陡峭高边坡上的控制爆破施工

刘宝永 孙军

（中国电建市政建设集团有限公司）

关键词：硬度系数　松动爆破　光面爆破

1 工程概况

1.1 工程地形地貌和地质状况

阿尔及利亚德拉迪斯大坝是一座黏土心墙堆石坝，最大坝高76m，其右坝肩至坝基最低处地势平缓，左坝肩至坝基最低处地势陡峭。黏土心墙沿坝轴线方向在左坝肩的设计坡度上部为1∶1.5，下部为1∶1.7，黏土心墙平均垂直坡面设计开挖深度3.5m；灌浆廊道垂直坡面方向设计开挖深度5.3m，底宽3.45m，两侧边墙坡比1∶0.3，山体表土平均厚度在0.5～1.0m左右，需开挖石方约4500m³。

整个坝区石方多为泥质沉积岩，包含黏土岩、石灰岩、页岩等，部分位置裂隙发育，较松软的黏土岩硬度系数f=0.8～3，较坚固的石灰岩硬度系数f=4～6。

1.2 工程难点

陡峭的坝坡上布置施工便道比较困难且需要的工作量很大，而标价中石方开挖的价格相对较低，所以爆破及弃运石方不能通过便道拉运的方式实现。坝坡开挖深度内的岩石裂隙发育，硬度系数不一也是控制爆破实施的难点之一。所幸爆破范围300m以内无住户及公共设施和建筑物，不用考虑爆破地震波带来的危害。

2 爆破开挖方案

（1）鉴于左坝肩地形陡峭，布置施工便道需要很大的填筑方量，代价高昂，经讨论决定采用不设置施工便道的开挖方案。将开挖后的弃料用一台3m³反铲由内到外逐次翻运至坝坡坡面一侧，形成设计开挖面后再将弃料翻运至坡下，形成第一个开挖平台。平台形成后在平台上操作下一个工作面的爆破及开挖作业，按照上述方法用反铲由内向外翻运弃料至坡面一侧后形成第二个开挖平台。再在第二个平台上实施爆破及开挖作业形成第三个开挖平台，逐次循环向下推进，到达坝基后再用自卸车拉运至弃料场。

（2） 黏土心墙宽度在10～50m不等，大体积石方采用松动爆破，心墙外边缘有坡比、体型要求的部位及灌浆廊道的开挖采用光面爆破以保证开挖断面符合设计尺寸。

（3）爆破采用闭合回路毫秒微差电起爆网络，严格控制装药量，理论计算后做爆破试验调整。

（4）一台3m³反铲及一个破碎锤配合开挖，爆破采用一台阿特拉斯XRHS836空压机驱动一台CM351钻机钻孔，钻孔直径110mm。

（5）爆破开挖施工工艺流程：测量放线→标定炮孔位置→钻孔→炮孔检查→装药→封堵联网→布置警戒→信号起爆→处理瞎炮→解除警戒→反铲翻运形成平台。

3 黏土心墙基础松动爆破

3.1 布孔

黏土心墙基础开挖采用松动爆破。由于岩石临空面在坡面一侧，最小抵抗线方向也选取在有临空面的这一侧，从有临空面的一侧开始三角形布置孔位，一排为一个段位。如果排数较少，也可采用间隔段位。靠近临空面一侧的小的段位先起爆，远离临空面的大的段位后起爆。黏土心墙基础开挖松动爆破布孔见图1。

3.2 孔网参数

钻孔深度依据开挖平台断面的高程与同一桩号下的黏土心墙设计高程之差确定，在开挖平台较为平整的情况下，每列的孔深为一等差数列。单孔深度H=同桩号下平台高程H_平-同桩号下黏土心墙设计高程H_设+爆破超深h。为保证爆后不留残底，根据岩石硬度系数爆破超深h取0.2m。根据公式及爆破试验选取孔距a、排距b、最小抵抗线w等参数。松动爆破参数见表1。

3.3 装药

根据当地供应情况，炸药采用250g硝化炸药，引爆雷管采用1～12段位毫秒微差电雷管。根据岩石硬度情况松动爆破选取单耗量q=0.3～0.4kg/m³，单孔装药量根据公式Q=qabH确定。

3.4 联网封堵

根据孔位数量初步测算电阻，再确定采用串联还是并联的电路连接方式，孔深较大处采用加长脚线连接。脚线连接完毕后应立即开始封堵。首先用炮棍将揉成一团的纸或者塑料泡沫塞入孔内至炸药上方，接着下封堵物。封堵物采用黏土和细沙的混合物，控制好含水量。大致上，最优含水量的判断方法是用手把握时能成型，松开手后混合物还能保持形状不散碎。封堵时注意不要破坏脚线的连接。封堵的深度为2～2.5m。

4 灌浆廊道基础光面爆破

4.1 布孔

为达到体型设计尺寸要求，灌浆廊道基础开挖采用光面爆破，中间设掏槽孔，两侧依设计边线预留20cm保护层设光爆孔，中间掏槽孔至两侧光爆孔所用起爆雷管段位依照从小到大跳段位布置原则。灌浆廊道基础开挖光面爆破示意图见图2。

4.2 孔网参数

中间掏槽孔方向沿垂直设计坡面法线方向布置，孔深H采用灌浆廊道基础设计开挖深度。侧掏槽孔方向按设计黏土心墙坡面法线方向且平行灌浆廊道设计侧壁边坡布置，灌浆廊道侧壁边坡坡比为1∶0.3，经三角函数换算得与黏土心墙坡面法线方向夹角73°。钻孔时可用按照角度要求制作的一把靠尺再用线坠配合以便控制钻机的钻入角度。两侧光爆孔按设计黏土心墙坡面法向且平行灌浆廊道侧壁边坡与法向夹角73°布置；光爆层的厚度取10～20倍孔径，裂隙发育的部位取小值；孔距取0.75～0.9倍光爆层厚度，裂隙发育部位取小值；根据公式及爆破试验选取孔距a、排距b、最小抵抗线w等参数。光面爆破参数见表2。

4.3 装药

光爆孔采用径向不耦合装药，根据当地情况采用单根250g直径32mm的小药卷硝化炸药，不耦合系数2.35。装药时把药卷绑扎在竹竿或者芦苇上装入炮孔内，根据装药的线密度计算药卷之间的间距，使炸药药量均匀分布在竹竿或者芦苇上，导爆索连接传爆，一排光爆孔用一根导爆索连接在一起，用同一段位的电雷管引爆，线装药密度根据岩石强度及爆破试验选取250g/m,孔底加大装药量，取2倍线密度。

4.4 联网封堵

光爆孔采用导爆索连接，毫秒微差电雷管引爆，闭合回路串联网络。光爆孔封堵段的作用是延长爆生气体的作用时间且保证孔口段只出现裂缝不出现爆破漏斗，与松动爆破封堵相同，需要装药完成后立即开始封堵，先装入纸团或者塑料泡沫起固定作用，再装封堵物，封堵长度取1.5m。封堵时注意不要破坏导爆索的连接。

5 爆破安全措施

（1）起爆前计算爆破抛掷物的飞行距离，放大一定系数后确定警戒线的范围，确保警戒区在爆破时间内没有行人或者车辆。为减少爆破抛掷物，爆破施工时采用草袋覆土覆盖炮孔。

（2）如果周围100m内有民居或者别的设施需要进行保护，还需计算地震波的危害范围，计算控制好最大一段装药量。

（3）电雷管脚线要防止与地面摩擦，一定要轻拿轻放。在预计放炮时间里，注意天气预报，决不能在雷雨或者低云天气里进行爆破施工作业。

（4）销毁处理完的瞎炮或者多余的炸药时，一定注意检查要做销毁处理的材料里面是否有电雷管，电雷管和炸药一定不能同时销毁。电雷管集中用脚线连接后找合适的地方电起爆处理，炸药和导爆索等其他火工材料如果要销毁可以依据材料的特性选择烧毁或者其他处理方式。

6 经验总结

（1）找好临空面，选择好最小抵抗线的方向，对松动爆破的效果至关重要。

（2）边坡光面爆破能比较好地保存设计体型，合理的炮孔布置和装药是获得良好光爆效果的可靠保证。采用闭合回路毫秒微差电起爆网路，能提高起爆可靠性。适当增大炮孔间距，即增大炮孔密集系数，再配以合理的微差起爆顺序，可显著改善爆破效果。

（3）在风化程度较高且松散的岩石中，除理论计算确定装药量及各爆破参数外，还需依据爆破试验来对各爆破参数进行调整。根据岩石性质，调整好炮孔密度，分层装药，加强填塞和封堵，在保证安全的前提下适当增加装药量。

（4）有条件时，应进行爆破震动效应的实测，以便提供更为可靠的安全保障。

7 结语

按照上述爆破方案，松动爆破在爆破后岩石面平行临空面方向鼓起，沿爆破同段位方向形成一道道翻起的裂缝，外抛量很小，反铲能轻松将石方装运上车。灌浆廊道光面爆破因为岩石岩性及裂隙发育，虽然半孔率只有20%左右，但做到了岩石挖装方便且基本完好地保存了设计体型，个别区域存在的欠挖的情况可以人工二次精修。