高速公路石方开挖中的静态爆破技术要点

姚捷

（中交第三公路工程局有限公司，北京 100010）

1 工程概况

本项目为滨莱高速淄博西至莱芜段改扩建工程（K102+570~K130+253），路线全长为27.683km；新建路线的起始桩号为K102+570，终止桩号为K120+900，路线长度为18.33km；拓宽改扩建段起始桩号为K120+900，终止桩号为K130+253，路线长度为9.353km。结合本工程规划，在开挖路堑时，使用静态爆破法劈裂道路两旁的土石。挖方长度为2 762m，总挖方量为989 316m3。

2 静态爆破技术

2.1 静态爆破的概念和原理

静态爆破法施工中不会产生很大的震动，对周边环境的影响较小，具有环保性和安全性【1】，具体工程进行时，应当结合实际工程的需要，考虑环境温度变化，选择最合理的静态爆破技术。静态爆破的主要内容和环节如下：

1）对需要爆破的位置进行人工凿孔；

2）在凿孔位置加入静态膨胀剂，从而使其发生膨胀，进而破裂；

3）对破裂后的土石用破碎锤进行清理，由挖掘机进行搬运，达到土石开挖的目的。

静态爆破产品的质量对于爆破能否达到最终目的有决定性的意义，一般使用频率最高的静态爆破产品为静态膨胀剂。

静态膨胀剂在静爆技术中的应用范围很广，其作用是能让某处坚硬土石的孔隙发生膨胀，进而挤压周围土石，促使土石发生破裂和破碎，这与其能够和水产生强烈的水化反应有关，一旦与水发生反应，其内部晶体状态就会发生变化，进而压迫孔壁，从孔洞向四周释放能量【2】。静态膨胀剂较传统的爆破材料更加环保，对环境影响更小。该材料通常呈现灰白色的状态。

2.2 静态爆破技术的优点

静态膨胀剂和传统的爆破材料相比，安全性更高，对环境的影响更小，无需为了局部工程的爆破而办理炸药爆破许可证明。操作上很便捷，且一般不属于爆炸危险品，使用膨胀剂无需在爆破施工前预埋雷管，大大减少了施工工作量，对于专业能力的门槛比较低，普通施工人员即可掌握膨胀剂的使用技巧。静态爆破剂在运输、购买等环节和一般的建筑材料并无二致，因此，不用采取专门的手段应对爆破剂在转移、使用过程中的各个环节。静爆膨胀剂不会像炸药一样对周围环境造成影响，大大降低了爆破工程出现人身伤亡的可能性，真正做到无毒、无污染。静爆施工操作过程很简单，不用掌握专业的知识，只要把水加入爆破剂搅拌后，倒入土石凿孔中就可以让土石破碎。并且，静态爆破剂对于温度没有太苛刻的要求，通常环境温度不低于-5℃，也不高于40℃就可以用静态爆破剂，因此，能够适应各种环境下的爆破施工，具有相当高的实用性。

3 施工工艺及操作要点

3.1 开挖方式

开挖方式的选择需要结合场地土石的性质以及地质环境进行考虑，一般可以按照如下方法进行选择：

1）当场地的土石属于弱风化、中风化或者大块岩石时，可以使用破碎锤、潜孔钻或者愚公斧劈裂机进行土石方开挖；

2）当场地的土石属于强风化岩体时，可以使用重型挖掘设备、鹰勾挖掘机或者破碎锤进行土石方开挖。

3.2 爆破施工顺序

爆破施工流程如下：纵向采用工点分段，竖向每隔2m 进行分层，横向每隔3m 进行分段。施工遵循从边坡至中心点、从上到下的原则，分段、分层进行。竖向每分一层做坡度为4%的横坡，从而避免飞石掉入道路两旁，且坡度设置方便排水。路堑开挖时，要做出爆破自由面。

开挖路堑时应当逐级进行开挖，每挖一层应当对其进行防护，下一级的开挖不能对上一级的工作成果造成破坏和影响。

3.3 施工工艺

3.3.1 潜孔钻+愚公斧劈裂机+鹰勾挖掘机+破碎锤组合

1）潜孔钻布孔、打眼：（1）布孔间距为 1.5～2m，孔深为 1.5~1.7m（见图1）；（2）打眼采用ZGYX-452 型整体式履带潜孔钻，钻孔直径为10.8～12.7cm，钻杆长度为3m。

图1 布孔

2）愚公斧劈裂机施工：（1）用挖掘设备将愚公斧劈裂机吊入孔内，劈裂机全长3m，劈裂头由1 个中间楔块和2 个反向楔块组成，并附液压泵；楔块有效长度1.7m，劈裂拉力5 000N，劈裂宽度1～3cm。（2）劈裂过程通过人工的方式控制液压泵，将油泵启动至工作挡，劈裂机对土石进行分裂，单次分裂时长为1~2min。（3）分离破碎：使用鹰勾挖掘机开挖土石，之后用破碎锤进行局部处理。（4）工作效率：产能为15～20m3/h，工作时长为13h/d，日均产能为195～260m3（1 台潜孔钻、1 台劈裂开山斧、1 台鹰勾挖掘机、1 台破碎锤）。

3.3.2 鹰勾挖掘机+破碎锤组合或大型挖掘机（250 型以上）

1）用鹰勾挖掘机对强风化岩体进行开挖，随后使用破碎锤对局部岩体处理；

2）使用250 型以上的大型挖掘设备开挖；

3）工作效率：2 种方式基本上每小时产能为15m3，每天工作时间为13h，每天静态爆破产能约为195m3[1 台鹰勾机+1台破碎组合或1 台大型挖掘机（250 型以上）]。

3.4 临时防护施工

1）开挖路堑之前，需要按照设计图纸和规范要求，测量线路中线以及挖方边界线，校核横断面，并根据设计大小，使用明显桩放出开挖线，喷以白灰线来划定开挖区域。

2）依照施工区域，在道路坡脚上添加2 层防护墙，第一层设置在路面应急车道，将水泥防撞隔离墩安排在应急车道中心线的位置，喷上黄色和黑色的反光漆。由工件预制厂生产防撞隔离墩，或者通过其他途径购买，用吊车运至工地组装。第二层在既有高速路挖除线处设置工字钢（挖除现有应急车道0.9m），12#工字钢长3.5m，间距2.5m，采用膨胀螺丝+钢管斜撑固定；内侧采用8#铁丝将竹胶板与工字钢连接，外侧敷设3.5m 高彩钢瓦。

3）边坡防护若达到3 级，应当布置2 道防护网，其中1 道布置在一级坡道上，另外1 道随着施工开挖下降。当边坡防护不足3 级时只布置1 道防护网，也随着施工开挖下降。防护网选择SNS 被动防护网。爆破完成后，按照测量基准位置，放线校核边坡的平整度，使用破碎机消除局部凸起，用浆砌片石填充凹陷位置。

4 注意事项

爆破施工具有一定的危险性，须做好相关安全防护措施，具体注意以下几点：

1）结合工地环境的温度，挑选最合适的静爆剂，从而获得最优的爆破成果。为了保证运输过程不会对破碎剂造成影响，应当做好防雨措施，并确保装运静爆剂的容器不出现破损。

2）存放静爆膨胀剂时，要防止膨胀剂被水淋湿或者置于潮湿环境中导致变质，应当选择干燥且通风的环境进行储存。

3）使用静爆膨胀剂之前，应当结合具体工程量的大小，按照一定的配合比，调制适量的爆破浆液，不要一次性调制太多，防止浪费。此外，将调制好的浆液装到炮孔的过程中，要注意时间的掌控，通常要在10min 内完成。

4）把破碎剂调制液装到炮孔之前，要仔细检查炮孔，确保炮孔内壁的湿润，防止炮孔吸入药浆的水分，造成药浆失效。

5）成功将爆破浆液装入炮孔之后，要盖麻袋或者棕垫，现场安全监理员应当对每道工序进行全程监管，防止不知情人员随意掀开麻袋和棕垫，并靠近已装入药液的炮孔。并且，工程承包方应当制定事故应急处理预案，做好应急物资储备。

6）做好爆破施工全过程监管，禁止在未经上级部门允许下开展施工，拌制爆破所需的药液时，不能随意添加其他物品。若由于特殊情况要更改爆破作业时间，需向上级报备，审批后方可进行。

5 结语

综上所述，静态爆破技术是爆破领域的一个极大的技术创新，其出现改变了以往爆破施工的作业模式，极大降低了施工的风险和难度，且不会对环境造成破坏和污染，具有很强的实用性，后期爆破工程都可以应用静态爆破技术。