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1、第七节 路基土石方爆破施工,第七节 路基土石方爆破施工,一、概述二、凿岩工程三、爆破工程四、清方工程,一、概述,在路基工程施工中，除了需要修筑路堤和开挖路堑外，当线路通过山区、丘陵以及傍山沿溪路段时，还会遇到集中或分散的岩土地区，这样就必须进行石方施工。此外在路面和其他附属工程中，还需要大量的块石、片石和碎石，而这些石料都需要开采与加工。目前石方工程多采用机械化施工，利用各种机具进行钻孔、爆破、清理与加工，这不但降低了人工的劳动强度，而且加快了施工进度，提高了作业效率。,1爆破的基本概念,所谓爆破就是利用炸药爆炸时产生的热量和高压，使岩体和周围介质受到破坏和移位。为了爆破某一岩体，可在岩体内或
2、表面放置一定数量的炸药，这种炸药称为药包。,爆破作用圈,药包在均质的岩体内爆炸时，其爆炸力是向四周扩散的，紧靠药包部分的岩石，受到的冲击挤压力最大，随着离药包距离的增大，其作用力也逐渐减弱，按照岩体受爆炸波冲击的破坏程度不同，可把爆炸作用范围，由近而远划成四个作用圈：压缩圈、抛掷圈、松动圈和振动圈。压缩圈内的岩石受到极度压缩而粉碎。抛掷圈内的岩石由于受爆炸波的冲击较大，岩石被压缩成小块，如果岩体的抵抗力不足，就会被抛掷出去。松动圈内的岩石由于受爆炸波影响较小，岩体破裂而产生松动现象。振动圈内由于受爆炸波影响很小，所以岩体只受震动。前三个圈统称为破坏圈，其半径称破坏半径。,最小抵抗线W,药包到自
3、由面的垂直距离称最小抵抗线W，它是岩体抵抗力最弱的一个方向。,压缩爆破,当药包埋置较深，抵抗线W较大时，爆破后药包周围的岩石产生粉碎和裂隙，自由面只受到震动，并无破坏，这种爆破称为压缩爆破，如图a)所示。,松动爆破,当最小抵抗线W减少到某一临界值时，爆破后，药包以上直到表面岩石都受到破坏而松动，但无抛掷现象，这种爆破称为松动爆破，如图b)所示。,抛掷爆破,当最小抵抗线W再减少时，爆破后岩石不但松动，而且有向四周抛出的现象，这种爆破称为抛掷爆破，如图c)所示。,药包爆破效果图,爆破漏斗,在松动爆破和抛掷爆破的情况下，从药包到临空面的上方形成一个漏斗状的爆坑，称为爆破漏斗，它是由以下几个尺寸构成，
4、即最小抵抗线W，漏斗半径r和漏斗可见深度h。,爆破作用指数n,r和W的比值称为爆破作用指数n，即：爆破作用指数n决定着爆破漏斗的基本形状，也反映了不同的爆破效果。,爆破漏斗按爆破作用指数n划分：,当n=1时称为标准爆破漏斗，爆破后只有部分岩石抛到漏斗外面，产生这种漏斗所用的炸药称标准抛掷药包。当n1时称为加强抛掷漏斗，爆破后绝大部分岩石抛掷到漏斗外部，所用药包称为加强抛掷药包。当n1时称为弱抛掷漏斗，此时只有一小部分岩石抛到漏斗外面，所用药包为弱抛掷药包；当n075和n075时，所用药包分别形成松动爆破和压缩爆破。,定向爆破,抛掷方向、距离、数量和时间都有所控制的一种抛掷爆破。,2炸药,1）起
5、爆炸药它是一种爆炸速度极高的烈性炸药，爆速可达20008000m/s,主要用作制造雷管和速燃导火索。常用的有雷汞、叠氮铅等。2）爆破炸药用以对岩石或其他介质进行爆破的炸药，要求它的敏感性低，要在起爆炸药强力的冲击下才能爆炸，工程常用的有：黑色炸药、硝酸炸药、胶质炸药、梯恩梯等。,3起爆器材,雷管是常用的起爆器材，按照引爆的方式不同，可分为火雷管和电雷管。电雷管又分即发、延期和毫秒雷管。工业上按雷管内起爆药量的多少分为10种号码的雷管。一般多使用号。,二、凿岩工程,钻凿爆破用的眼孔在整个爆破工作中所占的比例较大，因此提高钻孔工作的效率，对工程进度的影响，是相当重要的。目前凿岩工程常用的机械设备有
6、：空气压缩机（简称空压机）、凿岩机和穿孔机等。,空压机站容量的确定：,所用风动工具的空气总消耗量 n 使用风动工具台数；q 每台工具的空气消耗量，m3min；K 同时工作系数，一般取0651；B 磨损后空气漏损系数，一般取110115。,2管路的漏风量,由于管路中接头、阀门等随管路的增长而增多，从而使风量漏损增加，漏风量：L 风管长，m；漏风量，一般每1000m漏损15m3min。,3海拔系数,海拔较高的地区，空气稀薄，空压机的生产能力随海拔高度不同而变化。因此应随海拔高度的增加而增加空压机的容量。可用海拔系数来表示。,4空压机站的总供气量,当总气量确定后，根据这一需要量选定空压机。选定时应尽
7、量选择大容量的，但也要注意大小搭配，因为在某种情况下，工地只需少量凿岩机工作，这时若用大型空压机来供气，会造成很大浪费。,管道的敷设,凿岩机与空压机是通过输气管道连接的，一般多用高压胶管。在工程量大而集中、施工期长的工地中应选用钢管作为输出主管。输气管的内径应根据通过的总气量和输送的长短而定。以保证最远的施工点有足够气压(不低于600kPa)，保证凿岩机正常工作。在安装输气管道前，必须做好全工地管道的设计，根据工点的布置，选定主气管安装路线，并根据总流量选择合适直径的主管，并备好一切管道附件，在铺设管道时应尽量做到以下几点：,铺设管道原则,管道应短而直，尽可能少拐弯，尤其要避免带锐角的急拐弯。
8、在管路上除了储气筒、油水分离器和开关外，尽量减少附件，以免增大阻力。在一条管路中，不允许直径大小不同的管子间隔交替连接。管子架设要牢固，接头要严密，不允许漏气。应注意管路防晒、防冻，不允许管内产生局部积水。尽可能少用阻力大的橡胶管。,三、爆破工程,石方爆破施工有炮孔位置的选择、凿孔、装药、引爆和清方等工序。,1炮孔位置的选择,炮孔位置的选择是十分重要的，因为炮孔的位置、方向和深度都会直接影响爆破效果。选择孔位时应注意岩石的结构，避免在层理和裂缝处凿孔，以免药包爆炸时气体由裂缝中泄出，使爆破效果降低或完全失效。炮孔应选在临空面较多的方位图a)，或者有意识地改造地形，使第一次爆破后，为第二次爆破创
9、造较多的临空面图b)。,1）最小抵抗线W的确定,抵抗线过大，爆破后会使岩块过大，且容易残留炮根；抵抗线过小会导致岩石飞散和炸药的消耗量增加；一般为梯段高度的（7080）。,2）炮孔深度,采用台阶式爆破时，炮孔的深度，应使爆破后的地面尽量与原地面平齐。较硬的岩石易留炮根，因此炮眼的深度应大于岩层厚度。软岩石可小于台阶高度，一般是：坚石：（1.01.15）；次坚石：（0.850.95）；软石：（0.70.9）。,3）炮孔距离和行距的确定,两孔之间的距离为孔距a，它的大小与起爆方法和最小抵抗线有关。火花起爆时：a=(1.42.0)W；电力起爆时：a=(0.82.3)W采用多排炮孔时，炮孔应按梅花形交
10、错布置a)。两排炮孔之间的行距b约为0.86a。,2凿孔,选孔工作完成后，即可进行凿孔。凿孔的技术要求与采用的爆破方法有关。目前使用的有浅孔爆破和深孔爆破两种。,1）浅孔爆破,一般爆破的岩石数量不大，孔径在75mm以下，孔深不超过5m。多用手提式凿岩机凿孔。孔成一行或多行平行排列，可用电力或速燃引爆使各药包同时爆炸。这种爆破适用于工程量不大的路堑开挖，以及采石工程对大块岩石的再爆破等。其用药量多按炮孔深度和岩石性质而定。一般装药深度为孔深的1/31/2。,2）深孔爆破,对孔深大于5m，孔径大于75mm的炮孔进行爆破时，通称为深孔爆破。钻凿大型炮孔多采用冲击式钻机。因一次爆破的石方量大，从而加快
11、施工进度，如果有适当的装运机械配合，则可以实现全面机械化快速施工，是今后石方开挖的发展方向。,3.装药,就是把炸药按照施工要求装入凿好的药孔内。装药的方式根据爆破方法和施工要求不同而各异。,1）集中药包,炸药完全装在炮孔的底部，这种方式对于工作面较高的岩石，崩落效果较好，但不能保证岩石均匀破碎,如图a)、b)所示。,a),b),2）分散药包,炸药沿孔的高度分散装置，这种方式可以使岩石均匀破碎，适用于高作业面的开挖段。,3）药壶药包,它是在炮孔的底部制成葫芦形的储药室，以增大装药量。这种方式适用于岩石量大而集中的石方施工。,4）坑道药包,药包装在竖井或平峒底部的特制的储药室内,如图e)所示。,药
12、包装置形式,4.药孔的堵塞,药孔堵塞一般可用干砂、滑石粉、粘土和碎石等。堵塞物的捣实，忌用铁棒，一般用木制或黄铜棒。棒的直径为炮孔直径的0.75倍，下端稍粗，约为炮孔直径的0.9倍。在棒的下端开有供导火索穿过的纵向导槽。,5.引爆,引爆是利用起爆炸药制成的雷管，将引火剂或导火索，从炮孔的外部引入炮孔的药室使炸药爆炸。引爆方式有火花起爆、电力起爆等。,四、清方工程,当石方爆破后，必须根据施工要求和石料的利用情况分次清理。如开挖路堑无填方工程时，可用挖掘机或装载机清理石料，由运输车辆运出施工现场，以利下一次爆破。如是傍山筑路半挖半填，则爆破的碎石可以作填方用，此时可用推土机或装载机清方。由于路基土
13、石方爆破施工，不同于采石场和矿山开挖，一方面场地狭小，机械设备的布置和使用受到限制，另一方面要求机械设备的能力大、效率高，又要机动灵活和一定的越野性能和爬坡能力。,选择清方机械应考虑的技术经济条件,1、工程期限所要求的生产能力；2、工程单价；3、爆破岩石的块度和岩堆的大小；4、机械设备进入工地的运输条件，以及爆破时机械撤离和重新进入工作面的方便程度等。以上各条应综合考虑，不能孤立地只考虑某一方面。如果只考虑爆破的块度，便于正铲挖掘机的挖装，则对于某些结构的岩石来说，可能会大大增加爆破费用。反之，降低了爆破费用，又会使块度增大，使挖掘机无法铲装。因此清方机械的选配是比较复杂的。,各种清方机械的正确选择,正铲挖掘机适应性比较强，但进出工点比较缓慢。轮式装载机机动灵活，另外相同功率的正铲挖掘机和装载机相比，装载机可以铲装较大块度的石块，而且可以用较少的斗数，装满载重量相等的运输工具，但装载机的卸载高度不如挖掘机。此外装载机可以自行铲运，挖掘机则不能。就经济性来说，运距在3040m以内，用推土机推运较为经济；40100m用装载机自铲自运，100m以上用挖掘机配合自卸汽车比较经济。,
