《公路路基高边坡大断面土石方开挖侧壁钻爆法施工工法》
关键技术鉴定资料
山西四建集团有限公司
二0一五年十一月
目 录
1. 提出问题的背景
2. 工艺原理
3. 工法的关键技术
4. 实施效果
5. 附件
《公路路基高边坡大断面土石方开挖侧壁钻爆法施工工法》
关键技术鉴定资料
一、提出问题的背景
从传统施工角度出发，面对大断面土石方开挖清除工作需要大型挖掘机械和大量的人工的配合，施工时需要耗费大量的资源。公路路基高边坡大断面土石方开挖侧壁钻爆法是利用爆破施工技术与GPS 空间定位机械开挖相结合的施工方法，安全、快速、经济地完成土石方与岩体的分离、落地工作，创造安全的施工环境，解决公路施工时的安全隐患，提高公路使用安全系数和路面使用寿命等效果。
二、工艺原理
2.1依山体自然形成的坡度整修出工作面后施行梯段式挖除土方，并在此过程中严格控制山体侧面的坡度修正情况，山体土方达到设计坡度要求后进行下一梯段的施工，
2.2 侧壁钻爆法是一种利用能量转化的相互关系使土石方有序破裂、坍塌而达到施工效果的施工工艺。通过火药在有限空间内的爆炸产生的热能转化为机械膨胀力作用于山体，机械膨胀力使山体在控制火药药量的情况下有序破裂，达到预期的设计效果。
三、工法关键技术
3.1 GPS地形测设及空间定位放线
使用GPS 测量定位仪器对爆破岩体实施空间定位测量，确定初始开槽位置及布点，按爆破设计进行测量，计算出实际挖除、爆破的土石方空间位置。
上层土方清理根据设计坡度1:0.5计算出开槽口及各点位距离
公路边线的垂直距离，使用GPS 定位确定各个点并使其形成爆破线，对起爆地点进行确定后，使用90mm 潜孔钻对确定好的各个起爆孔进行实地倾斜于自由面的1:0.5坡度钻探及布点施工。使其符合爆破所需的空间。
3.2钻爆方案设计
大断面土石方施工环境复杂、难度高，土石方爆破设计必须在确保土石方爆破形成断面和进尺的同时，将爆破振动控制在尽可能小的范围内，以减少对周变生态环境的影响。爆破施工时，爆破设计需满足：爆破质点振动速度应控制1.0—2.0cm/s；爆破影响靠近岩石松动范围要求控制在2m 以内；炮眼利用率在90%以上；光面爆破的半壁抛眼留痕迹率80%以上；相邻两循环炮眼衔接台阶不大于0.1m ；局部欠挖面积小于0.1㎡，最大欠挖小于0.05m 。
3.3爆破参数选择
1）爆破设计参数的计算
药包换算：Q=0.33qW3e (Q：装药量Kg ； q：爆破单位体积岩石的耗药量，即单位耗药量Kg/m3；W ：最小抵抗线m ；e ：炸药换算系数，普通混合胶质炸药取0.88。)
爆眼间距a=bW（a ：爆眼间距；b ：系数，电雷管取0.8-2.3； W：最小抵抗线m) 。
深孔爆破用药量参考表
（以上表格数据仅供参考，具体装药量根据现场石头种类和受药情况增减药量。）
2）炮眼深度：爆破设计的炮眼深度主要受爆破振动强度控制，设计炮眼深度根据爆破部位不同进行调整，斜长一般为1.0-1.5米。
3）炮眼布置：布置采用经验公式和工程类比方法确定。按规定炮眼间距E=（8-12）d （d 为炮眼直径）；抵抗线W=（1.0-1.5）E 。采用梅花型布孔，且炮孔与水平成78°夹角。掏槽眼主要布置于侧壁上，形式可根据实际地质情况确定；在坚硬难爆的岩体中，应适当调整系数，加大密度；
4）炮眼数目：按整体工程爆破施工需要和石方表层的表面积计算，炮眼直径可采用¢35-42mm ，间距孔距2.5m ，2m 排距，得出所需炮眼数量为160孔。
5）单眼装药量计算
边坡光面爆破或预裂爆破
Q=qL(kg)
式中：Q —单孔装药量(kg)
q—线装药密度(kg/m)
L—预裂或光爆孔深度(m)
主爆孔、临边孔
Q=kawH(kg)或Q=kabH(kg)
式中：Q —单孔装药量(kg)
k—岩石单位耗药量(kg/m3)
w—前排孔底板抵抗线(m)
b—排距(m)
a—孔距(m)
H—梯段高度(m)
第一排炮每孔装药量：
Q1＝q.a.w1.H
Q1＝0.45×2.5×3.15×8＝28.35(kg)
第二排至后多排炮孔装药量：
Q2—n ＝K.q.a2—n.b.H
K —为前面各排炮孔岩体阻力作用增加系数K ＝0.9～1.2，取K ＝1.1
Q2—n ＝1.1×0.45×2.5×2×8＝19.8（kg ）
6）炮眼堵塞
堵塞长度不得小于最小抵抗线的0.8倍，材料宜用砂和湿粘土拌和后搓成长度50~100mm直径30~40mm泥条，堵塞过程必需保护好起爆线路，防止石块掉入孔内，堵塞材料应分层填入，并及时用木棍压紧，严禁起爆线路被打折或损坏。
堵塞的作用在于使炸药爆炸得到良好的效果，同时改变爆后气体，堵塞的好坏还直接影响到装药量的多少。堵塞材料可用砂或粘土或砂粘土混合物，并有一定的含水率（含水量以手攥成团、手捏松散为标准）。当炮孔有水时，必须把水清除干净，才能堵塞炮孔，否则成为饱和土起不到堵塞作用而出现“冲炮”，产生飞石。堵塞长度不小于最小抵抗线。堵塞时，要边回填边用炮棍捣固。
7）装药结构
引爆药应装在药柱的中间，基雷管的聚能穴应向眼底，装入药卷后，应用竹、木棍填上部炸药，操作必需轻填轻压，并保护好引爆线路。
根据现场及岩层的特点而定。在装药前应用竹、木棍检查炮眼的深度和孔的情况，如孔内积有过多的岩粉应排净。炮眼干燥时，可将炸药两侧划破后放入用竹、木棍将其捣实。
3.4爆破安全校核
为确保周边河道及有关设施的安全，在保证爆破震动安全的同时, 保证起爆网路的安全。选用合理的炸药量。最大安全药量的计算公式为:
式中,Qmax 为最大安全药量；当震破可能叠加时采用等效药量；当齐发爆破时采用一次爆破的总炸药量。V 为允许的安全振动速度。K 、α为与爆破地形、地质条件有关系数和衰减指数。条件相近时可按规定的范围选取；条件特殊时由试验确定。实际工程应用中, 为了既保证爆破安全又能获取较好的经济效益, 应根据现场的实际情况, 对所计算最大安全药量进行修正；
3.5 施工监测控制
监控量测项目为石方清除施工必须进行的量测，其中包括地质状况观察、水平收敛、地表下沉量测、地表建筑物爆破振动监测；
3.6对边坡的整体修整处理
在对石方爆破后需对其上方土方层进行修整，清除土方层松动、
易滑落土块，按1:0.5使用挖机做出最终的较坚实坡面，确保最终成果的实用、安全及美观性。
爆破时已设置边坡光面爆破组，得以安全实施对碎裂未落石方进行扰动脱落及石方坡面的成型施工。
四、实施效果
榆社县东汇至郭郊公路改造工程（K13+800-K25+291.400）由山西四建集团有限公司承建，该项目起点位于东汇至郭郊公路K13+800处，途径北沟村、讲堂村、上咱则村、下咱则村、屯村，终点位于郭郊村口接县道榆洪公路（编号X921）K28+050处，线路全长11.491公里。在该段K23+774——K23+906路段右侧使用侧壁钻爆土石方清除施工工作，该施工技术先进、操作简单快捷、施工安全、成形状况良好。得到业主和群众一致好评。
榆社县东汇至郭郊公路改造工程（K13+800-K25+291.400）由山西四建集团有限公司承建，利用钻爆法清除土石方，实现了土方与石方稳定安全地形成一个整体，满足了图纸设计要求效果，解决了影响公路道路施工及公路使用时的安全隐患等问题，施工过程安全可靠，得到沿线群众一致好评。
五、附件
5.1经济效益证明
效 益 证 明
1、经济效益：
经综合评定，采用侧壁钻爆技术对大断面土石方开挖施工，有效地减低了施工成本，满足了图纸施工要求，爆破施工快捷，减少了工作量，缩短了施工工期，减少了因大型机械施工产生的废气污染及有效避免了人工施工的伤亡率。
2、社会效益
侧壁钻爆技术对大断面土石方开挖施工，能够快速将需清除土石方与主体剥离，为后续清理工作创造有利安全条件，缩短土石方清理工期，减少施工过程对附近居民生活等出行的影响，得到业主及附近居民的好评。
3、环保效益：
在侧壁钻爆技术对大断面土石方开挖施工过程中，避免了使用大量的额大型机械，减少了尾气废气的排放及长期施工过程的扬尘污染，有效地节约了资源，使用安全、可靠，环境效益好。
山西四建集团有限公司
2015年11月
5.2用户意见
用户意见
由山西四建集团有限公司施工的榆社县东汇至郭郊公路改造工程（K13+800—K25+291.4）的K23+774——K23+906段右侧大断面土石方开挖工程应用爆破方式施工。该施工工艺技术先进，操作快捷，施工安全性高，成形质量好，工程质量合格率高，有效地降低了工程造价，得到业主及周围村民的一致好评，施工过程十分满意。
5.3工程照片
石方爆破布点及开槽
石方爆破后清理
施工完效果