铁路路堑边坡光面爆破实例

铁路路堑边坡光面爆破实例

1 工程概况

渝怀铁路DK374+00 ~ DK375+600区段有多处顺层岩质路堑需进行爆破施工。其中，甘溪站场DK374+300和DK375+500两工点将开挖形成高达10 ~ 12 m的双壁路堑，路堑边坡坡度为1:0.5。

该区段岩体为青灰色、灰色白云质灰岩，隐晶质结构，钙质胶结。石质坚硬，脆性较强，岩石普氏系数f= 12 ~ 16。岩体层理发育，岩层走向与线路间的夹角2°～5°，倾向线路，倾角30°，层面间距0.5 ~ 3.0 m，层理多在路堑边坡面出露。线路行进于坡脚变坡地带，地形左低右高，自然坡度15°～30°。地表植被较差，基岩大面积裸露。地表下5 m 以内岩石风化较为严重，层间多有张开裂隙；5 m以下岩石弱风化或微风化，层面闭合。

在路堑开挖爆破过程中，必须保证边坡岩体的稳定，尽可能使爆破作用不致引起岩体发生大范围的层裂破坏。同时，要求顺倾一侧的边坡不平整度小于20 cm，以便于坡面上的锚固施工。因此，在临近路堑边坡开挖时，应用了预留保护层光面爆破技术，并针对线路两侧不同岩层倾向的特点，采取了不同的光面爆破方案。

2 光面爆破方案

爆破震动效应和爆轰产物的气楔作用是顺层路堑施工中有可能引起边坡岩体产生层裂破坏的两个主要原因。通过现场爆破震动层裂试验及其与爆破前后的岩体声波无损检测结果的耦合分析发现：浅孔爆破的单孔装药量取0.5~0.8 kg时，爆破作用将造成与爆源相距1.3~2.0 m范围内的岩体层裂；中深孔爆破的单段装药量不大于5 kg时，岩体的层裂范围约为4.5 m。

由于岩体发生层裂破坏将对顺倾一侧路堑边坡的稳定性形成极为不利的影响，为尽可能减小爆破作用引起的岩体层裂范围，在路堑开挖过程中顺倾边坡一侧预留2.4~2.6 m的保护层，采用高度为2.5~3.0 m的浅孔爆破和光面爆破相结合的分层开挖方案清理保护层。考虑到反倾一侧路堑边坡不会因岩体的局部层裂而产生倾覆破坏，为加快施工进度，在这一侧路堑开挖时，只预留1.5~1.7 m的保护层，并采用与路堑开挖高度相同的深孔光面爆破清理保护层。

3 爆破参数设计

3.1 浅孔光面爆破参数

采用40 mm孔径的浅孔光面爆破清除顺倾一侧路堑边坡保护层岩体。

（1）炮孔间距光爆孔间距一般为孔径的10~18倍。当岩体的强度

低、节理裂隙较发育时，取小值；反之，取大值。尽管岩体的层理较发育，但层理厚度大，岩体强度高，为减少钻孔量、降低爆破成本，取孔距=55~60 cm。

（2）最小抵抗线光面爆破的最小抵抗线多按照炮孔密集系数（孔距与最小抵抗线的比值，通常为0.5~0.8）选取。对于顺层边坡岩体，若炮孔密集系数过小，导致抵抗线过大而引起岩体层裂。设计选取炮孔密集系数为0.65，即最小抵抗线为0.9m。

（3）线装药密度线装药密度的确定与炮孔直径和岩体强度有关。对于孔径为40 mm的中硬岩体，取=100~150 g/m，本设计取为120~140 g/m（全孔长度平均值）。

（4）单孔装药量由于保护层表面的不平整，各光爆孔的孔深不等。当孔深为2.5~3.0 m时，取=300~400g；当孔深为2.0~2.5m时，取

=200~250g。

由于顺倾一侧的保护层厚度为2.4~2.6 m，比光爆孔的最小抵抗线大了1.5~1.7 m，因此，在光爆孔前需布置一排常规的台阶爆破孔（主爆孔）。该前排孔的底盘抵抗线为1.5~1.7 m，孔距取1.6~2.0 m，孔深为

2.0~

3.0 m，相应的单孔装药量取0.7~1.4 kg。

3.2 深孔光面爆破参数

采用90 mm孔径的深孔光面爆破清除反倾一侧路堑边坡保护层岩体。

（1）炮孔间距当光爆孔的直径较大时，其间距一般为孔径的10~15倍，并视岩体强度和节理裂隙发育程度选取。考虑到爆破工点的岩体层理较发育，取深孔光面爆破的孔距=1.0 m。

（2）最小抵抗线深孔光面爆破的最小抵抗线即为保护层厚度

1.5~1.7m，相应的炮孔密集系数为0.59~0.67。

（3）线装药密度由于孔距和最小抵抗线都较小，线装药密度宜取小值。对于正常装药段，取=400 g/m。孔底2m以内进行加强装药，取线装药密度为1200 g/m。

（4）单孔装药量在台阶高度为10~12m时，钻孔长度11.2~13.4m，孔口下1m处开始堵塞。因此，取单孔装药量=5.68~6.56 kg，全孔的平均线装药密度为490~510 g/m。

4 装药结构与起爆方法

光面爆破采用32×200的乳化炸药，每卷200g。对于浅孔爆破：将药卷切成一个60~70g小节，每间隔0.6~0.7m装一小节，在炮孔口下50cm处开始堵塞。对于深孔爆破：在加强装药段，从孔底开始每间隔30c m装3个乳化药卷；在正常装药段，每间隔30c m装1个乳化药卷。

为尽可能缩小各光面爆破炮孔的起爆时差，所有光爆孔都采用导爆

索起爆，即将乳化药卷捆绑在导爆索上，各光爆孔的起爆导爆索与孔口

的主传导爆索相连。光面爆破的装药结构与起爆方法如图1所示。

a) 浅孔爆破 b) 深孔爆破

图1 光面爆破的装药结构与起爆方法（单位：cm）

为提高浅孔光面爆破孔的爆破效果，其前面一排主爆孔必须先于光爆孔起爆，二者的起爆时差应大于100ms，即当主爆孔采用1段瞬发雷管时，光爆孔的主传导爆索则用5段或6段雷管起爆。

由于深孔光面爆破只有一排炮孔，其主传导爆索用1发火雷管引爆即可。对于浅孔光面爆破，其各主爆孔用1发导爆管雷管起爆，光爆孔的主传导爆索也用1发导爆管雷管起爆，所有导爆管并联后用1发火雷管引爆。

5 爆破效果

浅孔光面爆破形成的坡面较为平整，半孔率达94%，最大不平整度小于15cm。但在最小抵抗线方向形成了少量的爆破飞石，最大抛距近20m，就其原因，在于前排个别主爆孔因主爆区形成的保护层坡面不平而使得最小抵抗线过小，有的仅为0.7~0.9m。将局部光爆孔的孔距缩小到0.4~0.5m，而最小抵抗线则调整为0.4~0.6m，从而基本消除了飞石。

深孔光面爆破后形成了平顺、整齐的台阶坡面，不平整度为10cm，未出现根底，但爆破块度较大。出现大块可能是由于孔距偏小的缘故。在后续施工中，将孔距加大到1.2~1.4m（炮孔密集系数0.8~0.9），且不改变单孔装药量和装药结构，仍获得了较好的爆破效果，仅不平整度有所加大，但也在20cm以内。

光面爆破过程中进行的震动监测结果表明，浅孔爆破时距坡顶线3m 处的岩体表面质点振动速度多小于8cm/s，深孔光面爆破时距坡顶线4m 处的表面质点振速也多在14cm/s以内，都未超过引起岩体层裂的临界质点振速。