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多边界条件下爆破技术在路基施工中的应用

时间:2007-1-29栏目:交通运输论文

摘要:基于多边界条件下爆破理论和山区高等级公路石方路基工程
的特点,探讨了爆破技术在山区高等级公路建设石方路基施工中应用的
可行性和关键。实践表明:在山区高等级公路路基施工中推广和应用新
的爆破技术是加快施工进度和保证施工质量的有效措施。
b 关键词:多边界爆破理论;抵抗线;装药量;石方路基;深挖;质量;
进度
  我国高等级公路经过近二十年的建设取得了巨大成就,高等级公路
里程迅速增加。目前,高等级公路建设逐渐由平原微丘区向山岭重丘区
延伸发展。尤其是随着西部大开发战略的实施,西部公路建设所面临的
地质地形将会越来越多的遇到起伏不平的岩石山区。为了满足高等级公
路所需的技术标准,必须克服波浪起伏、高差较大、沟谷相间等各种不
利地形,深挖高填土石方工程难以避免。而深挖高填工程数量大、传统
施工速度慢、施工效率低下,同桥遂工程一样,往往成为决定工程进度
的关键。因此,必须研究推广采用新的爆破技术,以在山区高等级公路
建设中加快石方路基工程的施工进度并确保施工质量。
1 多边界条件下爆破技术
随着凿岩机具、装运机具和爆破技术的发展,基于多边界条件爆破理论
对公路工程影响较大的爆破技术是光面爆破和预裂爆破、深孔爆破以及
微差爆破技术。
1.1 多边界条件爆破
多边界条件即为地形变化条件,一般分为平坦地形、倾斜地形、山包地
形和垭口地形。多边界爆破遵循“最小抵抗线原理”。图1表示多边界
爆破漏斗。
多边界药量计算如下。
Q=edKW3F(E·α)
式中 Q———为药包的装药量,kg;
e———为炸药换算系数;d———为堵塞系数;
K———形成标准抛掷漏斗时的线耗药量,
kg/m3;
W———为最小抵抗线,m;F———(E,α)为药包性质指数;E——
—为抛掷(坍)率(%);
α———为自然地面坡度(°)。
图1 多边界条件下的爆破漏斗示意药包间距(m): a=(1.0~1.
2)W子药包间距(m)
 C=0.5nWsinα+1
式中 W———为相邻两药包最小抵抗线的平均值;
n———为爆破作用指数,其余同前。爆破作用半径:
下爆破作用半径 R下=Wn2+1
上爆破作用半径 R上=WAa上n2+1式中 a上———为抵抗线出口点至
上破坏点之间的地
面坡度,(°);A———为崩塌系数。
1.2 光面爆破和预裂爆破
光面爆破和预裂爆破是专门针对设计开挖界面进行有效控制的爆破方法
。沿爆破开挖区的设计轮廓或边坡,以较小的间距合理布置一排相互平
行的钻孔,在孔内采用间歇或不耦合装药,并在开挖区主爆破之后或之
前同时起爆,从而获得符合设计轮廓、光滑平整和稳定性好的边坡面。
光面爆破和预裂爆破在技术上采用室洞控制爆破方法,其核心是药包布
置原则。包括:
(1)在任何情况下,药包布置均以最小抵抗线为设计依据;
(2)根据路堑中心挖深和宽度,进行药包分层布置;
(3)尽量对药包进行纵向或横向分集或分条布置;
(4)合理安排药包的起爆时间。光面爆破和预裂爆破的主要参数有钻
孔直径、孔间距、抵抗线、线装药量、装药结构、最后一排主爆孔与裂
孔间距等。
钻孔直径(d):一般以50mm~70mm为宜,为增加不耦合系数也可采用
100mm~150mm。另外,孔深较大也可用较大的钻孔直径。
炮孔间距(a):孔距与孔径成正比例关系,并与岩性、岩体构造和炸
药类型等因素有关,即a=mαd。对于预裂爆破md=10~12;光面爆破
md=10~16。同时在光面爆破中孔距与最小抵抗线W成正比,即a=mW,
一般m处于0.6~1.0之间。
线装药量q(kg/m);光面爆破q=(0.1~0.15)KaW;预裂爆破q=
(0.1~0.4)Ka2
式中 符号同前。
装药结构既能满足设计规定的不耦合系数值,又要尽可能保证药包爆炸
后,爆能沿钻孔全长均匀分布。装药结构一般有连续装药和间隔装药两
种。
1.3 深孔爆破
深孔爆破就是炮孔孔径大于75mm且深度在5m以上的采用延长药包的一种
爆破方法,通常有拉槽深孔爆破和台阶深孔爆破两种。炮孔需用大型的
潜孔凿岩机或穿孔机钻空。当用机械清方时,采用台阶深孔爆破效果更
好,可以实现路基石方施工全面机械化。
深孔爆破的优点是劳动生产率高,一次爆落的方量多,施工进度快,爆
破时对路基边坡的影响比大炮小。若配合预裂或光面爆破,则边坡稳定
,爆破效果易控制,爆破时比较安全。但由于需用大型机械,故转移工
地、开辟场地、修筑便道等准备工作都比较复杂,且爆破后仍有10%~
25%的大石块需经第二次爆破解小。
深孔爆破梯段倾角最好为60°~75°,高度应在5m~15m之间。可采用
垂直孔和斜孔两种炮孔,孔径通常为80mm~300mm。公路工程中以100m
m~150mm为宜。超钻长度大致是梯段高度的10%~15%。岩石坚硬者取
大值。
垂直孔深度(m): l=H+h斜孔的深度(m): l=H+h炮孔的间距
(m): a=MW
底板抵抗线(m): W=D7.85ptl

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