预留岩墙精准深孔控制爆破技术研究★

郭 尧 薛 里

(1.海南省跨海工程筹建办公室，海南 海口 570204； 2.中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京 100081)

·施工技术·

预留岩墙精准深孔控制爆破技术研究★

郭 尧1薛 里2

(1.海南省跨海工程筹建办公室，海南 海口 570204； 2.中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京 100081)

为减少主爆区施工时难度和对周围环境的危险性，提出了采用预留岩墙爆破技术施工，通过分析预留岩墙处理技术的利弊、预留岩墙的关键性爆破参数，指出预留岩墙采用精准深孔控制爆破技术，爆破过程安全快捷，可为类似工程提供科学依据。

预留岩墙，精准控制，深孔爆破

0 引言

随着现代爆破技术的发展，预留岩墙爆破已广泛运用于铁路、公路工程的扩堑开挖、城镇复杂环境下大方量石方处理以及高海拔地段平场等。

预留岩墙爆破属于台阶爆破的一种，但也有其特殊性，主要特征有：1)前期受沟槽爆破影响大。由于沟槽爆破时夹制作用大，需要适当提高炸药单耗和钻孔比，但不能因此产生岩墙损伤；2)爆区周围常常有重要的设施需要保护，爆破和爆后岩石开挖时爆堆塌散及高陡坡产生的滚跳石极易对环境造成破坏，爆破飞石及振动也必须严格控制；3)爆区范围长，地质条件变化大，必须不断调整爆破参数，同时受爆介质要充分破碎或解体；4)岩墙随主爆区同步下降，岩墙的爆破全部采用精准深孔松动爆破或浅孔控制爆破，同时采用爆区表面覆盖防护和立面综合防护的多元立体防护体系，并安排炮头机和大功率挖机进行施工，以保证岩墙爆破时被保护对象的安全，见图1。

1 预留岩墙爆破技术选择

采用预留岩墙的施工方法已在多个工程中使用过，确保安全的最大难题是如何保证岩墙爆破对被保护物的安全影响，预留岩墙控制爆破技术选择上现阶段还存在以下两种误区：

1)认为岩墙采用手持式凿岩机作业或小台阶爆破方法施工，减少了爆破方量，是控制岩墙爆破产生滚石的根本。这种施工方法忽略了小微石块造成的重大事故，并且岩墙的爆破次数和防护工作量大大增加，经济成本和危险次数也相应增加；同时，考虑到岩墙爆破的台阶高度远小于常规深孔爆破的台阶高度，后期爆堆处理的机械设备与之不相匹配，降低了挖运效率。

2)认为尽量减小预留岩墙厚度的同时，采用抬炮的形式处理岩墙。在岩墙中钻水平炮孔角度、深度与岩墙厚度之间的关系很难控制好，容易出现穿孔现象，造成破碎岩体向外侧坍塌；加之操作不安全因素多，水平炮孔作业方法已被多个相关部门明令禁止。

结合国内外多个类似工程经验和渝涪铁路二线扩堑工程的前期试验研究，本工程以精准深孔控制爆破技术处理预留岩墙，配合合理防护技术措施。

2 岩墙爆破关键参数的确定

考虑到预留岩墙外侧就是被保护对象，尽管可以采用排架、主被动布鲁克网和柔性挡墙等防护措施，但爆区比被保护对象高，这些防护设施一般是很难抵御大量石方坍塌下落时的冲击力的。因此控制岩墙爆破的关键因素是合理的爆破参数。

2.1 岩墙精准深孔控制爆破设计

沟槽深孔爆破采用76 mm和89 mm的钻杆，台阶高度H=8.5 m。为利于爆堆开挖，防止滚石侵入既有铁路线，预留岩墙精准深孔控制爆破选用的爆破台阶应小于沟槽爆破深度，岩墙选用76 mm钻杆钻孔，其余爆破参数保持与沟槽爆破参数一致。具体设计参数为：钻孔直径d=76 mm，台阶高度H=7 m，超深h=0.5 m，孔深L=7.5 m，底部抵抗线W=2.3 m～2.5 m，孔距a=2.5 m～3.0 m，排距b=2.3 m～2.5 m，见图2。

2.2 岩墙爆区与沟槽深孔爆破区的关系

岩墙在爆区与被保护对象之间起阻隔作用，因此既要岩墙爆区台阶高度小于沟槽爆区，又要岩墙爆区爆破滞后沟槽爆区1个～2个循环。但为保证岩墙钻孔和开挖机械的作业安全，在两爆区同步下降时，岩墙爆区滞后沟槽爆区量不宜过大，使得岩墙太高发生危险事故。沟槽爆区选择与既有铁路线平行的临空面方向，控制抛掷范围；岩墙爆区必须选择指向沟槽爆区为临空面方向，即与既有铁路线垂直方向。沟槽爆破从爆区布孔到起爆顺序选择，都要做到确保预留岩墙有一个齐整的临空面，且受到的损伤较小。

2.3 岩墙厚度的确定

岩墙的厚度选择既要考虑防止岩墙爆破时爆堆向陡坡侧滚落，又要保证钻机的安全作业施工。考虑φ76钻机安全作业宽度不应小于5 m，选取岩墙顶部宽度6 m～8 m，布置3排孔为佳。同时，为达到岩墙爆破松而不滚的目的，岩墙临空面清挖要干净，底部应尽可能挖深，确保第1排孔有小抛掷，使岩墙受到的后冲力和振动作用小，岩墙能够爆后自稳。

2.4 岩墙的布孔原则

岩墙边坡坡度较缓，为减少二次爆破量，后排孔应尽可能靠边坡钻凿。岩墙边坡坡度较陡，后排孔钻孔位置应靠向岩墙中部，使孔位距边坡距离大于2倍排距，确保岩墙不被爆穿。

2.5 岩墙的装药要求

总体上，在爆区周边环境较好情况下，可采用连续装药结构，在爆区周边环境较差或对振动要求较高情况下，选用间隔装药或不耦合装药结构，通过炸药能量分配的改善，减少抛掷，降低振动。

具体设计，第一排炮孔按加强松动爆破装药，岩体可以少量抛出，减小第二、三排岩体爆破时的阻力，创造良好临空面；第二排炮孔做到松动爆破目的，可适当增加填塞长度；最后一排炮孔通过不耦合装药和增加填塞长度，减少爆破能量。当边坡岩石由于既有铁路线建设时已经损伤的，不仅需要防护排架和集碴坑，必要时还要将边坡拉钢丝绳防护。

2.6 微差时间的选取

岩墙爆破是抛掷爆破和松动爆破的完美结合，要达到爆后岩墙自稳，先爆孔必须为后爆孔创造自由面及岩石碎胀空间。微差时间的控制，应以产生新的自由面为出发点，即岩石介质破碎并部分离开原岩为最佳点，确定微差时间t，一般取微差时间为25 ms～50 ms。

3 结语

在爆破环境极其复杂的工程中，采用以上预留岩墙精准深孔控制爆破技术，达到了安全高效的目的，对爆区周围保护对象未造成任何损坏，为今后同类条件下的预留岩墙精准深孔爆破提供了很好的设计与施工经验。

[1] 齐金铎.现代爆破理论[M].北京:冶金工业出版社,1997.

[2] 戴 俊.岩石动力学特性与爆破理论[M].北京:冶金工业出版社,2002.

[3] 张敏江，郭 尧.直剪试验中对土抗剪强度的一种修正方法[J].沈阳建筑大学学报，2005，21(2)：96-98.

[4] 李夕兵，凌同华，张义平.爆破震动信号分析理论与技术[M].北京：科学出版社，2009.

[5] 卓效明.厦门仙岳山公路隧道爆破振动测试报告[J].现代隧道技术，2002，39(2)：59-64.

[6] 东兆星，周同岭.工程爆破中岩石破碎块度的理论研究[J].爆破，1998，15(2)：1-4.

[7] 张继春.岩体爆破的块度理论及其应用[M].成都:西南交通大学出版社，2001.

[8] 张继春,钮 强,徐小荷.节理岩体爆破的爆破块度计算模型[J].金属矿山,1997(11)：1-5.

Study on the precise control of deep hole blasting technology in preserved dike★

Guo Yao1Xue Li2

(1.Railway&Cross-StraitAffairsOfficeofHainanProvince,Haikou570204,China； 2.RailwayEngineeringResearchInstitute,ChinaAcademyofRailwayScience,Beijing100081,China)

In order to reduce the difficulty of the main blasting area and the dangerous of the surrounding construction. This article has adopted the blasting technique for preserved dike, through the analysis of advantages and disadvantages for preserved dike and the key blasting parameters, the preserved dike with precision deep hole controlled blasting technology is proposed, the blasting process quick and safe. The experiences of the project provided some references for the future similar blasting projects.

preserved dike， precision control， deep hole blasting

1009-6825(2015)16-0065-02

2015-03-24★：铁道部重点科技项目(项目编号：2011G016-L)

郭 尧(1983- )，男，硕士，助理研究员; 薛 里(1977- )，男，副研究员

TU751.9

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