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复杂环境特殊地质条件下高梯段深孔光面爆破

2014-06-27 18:16:43.0 责任编辑:崔玮娜

 
 

完成时间19961997

工程地点:广西柳州市柳()()路鸡山石方

完成单位:广西公路桥梁工程总公司柳州公司、柳州铁路局工程处、铁道部第三工程局科技处、铁道科学研究院铁建所、西南交大科技开发部

项目主持人及参加人员:孙学军、叶宗毅、刘宏刚、刘文轩、陈 

撰稿人:叶宗毅

1   工程概况

柳石路鸡山石方工程位于柳石路K1+585K1+772段,全长187m,边坡开挖高度476m,开挖石方134m3,路堑边坡5000m2以上。岩石为白云质灰岩,地形起伏变化大,坡度较陡,地质条件差,表面孤石凸起,岩石中间有夹泥层,且大小溶洞较多。

鸡山石方周围环境复杂,开挖爆破区右侧柳州端30m处有莲花加油站,石垅端50m处有柳州市食品罐头厂厂房和楼房,15m处有1V高压输电线,军用通讯光缆及照明线各一条,尤其是柳石路紧贴爆破山脚下通过,有多路公交车经过,来往车流量大,昼夜通过车辆高达15万辆次,要求爆破不得中断行车(见图1)

2    鸡山石方光面爆破设计与施工

2.1    鸡山石方光面爆破的工程特点

(1)周围环境复杂,建筑物均位于光爆飞石方向,且均在光爆飞石影响范围之内。

(2)地形地质条件特殊多变,岩石上下不同,且有大小不同溶洞及夹层不规律分布在边坡的坡面上。

(3)边坡高,随主体开挖分三个台阶进行光面爆破施工,梯段高度大于15m,属高梯段光面爆破。

2.2    设计原则

(1)根据工程特点,鸡山石方边坡决定采用三个台阶进行光面爆破施工,梯段高度H1=176mH2=15mH3=15m,边坡坡度为:102l025,台阶宽度不小于15m(见图2)

(2)采用预留光爆层和留准光爆层相结合方法进行光面爆破施工,预留光爆层厚度不小于20m,准光爆层厚度30m,以便试验控制飞石的光爆参数和光爆方法。

(3)采用φ100mmj脚架钻机钻孔,顶部孔距12m,底层孔距10m,要保证钻孔定位、方向和角度准确性,以保证钻孔精度,控制光面爆破飞石产生。

23光面爆破施工方案的确定

根据鸡山石方工程特点及现有机械配备情况,确定主体石方和光面爆破从上到下分层分台阶进行爆破的施工方案。

24光面爆破的参数选定

241炮孔直径D

光面爆破炮孔孔径大小,直接关系到光爆施工的效率和成本。本工点主要根据现场已配备的钻机及钻头实际情况,取炮孔孔径D=100105mm

242梯段高度H

鸡山石方工程采用QZ-100型三脚架式潜孔钻机,主体石方梯段不小于15m,边坡高476m,确定光面爆破分三个台阶进行,梯段高度分别为:H1=176mH2=15mH3=15m

243抵抗线W

计算公式:  W=K×D

式中  K—计算系数,一般取K=1525,本工点从安全角度考虑,取K20

D—钻孔直径,取D=100mm

根据上式得:W=2.0m

244孔距a

炮孔间距是光面爆破能否成功的关键。通过计算分析,结合我们的经验,确定:

上部台阶:a=12m

底部台阶:a=10m

245  孔深L与超钻深度h

孔深:

 

式中 a—钻孔角度。

超钻深度h=1.0m,上层取h=10m,底层取h=15m

246  光面爆破的线装药密度q光和单孔装药Q

计算公式:

q=K×a×W

Q=q×L+Q

式中 K—光面爆破的单位耗药量,gm3

预留光爆层时:取K=75gm3

有准光爆层时:取K=90gm3

Q—光面爆破底部加强装药量:

预留光爆层时:取Q=(35)q

有准光爆层时:取Q=(58)q

本工程取q=O2kgm

247起爆时间

光面爆破可以和准光爆层一起起爆,其滞后时间△t=100150ms为宜。本工地取△t=150ms

3     光面爆破施工工艺

3.1  钻机平台的修建

由于采用三脚架式钻机钻孔,钻机定位、钻孔方向和钻孔角度的控制将直接影响钻孔精度,因此钻机在架设过程中需要一定宽度的平台。钻机平台应尽量做到横向平整,纵向平缓。本工点取平台宽20m

3.2   边坡测量放线

边坡测量是保证边坡按设计轮廓线开挖的重要保证。边坡测量应分两次进行:第一次给平台定位;第二次为边坡定位测量。

33    钻孔技术

钻孔是保证光面爆破效果的关键,必须做到:

(1)钻机对位要准而牢。

(2)钻孔方向要正。

(3)钻机钻孔角度要精。

(4)提高钻孔技术水平,保证钻孔准确性。

通过采取以上措施,使三脚架式钻机在鸡山石方光面爆破施工中发挥了重要作用,圆满完成了钻孔作业。

34    装药与填塞

3.4.1  装药结构

装药采用不耦合间隔装药结构。

使用炸药为φ35mm、长度为200mm、重量200g的管状露天2号岩石硝铵炸药,等间距间隔(一米一层)。装药不耦合系数K3

3.4.2  装药

采用人工装药,三人一组按设计药量和设计装药结构,将炸药捆在导爆索和竹片上,慢慢放入孔内。

3.4.3   填塞

填塞长度L1518m,填塞材料为钻孔石粉或黏土,填塞方法是先用纸团或草团填塞至上部药卷处,再填石粉并逐层捣固至孔口。

35  起爆网路

采用导爆索起爆网路,当有准光爆孔时,光爆孔滞后时间为150ms左右,起爆网路见图3

4    复杂环境下高梯段光面爆破的飞石控制

光面爆破和一般控制爆破区别在于其临空面及光爆层厚度无法改变,为保证光爆临空面方向上重要建筑和设施不受飞石危害,采取以下技术措施。

4.1   预留一排准光爆孔(或主炮孔)与光爆孔同批起爆

这是防止光爆飞石最简单易行且行之有效的措施。其关键是选择光爆孔和准光爆孔之间合理的起爆时差。本工地取150ms

4.2  控制光面爆破抵抗线大小是控制飞石距离最好办法

在复杂环境工地,尽可能地加大光爆抵抗线也可以有效地抑制飞石。在实际施工中,一般很难保证实际抵抗线满足设计要求,因此,要防止飞石就必须仔细检查抵抗线的变化,在薄弱地带应削减  装药量或做其他处理,抵抗线发生变化有以下原因。

4.2.1  地形地质的影响

当光爆层坡面不平顺时,坡面内凹处一般抵抗线较小,形成光爆的薄弱带,留下飞石的隐患。当钻孔通过不良地质段时,如软硬岩石处、裂缝处、溶洞处等,最易造成偏帮溜眼,从而改变了钻孔角度和钻孔方向,造成抵抗线的变化。此种变化对抵抗线影响幅度很难确定。

422钻孔技术的影响

钻孔技术水平是影响钻孔精度的关键,钻孔精度一般指钻孔角度和钻孔方向。

因此,在钻孔中不仅要做到“对位准、方向正、角度精”,而且要不断提高钻孔技术水平,在钻孔过程中,经常检查钻机架设牢固性、钻孔角度和方向的准确性。同时要根据岩石不同情况,按“孔口要完整,孔壁要光滑,软岩慢打,硬岩快打”的操作要领进行钻孔工作,以保证钻孔精度。

43   控制装药量将光爆飞石控制在允许范围之内

根据光爆的特点,炮孔底部装药设计原则就是要克服岩石夹制作用,局部加大装药量,它是光爆产生飞石的主要来源。处理好光爆层底部抛掷是一种弱抛掷,其目的是破坏炮孔底部岩石,给光爆层提供一个下塌的空间,所以底部加药量不大,控制得当,不会产生较远的飞石。

一般情况下,底部加药量为线装药密度的58倍,本工地取35倍,获得良好效果,飞石控制在30cm以内。

4.4  保证孔口填塞长度和填塞质量

这是防止爆破冲孔控制光爆飞石的重要环节。

5    光面爆破实爆情况

5.1  光面爆破实际情况

光面爆破共进行4次,钻孔292个,钻孔长4380延长米,开挖边坡5000m2

实际光面爆破情况统计见表1

5.2  光面爆破成果分析

5.2.1 完成了课题提出的各项研究任务

获得了稳定、平整、光滑、美观的光面边坡()。控制了飞石距离,保证了对面重要建筑设施的安全。复杂环境下高梯段光面爆破技术水平达到了国际先进水平。

5.2.2  光面爆破质量评估

(1)光面爆破后边坡壁面上半孔残留率达95%以上。

(2)边坡围岩稳定,没有产生围岩破坏现象,做到了稳定、平整、光滑、美观。

(3)孔壁没有产生爆破裂纹。

(4)中间平台比较平整。

 摘自《中国典型爆破工程与技术》