完成时间：1996～1997年

工程地点：广西柳州市柳(州)石(垅)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  凯

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+585～K₁+772段，全长187m，边坡开挖高度47．6m，开挖石方13．4万m³，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1万V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1．5万辆次，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=17．6m，H₂=15m，H₃=15m，边坡坡度为：1：0．2～l：0．25，台阶宽度不小于1．5m(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2．0m，准光爆层厚度3．0m，以便试验控制飞石的光爆参数和光爆方法。

(3)采用φ100mm型j脚架钻机钻孔，顶部孔距1．2m，底层孔距1．0m，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。

2．3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。

2．4光面爆破的参数选定

2．4．1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=100～105mm。

2．4．2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47．6m，确定光面爆破分三个台阶进行，梯段高度分别为：H₁=17．6m，H₂=15m，H₃=15m。

2．4．3抵抗线W_光

计算公式：  W_光=K×D

式中  K—计算系数，一般取K=15～25，本工点从安全角度考虑，取K≥20；

D—钻孔直径，取D=100mm。

根据上式得：W_光=2.0m。

2．4．4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=1．2m

底部台阶：a=1．0m

2．4．5  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=1．0m，底层取h=1．5m。

2．4．6  光面爆破的线装药密度q光和单孔装药Q_光

计算公式：

q_光=K_光×a_光×W

Q_光=q_光×L+Q_底

式中 K_光—光面爆破的单位耗药量，g／m³：

预留光爆层时：取K_光=75g／m³，

有准光爆层时：取K_光=90g／m³；

Q_底—光面爆破底部加强装药量：

预留光爆层时：取Q_底=(3～5)q_光，

有准光爆层时：取Q_底=(5～8)q_光。

本工程取q_光=O．2kg／m。

2．4．7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=100～150ms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2．0m。

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。

3．3    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。

3．4    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K取3

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L为1．5～1．8m，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。

3．5  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。

4．2．2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。

4．3   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5～8倍，本工地取3～5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(略)。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365体育与技术》