预裂爆破技术在软岩地质边坡中的应用

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预裂爆破技术在软岩地质边坡中的应用

王清华，颜亮

（中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇岛066000）

摘要：

在软岩地质边坡中，采用预裂爆破技术可有效保证边坡的完整性和稳定性。鉴于此，对柬埔寨某公路越岭段高边坡

采用的预裂深孔爆破技术进行了分析，介绍了关键的施工环节，总结了施工经验，取得了较好的施工效果，可为其他类似工

程提供参考。

关键词：

软弱地质边坡；爆破网络设计；装药结构

中图分类号：文献标识码：

U416.112B

0引言

在路基工程石方开挖爆破施工时，通常采用边坡爆破

技术，即事先沿设计开挖轮廓线爆破轮廓炮孔，形成裂

缝，再起爆轮廓范围内的炮孔爆落岩石。采用边坡预裂爆

破后，在山体石方中形成一条预定贯穿裂缝，在主体石方

爆破时能吸收或反射应力波，有屏蔽效果，可有效减少主

爆孔爆破对需保留岩体的破坏，提高边坡的稳定性。

1

0

1

0

1∶1

预裂孔

2

缓冲孔

333

主爆孔

原地面坡线

设计边坡线

1∶1

1工程概况

柬埔寨某公路越岭段新建路段，地处原始森林山岭

区，地势起伏大，其中高边坡工点位于原始森林斜坡上，

以曲线沿山腰展线，线路纵坡比为7.0%，边坡全长290m，

最大开挖高度为60.5m，中心最大挖深为18.11m。结合地面

调绘与勘探结果，边坡顶部约1.7m为坡积粉质黏土和全风

化砂质泥岩，其下为强风化砂质泥岩，再向下为强~中风化

砂岩，最下面为中风化砂质泥岩，岩层结构面逆坡体方向

倾斜，砂岩坚固系数等级f=8，石方开挖量约为10万m。

3

图1炮孔剖面示意图（m）

爆破方法，制定爆破方案。不同爆破技术有不同的技术参

数，包括：排距、孔距、孔径和孔深等钻孔参数；药包直

径和密度、装药长度、装药间隔等装药参数；起爆段数、

各段之间时差、传爆长度及爆破范围等爆炸参数；装药系

数、不耦合系数、炮孔密集系数等量纲为一的参数；相对

威力系数；与管理有关的参数等。通过现场试验结合实际

经验来调整并确定布孔间距和装药结构等爆破参数。

3.1边坡预裂爆破参数

（1）钻孔机具：开山GL940A露天潜孔钻车。

（2）钻孔直径：11.5cm。

D

（3）钻孔间距：孔距a一般为8D~12D。故孔距应为

a

0.92~1.38m。按有关规定，强风化岩石的钻孔间距为

a

80cm，弱风化、微风化岩石的钻孔间距为100cm。本工

a

程中，取100cm。

a

（4）台阶高度：10m。

H

（5）线装药密度：是指预裂孔的每米装药量，单位

Q

为g/m，堵塞长度除外。影响预裂爆破参数的因素复杂,很难

从理论上推导出严格的计算公式。为了获得满意的欲裂爆

破效果，采用三峡工程施工总结出的经验公式进行计算：

[2]

30.53

Q=3(Da)δ

压

=3×(11.5×100)×80=438(gm)

2

，取450g/m。

式

11

1

2施工方案

根据现场实际情况，结合实践经验，选用采用永久边

坡预裂爆破与主体石方深孔爆破孔外微差毫秒延时控制爆

破相结合的方法进行爆破。从上至下分层依次开挖。边坡

设计为台阶状，每级高10m，边坡坡率为1∶1.5~1∶0.75，

边坡平台宽2~5m，部分边坡坡度较大，给预裂钻孔施工造

成很大困难。边坡预裂孔采用开山GL940A露天潜孔钻车按

设计坡度进行钻孔，主体石方主炮孔钻垂直孔。图1为炮孔

剖面示意图。

[1]

3爆破参数设计

首先需要认识到：岩石越硬、越完整、风化程度越

弱，则单耗越高；使用的炸药威力越小，则单耗越高；堵

塞越差，则单耗越高。应根据地质环境和岩石硬度，选择

中：为炮孔的线装药密度（g/m）；为钻孔直径（cm）；

QD

δ

压

为岩石极限抗压强度（MPa）；为炮孔的间距（cm）。

a

收稿日期：2017-12-19

作者简介：王清华（1983—），男，工程师，从事公路和桥梁工程施工工作。

29

总464期

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（6）药卷直径：采用药卷直径为32mm的岩石乳化防止地表水或异物落入孔内造成塌孔堵塞。

ϕ

炸药。

（7）装药结构：采用竹片、导爆索串联间隔不耦合

装药。

（8）底部加强段装药长度为1~1.5m，由于炮孔底部的

夹制作用，一般底部药量可增加2~3倍（本工程取1350g/

m），顶部空孔长度为1.5m。

（9）堵塞长度：根据经验，预裂爆破的堵塞长度一

L

般取孔径的12~20倍（本工程取1.2m）。

（10）不耦合系数：根据经验取3.28。

3.2深孔梯段爆破参数

（1）钻孔机具：开山GL940A露天潜孔钻车。

（2）钻孔直径：11.5cm。

D

（3）根据爆破经验和地质资料初步拟定：孔距

a=3.0b=2.5

，排距，底盘抵抗线=2.5m。

W

（4）台阶高度：10m。

h

（5）岩石的坚硬度系数为7~8。单位耗药

量。

g=0.43kg/m

3

（6）超钻孔深

h

1

（7）堵塞长度取12倍孔径，即

=0.2W=0.5m

()

h

。

2

=1.38m

()

。

4爆破网络设计

为了保证预裂爆破的质量，同一预裂面的预裂爆破孔

应尽量同时爆破，并保证不会因爆破地震效应而产生危

害。一般是10~15孔作为一组，各组由毫秒塑料导爆管分段

并联。装药、堵塞完成后，按照爆破设计进行网路连接，

并用绝缘胶布包好接头。当预裂孔和主爆孔组成同一网路

[3]

起爆，预裂孔应比第一排主爆孔提前85~100ms起爆。主爆

孔使用非电毫秒雷管控制起爆顺序，起爆使用YJGN—1000

型万能起爆器。

5预裂爆破施工

5.1施工现场清理及测量放线

该段边坡位于曲线上，采用单孔测量精确定位，以

保证预裂面准确，因为测量放线的精度直接影响到预裂

爆破的效果。有的孔位于岩石表面破碎处，要求用风枪

或风镐将岩石开挖至新鲜面后再放样点位，确保钻机定

位准确，以保证成孔合格率。每个孔位必须放样方向线

且记录原地面标高，计算出钻孔深度，给孔位编号并记

录测量数据。

5.2钻孔

预裂爆破孔位放样采用天宝R8型GPS，根据边坡开口

线偏距、原地面标高，按坡比计算孔位和钻孔深度。因边

坡坡比为1∶1.5~1∶0.75，潜孔钻钻孔前，钻杆要斜打，采

用坡度罗盘仪与潜孔钻机上的角度尺来控制坡比，并调整

下钻方向，钻进30cm和1m时各复核一次钻杆水平夹角和

线路中线角度，确保成孔精度。钻孔完成并经检查合格

后，用编织袋或木塞将孔口塞紧，盖土封顶，防止压坏，

30

[4]

5.3装药结构及起爆

5.3.1装药结构

（1）堵塞段

为保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗，堵塞长

度一般取孔径的12~20倍，用药纸塞孔后用湿土堵塞上，用

导爆索引出孔外。

（2）均匀装药段

均匀装药段沿孔轴线方向均匀分布，用导爆索串联各

药卷，轴向间隔不耦合装药。通常将药卷和导爆索定位绑

在竹片上，药卷应尽量置于孔的中心，防止起爆后孔壁被

粉碎。

（3）孔底加强段

加强段长度与堵塞段长度相当，采用较大的线装药密

度，以解决爆破孔底受岩石夹持的问题。

（4）炸药的选择

预裂孔通常选用乳化炸药，捆绑于竹片间隔不耦合装

药，便于控制炸药间距。主爆孔主要使用硝铵炸药。硝铵

炸药不能使用雷管或导爆索直接起爆，通常是将雷管插入

乳化炸药带入孔底，中间段使用硝铵炸药掺配5%~6%的柴

油。柴油在硝铵炸药中作为可燃剂，柴油和硝铵均匀混合

为接近零氧平衡的炸药。

5.3.2起爆

首先需在警戒范围内布置好安全警戒，从爆区由里向

外清场。确认人员和设备全都撤离危险区后，负责爆破工

作的总指挥才能发出起爆信号。爆破员收到起爆信号后，

将爆破器充电并将主线接到起爆器上，充好电后开始起

爆。爆破后，必须在规定的时间之后，检查人员才能进入

爆区，确认安全后，方可发出解除警戒的信号。

[5-6]

6经验总结

（1）钻孔深度不准确将造成爆后马道高低不平，可使

用手风枪修整平整。

（2）钻孔时应严格控制钻孔角度、纵向平行度，使各

孔位符合边坡线形，保证边坡的美观度。

（3）根据每次爆破效果，适当调整用药量，岩层结构

发生变化时应及时做好动态调整。

7结语

综上所述，通过预裂爆破技术在柬埔寨地区某公路软

岩地质边坡施工的应用实践，坡面预裂孔半孔率达84%以

上，美观度好，经历雨季坡面仍保持稳定，达到了预期效

果。该施工经验可在类似工程石方边坡施工中推广应用。

参考文献：

[1]中国工程爆破协会.爆破安全规程：GB6722—2014[S].

北京：中国标准出版社，2015.

（下转第32页）

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2018年第14期（5月中）

条件综合考虑。对于一些长时间遭受降水影响的边坡，需够就地取材，具有工程造价低的优势。但是，其缺点是耐

采用干砌片石防护措施，从而对受流水侵蚀的路基边坡起久性不强。

到保护作用。但如果公路冻害严重或长期潮湿，就无法通骨架护坡技术是通过表面局部固定和局部挡土，在骨

过这种防护措施加以解决。一些坡面遭遇冲刷或浸水的路架中填充植物，并通过固土以及排水导向来达到稳定整体

基边坡则可以采用浆砌片石进行防护，但同时还必须结合边坡的目的。该技术对于片石原料丰富的地方有价格优

其他防护措施，否则这种方法不能发挥作用。当路基边坡势，而且施工技术难度不高，但只适用于比较稳定的土层。

受到较强波浪的影响时，这一措施可以发挥其作用，但必

须科学设置浸水挡墙，才能提高防护效果。

2.3网格与拱式防护和预制块铺砌防护

这两种防护方法的应用比较普遍，主要针对一些鱼鳞

3结语

总之，在路基边坡防护问题上，施工人员必须全面深

入地了解公路路基边坡存在的问题以及遭到破坏的原因，

针对各种不同的问题要制定相应的预防措施和处理对策，

全面提高路基边坡的质量，这样才能确保公路工程的整体

质量，保证公路的使用价值和安全性。

状砌石防护工程量大、抗冲刷能力差的公路地段，很好地

实现了公路路基边坡绿化的目的，提高了外观的美观度。

对于高填方公路和长直线公路，应用这种防护措施能将美

化与绿化完美结合。但这两种防护形式也有一定的缺陷，

比如施工过程比较复杂、工程量偏大、施工要求非常严

格，此外还要求工作人员在拱内进行大量的填土和种植处

理，才能取得理想的效果。相比而言，预制块铺砌防护措

施不过于依赖植草绿化，主要原因在于预制块规格基本相

同，应用便捷，且外观整齐度较高，即使没有绿化，也能

起到预防雨水冲刷的作用。

2.4喷射混凝土防护

喷射混凝土防护是一种重要的公路路基边坡防护措

参考文献：

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刊），2011（10）：70-71.

（编辑：付修竹）

施，具体又可分为素喷法和锚喷法。前者是在平整岩面喷

射砂浆，以预防路基边坡表面出现松散甚至开裂，还能针

对路面不平整的情况进行适当调整，进一步保障了公路路

基边坡的使用质量，一定程度上提高了安全性，多适用于

一些松散的路基边坡。后者主要适用于山体公路路基边

坡，使用锚杆进一步稳固，预防山体滑动，避免对公路造

成安全威胁。采用锚喷法并结合其他一些防护措施和方

法，可以很好地解决公路路基边坡问题。如果遇到路基边坡

遭到严重破坏的情况，那么就需要结合当地的实际条件与环

境，因地制宜地制定多种防护措施相结合或轮换使用的策

略，来加强对公路路基边坡的防护，保证公路的使用质量。

2.5捶面防护与骨架护坡

捶面防护技术是将炉渣、黏土和石灰土掺入防护材料

中，同时加入一定量的砂砾，以更好地完成施工。这种防

护技术由于防护厚度较大，因此具有较高的强度，并且能

（上接第30页）

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（编辑：付修竹）

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