公路工程路堑边坡开挖的光面爆破技术探讨

杨悦

摘要 光面爆破技术是控制爆破方案之一，在高速公路工程边坡开挖中应用广泛。文章基于光面爆破技术应用于缓倾角边坡效果不佳的现状，对其成因进行详细分析，并以某高速公路程K390+050～K390+450段緩倾角路堑边坡开挖工程为例，进行工艺优化和参数控制，最终该边坡开挖光面爆破技术的运用，取得了理想效果，期望该案例能够为同类路堑边坡工程开挖施工提供技术参考。

关键词 公路工程项目；路堑边坡；缓倾角；光面爆破

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）10-0108-03

0 引言

光面爆破技术是路堑边坡爆破开挖的工艺，施工需基于地质地形条件，进行工艺设计与优化，从而确保边坡坡岩稳定光滑，确保新开挖边坡符合设计要求。该文基于某高速公路缓倾角路堑边坡开挖实例，对光面爆破技术应用进行了经验总结，期望可为同类项目施工提供参考。

1 工程概况

某公路项目沿线有大量深挖岩质路堑边坡，最深处30 m，预计设计边坡坡率1∶1.5和1∶1.0，均为典型的缓倾角边坡。路堑岩体结构类型为强风化片麻岩或全风化片麻岩，夹层松散软弱，且节理裂隙发育，显著影响了边坡稳定性。项目路堑边坡施工为确保边坡稳定，保障坡面平滑，结合实际情况拟选择光面爆破技术。某高速公路程K390+050～K390+450段缓倾角路堑边坡开挖工程边坡坡度为1∶1.5，施工中分为一级坡和二级坡，台阶高度最大值为10 m。典型缓倾角路堑边坡设计横断面情况如图1所示。

2 缓倾角边坡光面爆破设计

缓倾角边坡光面爆破设计需合理控制的参数包括最小抵抗线、线装药密度、炮孔深度、炮孔直径、装药结构等。基于项目实际情况对该路段缓倾角边坡光面爆破工艺设计总结如下：

2.1 光面爆破炮孔直径d

根据项目所在区域地形特征，结合工地钻机条件、光面爆破质量要求、路堑边坡岩性等指标初步评估炮孔直径，并考虑光面爆破钻孔深度和工程特殊需求，最终确定钻孔直径30～100 mm。结合该项目现场实际情况，选用AirROC D45履带式汽动钻机作为钻孔设备，确定钻孔执行d为120 mm[1]。

2.2 光面爆破钻孔超深h

确定光面爆破钻孔超深的经验公式：

h=CH （1）

式中，C——影响系数，一般情况下C的取值为0.1～0.25；H——台阶高度，H的取值结合岩石坚硬程度取舍，取值多在0.2～1 m之间。由于该文光面爆破区域地质为强风化片麻岩体且设计台阶高度值为10 m，故确定钻孔超深h=0.5 m[2]。

2.3 光面爆破钻孔深度l

光面爆破孔深度l取值与钻孔超深h和边坡台阶盖度H有关，可由下列公式计算：

l=（H+h）/sina （2）

式中，H——边坡台阶高度；h——钻孔超深；a——边坡坡角，即钻孔倾斜角度。以所得边坡坡角与台阶高度值为基础，最终确定该研究中的光面爆破钻孔深度为19 m。钻孔布设情况如图2所示。

2.4 光面爆破炮孔间距a

炸药性质与钻孔直径，会对光面爆孔间距产生直接作用，钻孔间距会对爆破开裂形成贯穿裂缝产生影响，而炸药特性则影响路堑边坡的光滑性及平整性。一般情况下，光面爆孔间距a=（8～12）d。结合实际情况，考虑爆器材、钻孔设备、岩性等因素，确定该项目的最终光面爆破孔间距a取值为1 m[3]。

2.5 光面爆破最小抵抗线W光

光面爆破最小抵抗线用W光来表示，即主爆区内光面爆孔相邻岩体厚度值，W光值过大，表明光面爆孔周围相邻炮孔岩体阻力大，需应用更多的炸药量，从而影响周边岩体结构稳定性。基于此，需对光面爆破最小抵抗线W光值进行合理控制[4]。结合该项目实际情况，分析计算后确定W光=1.5 m。

2.6 光面爆破不耦合系数K

光面爆破耦合系数K表示炮孔直径d与药包直径d0之间的比值，即K=d/d0，结合项目实践可知，该系数取值在2～5之间，结合现场情况最终确定K值为2.4。

2.7 光面爆破线装药密度q线

想要取得理想的爆破效果，确保光面爆破的质量需要对装药量进行精确控制。

光面爆破的线装药密度q线可用如下公式计算

q线=q单αW光 （3）

式中，q单——单位体积消耗的炸药量。q单的取值应结合操作区域的地质情况，结合该文项目所在区域路堑边坡为强风化片麻岩，故其取值在150～300 g/m3范围内[5]。结合项目特点，对相关参数计算后，获得该项目光面爆破线装药密度值q线=450 g/m。

2.8 光面爆破起爆时间间隔

光面爆破炮孔的起炮与主爆孔之间存在起爆时间间隔Δt，其取值多为50～150 ms，结合该项目特点和工程设计要求，最终确定光面爆破起爆时间间隔为Δt≥100 ms。

2.9 炮孔加强药段长度

光面爆破中，炮孔底部岩体存在较大的抵抗阻力，为达到最佳的爆破效果，需于炮孔底部2 m范围内增大线装药密度值达到正常值的2～5倍，结合该项目特点和工程设计，计算后确定该路堑边坡光面爆破底部线装药密度长度为1.2 m[6]。

3 光面爆破施工过程控制

测量操作人员结合项目特点和施工区域地形特征，准确进行边线开口，并对钻孔定位编号，现场检测获得孔口高程值，以钻孔倾斜角度为基础确定钻孔深度。钻孔操作人员根据获取的钻孔倾斜角度和钻孔深度数据，严格作业流程，对钻孔倾角加强控制，确保精度值，使其符合边坡坡度要求和方案设计标准。

3.1 光面爆破孔施工工艺

结合实际情况分析，导致光面爆破孔施工误差的诱因包括轨迹误差、开孔误差、对中误差三种常见类型。在实践中可采取“对位准、方向正、角度精”要求严格修正钻孔设备，确保光面爆破钻孔取位精准，降低施工误差导致的后续不变。该项目钻孔施工应用的钻孔设备为AirROC D45履带式汽动钻机。钻孔施工时通过以下措施确保光面爆破钻孔精度值：①以角钢制作1∶1.5的直角三角形，并以细线将三角点联成笼状。②按照直角三角形钻孔，确保光面爆破钻孔施工符合要求，使钻杆和直角三角形的斜边之间保持平行关系。③对钻孔位置精准判断，确保操作系统稳定的基础上，采用坡度尺校准钻杆钻进角度。④加强施工检测，确保钻杆钻进角度合规，对施工区域岩性状况严密检测[7]。

3.2 光面爆破装药工艺

光面爆破装药工艺采用加强装药段、正常装药段、减弱装药段组合的不耦合间隔装药结构，相比于普通爆破在装药方式方面工艺更复杂，要求装药结构必须严格参照设计标准执行，确保填药量准确。

（1）技术人员结合炮孔实测成果图对炮孔验收，检测炮孔孔深是否符合设计规范，结合实测孔深计算装药量并根据不同炮孔编号填充，确保装药量大于1 d，爆破前检查有误错位和孔内脱落现象。装药结构如图3所示。

（2）装药前检查，以木杆或塑料棒对爆孔内有无杂质残留进行检查，确定有无炮孔壁变形，杂物未彻底清理或孔壁变形塌陷情况下不可装药。

（3）将药串上塑料片缓慢抬起，并把药串填入炮孔内，若发现中途卡顿可将药串上提30 cm后继续下落，仍然存在卡顿，将药串提起后对炮孔壁处理，确认无误后重新装药[8]。

3.3 光面爆破起爆网路

采用导爆索对该项目施工中的光面爆破起爆网进行连接，导爆索为闭合起爆装置，毫秒级延迟，详情如图4所示。

3.4 光面爆破炮孔堵塞

确定该项目所用光面爆破孔堵塞长度值为1.5 m，堵塞物选用黏土，含水量控制在10%～15%，控制堵塞泥团直径小于30 mm，不可以石渣或钻孔岩粉堵塞爆破孔。

3.5 光面爆破安全距离控制

该项目施工作业区域位于荒山，人烟稀少，无历史古迹和重要建筑物等，将爆破飞石范围控制在300 m，爆破震动范围控制在500 m以提高爆破安全性，操作严格执行爆破安全规程[9]。

3.6 光面爆破施工工艺流程

该项目光面爆破施工工艺流程如图5所示。

4 光面爆破效果分析

该项目路堑边坡共715个主爆孔和412个光面爆破孔，分三次爆孔，爆破石方约43 000 m3。对该项目光面爆破结果进行分析，强风化片麻岩段和弱风化片麻岩段炮眼痕率分别为51%和86%，超、欠挖量控制在20 cm内，两项指标均符合设计规范。光面爆破后路堑边坡岩石表面、半孔孔壁无爆破裂纹，爆破效果好[10]。

5 结语

综上所述，光面爆破效果与地质特征、炸药性能、爆破参数等相关，施工单位在选择光面爆破工艺时，应对相关因素严格控制以提高施工质量。该文对某公路项目K390+050～K390+450段缓倾角路堑应用光面爆破施工工艺进行边坡开挖工程，进行了案例分析，结合实际情况进行了缓倾角路堑边坡开挖光面爆破参数设计和工艺优化，结果证实应用光面爆破施工工艺后路堑边坡平整度提升，路堑边坡稳定性改善，超、欠挖量减少，光面爆破技术与传统爆破方案相比，爆破次数少、开挖成本低、爆破安全性高。

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