解決。一些坡面遭遇沖刷或浸水的路架中填充植物，并通過固土以及排水導向來達到穩定整體

基邊坡則可以采用漿砌片石進行防護，但同時還必須結合邊坡的目的。該技術對于片石原料豐富的地方有價格優

其他防護措施，否則這種方法不能發揮作用。當路基邊坡勢，而且施工技術難度不高，但只適用于比較穩定的土層。

受到較強波浪的影響時，這一措施可以發揮其作用，但必

須科學設置浸水擋墻，才能提高防護效果。

2.3網格與拱式防護和預制塊鋪砌防護

這兩種防護方法的應用比較普遍，主要針對一些魚鱗

3結語

總之，在路基邊坡防護問題上，施工人員必須全面深

入地了解公路路基邊坡存在的問題以及遭到破壞的原因，

針對各種不同的問題要制定相應的預防措施和處理對策，

全面提高路基邊坡的質量，這樣才能確保公路工程的整體

質量，保證公路的使用價值和安全性。

狀砌石防護工程量大、抗沖刷能力差的公路地段，很好地

實現了公路路基邊坡綠化的目的，提高了外觀的美觀度。

對于高填方公路和長直線公路，應用這種防護措施能將美

化與綠化完美結合。但這兩種防護形式也有一定的缺陷，

比如施工過程比較復雜、工程量偏大、施工要求非常嚴

格，此外還要求工作人員在拱內進行大量的填土和種植處

理，才能取得理想的效果。相比而言，預制塊鋪砌防護措

施不過于依賴植草綠化，主要原因在于預制塊規格基本相

同，應用便捷，且外觀整齊度較高，即使沒有綠化，也能

起到預防雨水沖刷的作用。

2.4噴射混凝土防護

噴射混凝土防護是一種重要的公路路基邊坡防護措

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（編輯：付修竹）

施，具體又可分為素噴法和錨噴法。前者是在平整巖面噴

射砂漿，以預防路基邊坡表面出現松散甚至開裂，還能針

對路面不平整的情況進行適當調整，進一步保障了公路路

基邊坡的使用質量，一定程度上提高了安全性，多適用于

一些松散的路基邊坡。后者主要適用于山體公路路基邊

坡，使用錨桿進一步穩固，預防山體滑動，避免對公路造

成安全威脅。采用錨噴法并結合其他一些防護措施和方

法，可以很好地解決公路路基邊坡問題。如果遇到路基邊坡

遭到嚴重破壞的情況，那么就需要結合當地的實際條件與環

境，因地制宜地制定多種防護措施相結合或輪換使用的策

略，來加強對公路路基邊坡的防護，保證公路的使用質量。

2.5捶面防護與骨架護坡

捶面防護技術是將爐渣、黏土和石灰土摻入防護材料

中，同時加入一定量的砂礫，以更好地完成施工。這種防

護技術由于防護厚度較大，因此具有較高的強度，并且能

（上接第30頁）

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（編輯：付修竹）

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