控制爆破技术在坪汉高速高陡边坡危岩体处理的应用

1 工程概况

陕西坪汉高速公路某隧道为分离式双洞隧道，为全线控制性重点工程，隧道总长1132m，最大埋深约220m，最小埋深约14m。隧道进口洞门与大桥桥台为桥隧相连形式。隧道上方有一危岩体，危岩体距离隧道洞口正上方约80m，且在洞顶偏左有裂缝贯通，裂缝宽度2～3.5m，危岩体平均厚度8m，宽度30m，高度30m，危岩体里程范围约为DIK427+580～+650，横向处理范围左侧30m，右侧约75m。危岩体在爆破、降水等作用下易产生落石、崩塌等不良地质灾害，危及公路施工及运营安全，需对洞顶危岩进行处理，保证施工及运营的安全。

2 危岩体处理要求及采取的措施

2.1 对施工的要求

（1）清除危岩体前应完成明洞范围内的护拱或缓冲层，明暗交接处增设防护网，危岩体下部坡面根据需要设置被动防护网 ［1］；

第五、募集帮扶。动员社会各界力量广泛参与扶贫济困、定点帮扶活动，各级定点帮扶单位、各乡镇、企业、个体户、富裕户等募集款物。

（2）清除危岩体时应采取控制爆破，并做好控制爆破专项设计和安全防护措施。

2.2 危岩体处理主要工程措施

针对危岩体现状采取的主要工程措施 ［2］有：（1）危岩体上方土石按1∶1.25、石方按1∶0.75开挖削坡，将坡顶土石方进行卸载； （2）黄土质边坡采用骨架护坡植草加固防护； （3）石质边坡采用长锚杆、挂网、喷射混凝土封闭防护；（4）边坡设布鲁克被动防护网防护； （5）坡顶平台设混凝土挡土墙防护； （6）坡顶及两侧设截水沟； （7）边坡平台设平台排水沟并铺砌混凝土封闭。

3 危岩体控制爆破施工

3.1 采用了有针对性的爆破施工方案、方法

根据危岩体分布位置、现有安全状态、地形特点情况，采用不同的爆破、开挖措施：

（1）土方及松散石渣。采用由上到下分层挖掘机直接开挖，配合装载机将土方推至线右侧50m以外的安全位置后放落山下施工平台上，运到弃土场；

通过对以上研究进行梳理得出：货物运输需求是船舶运输方航线网络设计应首先考虑的因素，其次是港口条件等因素。班轮运输业独有的垄断性使得航线网络设计存在效益损失。通过引入资源共享理论并以港口群为研究对象，探讨港口群内核心枢纽港的主干航线及相应支线航线的确立方式，充分发挥港口方的信息节点功能，改善港口群内泊位资源利用的不均衡问题。

（2）整体稳定石方。采用大直径浅孔控制爆破由上至下分层爆破，分层机械开挖，清理，推土机推运石渣到右侧安全地带后放至山下；

（3）靠近外侧开裂、节理发育的岩体或孤石。采用小直径浅孔控制爆破配合机械凿岩的方法松动，挖掘机开挖，推土机推运石渣到右侧安全地带后放至山下；

（4）靠近陡崖外侧与山体脱离的危岩。采用小直径风动凿岩机钻孔，孔内灌注静态破碎剂破碎，人工分层清理石渣。

3.2 控制爆破主要参数设计

3.2.1 小直径浅孔控制爆破

爆破时采用分层施工，爆破作业分层高度一般为0.8m～2.0m，根据现场石层厚度来确定，对于小面积成片的岩体爆破时采用。对于风化岩体整体性不强时，或开挖高度0.8m以下的段落，尽量直接用机械凿除。

（1）爆破参数

式中q为单位岩石用药量，根据现场试验，取q=0.30kg/m3较为合适，若岩石完整性差、风化程度高时由爆破工程师进行调整取更小值。浅孔爆破设计参数见表1。

①爆破分层高度H≤2m；②钻眼直径D=42mm；③炮眼深度L=1.1～2.2m；④炮眼间距a=0.8～1.2m；⑤炮眼排距 b=0.8～1.1m；⑥钻孔方式：三角形布置，垂直钻眼；⑦炮眼装药量Q=qabH。

II.-6:105规定直接代理，宣称代理人以被代理人名义且为其利益并在权限之内所完成的行为，直接对该被代理人发生法律效果，并使其面向缔约相对方受约束，如同此等行为是由他自己所为的一样，而并不在代理人与第三人之间产生法律关系。该条文将披露被代理人的姓名，等同于其他任何可用来向第三人指出行为将对被代理人发生效果之意图的方式。II.-6:106规定了间接代理，将那些以自己名义行事的代理人所完成的法律行为的效果归于他自己。在这里，代理人披露他自己姓名的行为，同样等同于其他一切可用来表明行为不对被代理人产生直接效果之意图的方式。结果是该代理阻止在被代理人与第三人之间产生法律关系，除非法律另有规定。

 

表1 小直径浅爆破设计参数表 （q=0.30kg/m3）

  

爆破高度H（m）炮眼深度L（m）炮眼间距a（m）炮眼排距b（m）装药量Q （kg）装药长度L′（m）堵塞长度l（m）0.8 0.9 0.8 0.8 0.15 0.20 0.70 1.0 1.1 0.8 0.8 0.19 0.20 0.90 1.2 1.3 1.0 0.8 0.29 0.30 1.0 1.5 1.7 1.1 0.9 0.45 0.50 1.2 1.7 1.9 1.1 1.0 0.56 0.60 1.3 2.0 2.2 1.2 1.1 0.80 0.80 1.4

（2）炮孔布置

炮孔一般采用梅花形布置，若现场不具备条件时则可采用矩形布置。

（3）爆破装药结构

关于级数敛散性的证明，在不同的教材或文献[8-10]中均有出现，且出现了多种证明方法，但相比较而言，利用本文的结论处理该问题更方便．

采用连续装药结构，炸药品种为Ф32mm卷装乳化炸药，按设计药量从炮孔底部自下而上将炸药卷装入，每个炮孔均装1发非电毫秒雷管，采用反向起爆法将炸药卷装在孔底 （如图1）。炮孔堵塞采用略微潮湿的黄土，逐层捣实堵满为止 ［3］。

  

图1 小直径浅孔连续装药结构图

（4）小直径浅孔爆破起爆网路

在运维阶段，BIM数据库能体现增值创效的作用。将数据库连接到楼宇管理系统中，所有设备运营、维修和更换寿命等信息都可以被提前提示。并在项目全寿命周期结束或改扩建的过程中，根据数据库的信息进行有效分析，尽可能进行回收利用，减少资源损耗（见图5）。

同段别起爆雷管可采用四通管连接在一起，不同段别起爆微差采用3段非电毫秒雷管接力连接来完成。

3.2.2 大块孤石爆破

对于部分与主体分离形成大块孤石的危石，若机械破碎不便时，采用小直径风钻垂直钻孔，其装药量与爆破破碎岩石体积成正比，即：

 

式中，V—爆破破碎岩石体积/m3；q—单位体积岩石用药量，一般取q=0.07～0.15kg/m3，也可参考表2。

出站操作流程：出站操作流程主要是指本地区的货物向外发出，货物在卸货，信息采集，分拣完成之后，在顾客的目的地对应的集货位上，将货物进行派工出站，信息上传的操作。

 

表2 大块孤石装药量参考表

  

大块尺寸（m3）岩石厚度（m）炮孔深度（m）炮孔数目（个）单孔装药量 （kg）2.0 1.0 0.65 2 0.07 3.0 1.5 0.65 2 0.10 4.0 1.5 1.0 2 0.15

孤石爆破孔内装入1发非电毫秒雷管，堵塞方法和小直径浅孔爆破相同，网络连接采用多发簇联在一起，与主爆破孔连接成一个整体后起爆。

3.2.3 大直径浅孔控制爆破

在爆破面积比较大，钻孔机械上下方便，爆破安全性好时采用大直径浅孔控制爆破，此方法爆破方量相对大，可提高施工效率，同时有利于降低单孔装药量，降低爆破振动。

（1） 钻爆参数

采用中风压潜孔钻机钻孔，进行大直径浅孔爆破。

①梯段高度H：根据本工程现场情况，设计爆破梯段高度为2.5m～3.5m。

④钻孔深度 L： L=（H+h）/sin a=1.1H/sin80°=1.12H。

阅读推广既是一种活动的服务形式，则可能会在多个地点、多个不同空间、以多种不同形式呈现，其多样性特征相对于图书馆传统的固定地点、单一形式的服务而言，其辨识度更低。因而，它更需要代表其特质的标识来标明服务的前后一致性及增加读者的辨识度，而品牌化则可以将具有多样性特点的阅读推广统一在一个框架或主旨下来实现。

（2）每次爆破前清理出良好的临空面，使爆破炮孔从临空面开始逐段由外向内按顺序间隔起爆，减少爆破的夹制作用，可以有效地降低爆破振动效应。

②钻孔直径D：采用潜孔钻机，孔径D=110mm，倾斜钻孔，倾斜角度80°左右。

⑤前排炮孔底板抵抗线 W1：W1=H/tgα+B，式中α为台阶坡面角，一般取α=75°；B为从钻机中心至坡顶线的安全距离，取B=1.7m。W1=2.5m。

⑥前排炮孔单位岩石用药量q1：取q1=0.25kg/m3。

⑦前排炮孔装药量Q1：Q1=q1a1W1H，当H=3.0m时，Q1=4.7kg。

⑧前排炮孔堵塞长度l1：当H=3.0m时，L=3.4m，l1=2.8m。

⑨后排炮孔单位岩石用药量q：考虑到前排爆破岩体对后排炮孔的阻力作用，后排炮孔的单位岩石用药量应略大于前排炮孔，经试炮取q=0.30kg/m3。

英国学者布朗（Brown）和莱文森（Levinson）提出：模糊限制语是“一个粒子，单词或短语，修改谓词的隶属度或集合中的名词短语;它说只有在某些方面它是部分的或真实的它可能比预期的更真实完整”（Brown＆Levinson，1987）。同时，他们提出了把模糊限制语当成一种避免直接分歧或维护面子的消极策略。

⑩后排炮孔间距a、排距b：按三角形布置。

采用SPSS 17.0软件对数据进行分析处理，计量资料以（均数±标准差）表示，采用t检验；计数资料以（n，%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

⑪后排炮孔装药量Q：Q=qabH

⑫后排炮孔堵塞长度 l： L°＝L－l

⑬爆破设计参数 （见表3）。

 

表3 大直径浅孔爆破设计参数表

  

注：①钻孔直径D=110mm，倾斜钻孔，三角形布置；②炸药采用乳化炸药，每米炮孔装药量按9kg/m计算。

 

爆破高度H（m）钻孔深度L（m）炮孔间距a（m）炮孔排距b（m）炮孔装药量Q（kg）装药长度L′（m）堵塞长度l（m）2.5 2.8 2.5 2.5 4.7 0.6 2.2 3.0 3.4 2.5 2.5 5.6 0.7 2.7 3.5 3.9 2.8 2.5 7.4 0.9 3.0

（2）炮孔布置

炮孔布置采用三角形布置，为充分发挥钻爆装运机械设备的效能，同时也为了控制爆破规模，每次爆破炮孔布置个数不超过40个，排数不超过6排。

（3）爆破装药结构

采用连续装药结构，炸药品种为散装2#岩石乳化炸药，按设计药量从炮孔底部自下而上将炸药装填均匀密实，每个炮孔均装2发高段别非电毫秒雷管，将2发非电毫秒雷管装入起爆药包后，放入炮孔装药段的中部。

（4）爆破堵塞

炮孔堵塞时，应满足堵塞长度和保证良好的堵塞质量。

采用黄土或钻孔岩粉，按设计堵塞长度逐层捣实堵满为止。炮孔堵塞严禁装入石块，以免冲炮产生过远飞石。

爆破后对产生的大岩块采用浅孔爆破或机械破碎方法进行二次破碎，隧道口上方掉落岩块直径不超过0.5m。

采用塑料导爆管非电微差起爆网路。每个炮孔内均装1发非电毫秒雷管，所装雷管段别为10段以上，可以根据一次起爆数量多少将每排分成一个段别或数个段别，实现逐排或每排数段微差间隔起爆。

施工时所有的炮孔内均装高段别的毫秒雷管（10段以上），孔外用2～3段毫秒雷管每2个孔连接在一起，组成孔外微差起爆网路，保证爆破振动安全，同时利用前后炮孔起爆微差相互挤压、碰撞，有效减小爆破石块粒径。为减少爆破松散岩块向隧道口方向下落，起爆方向要避开隧道口方向，一般向隧道进口右侧方向 （西侧）起爆。

3.2.4 静态破碎开挖

静态破碎是对靠近山崖边部已经与主体完全脱离、受较大振动或冲击可能失稳或坍塌的岩石进行解体较为安全的方法。施工时在岩体上采用φ42mm风钻进行钻孔，孔间距0.3m，孔内灌注无声破碎剂，待6～8小时后岩体破碎解体成小块，然后人工清理。

3.3 采取的安全技术措施

3.3.1 控制单响最大起爆药量

在施工中我们充分考虑到危岩体的裂隙发育、整体性较差、爆破振动可能引起岩体塌落或其它次生危害，根据现场试炮爆破，确定本工程单响最大起爆药量，不超过20kg，从而有效控制爆破最大振动峰值。

3.3.2 爆破振动控制措施

（1）采用塑料导爆管非电毫秒微差起爆技术实现逐段微差间隔起爆，通过合理的段间隔时间减少或消除爆破振动的叠加作用，将爆破振动控制在允许振动范围以内。

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③超钻深度h：按h=0.1H考虑。

（3）选用减弱松动的爆破装药参数降低爆破振动强度，控制每次爆破的总装药量规模，降低爆破振动总作用时间。

施工时重点位置炮孔采用胶皮炮被覆盖及草土袋压盖后可控制飞石距离50m以内。

3.3.3 爆破飞石控制技术措施

（1）采用减弱松动爆破的药量计算形式，使爆破岩石只产生破碎和适当位移，没有过多的能量对爆破岩石产生抛掷作用。

（2）充分创造和利用临空面，并采用微差爆破技术，使炮孔爆破从临空面开始逐段由外向内按顺序微差间隔起爆，减小爆破时后排炮孔的夹制作用，防止过远飞石。

（3）严格按设计进行装药及堵塞长度堵塞炮孔，使用黄土、钻孔岩粉等细粒材料，并保证堵塞密实。

（4）爆破时临空面方向避开被保护建筑物方向。

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（5）对于易产生飞石的部位采用胶皮炮被将爆破部位全部覆盖，有效防止飞石。

4 安全防护，措施到位

本危岩体处理区域位于隧道进口上方，此处山高坡陡、上部危岩体松散开裂，山体随时可能发生落石、崩塌的危险，施工难度和安全防护要求都非常高，做好施工期间的安全防护是一切工作的重心。施工中我们采用主动防护措施、被动防护措施、随时调整爆破设计参数、局部改变施工方法、严格施工过程控制等方法做到了施工安全万无一失。

4.1 采取的主动防护措施

（1）爆破区覆盖防护。

为避免爆破个别飞石距离超过50m，对公路隧道及桥梁或附近施工既有设备、设施产生损坏。采用胶皮炮被密排覆盖在产生飞石的所有炮孔上，胶皮炮被间用8#铁丝前后左右相互连接在一起不留缝隙，炮被相邻连接点距离不超过30cm。同时在胶皮炮被上压事先装好黄土的塑料编织袋，每个土袋重量不少于30kg，一般土袋应压盖在炮孔正上方，以保证防护效果。

（5）加热方法：一般从B、C点两侧对称同时开始向中间加热，加热应该均匀；加热后一般应采用空冷，通常冷却速度缓慢，对于奥氏体不锈钢可选用水冷，加快其冷却速度。待冷却到常温后再进行测量法兰的间隙，如果一次矫形不满足要求，可以根据测量情况，稍微调整加热范围，再次加热，直到间隙偏差符合规范要求。

（2）陡岩易塌落区主动网覆盖。

在爆破前对隧道口上方中线左右各30m区域陡崖段上部靠近边缘，岩石裂隙发育张开，破碎不稳定的部分，在施工期间容易滑落，根据现场条件，我们采用主动布鲁克网加固防护。在山上稳定的岩体上钻孔，安装锚杆，灌注水泥浆，然后将布鲁克网挂在锚杆上，将不稳定的岩体全部罩住，收紧网边缘，固定在锚杆上。锚杆长3.0m，间距约0.5m，布鲁克网选用高强度的主动防护网。

（3）开裂岩体预处理措施。

对于靠近陡崖外部已与山体脱离的岩块体，爆破前先用静态破碎、人工凿除、风镐机械破碎、液压锤破碎等方法进行预处理，将不安全隐患提前消除。

（4）消除大岩块措施。

（5）爆破起爆网路

陈小华：58到家没有，当时那个市场确实是不理性的，一天一万单外界就觉得这家公司值五亿美元，也就是一天一单值5万美元，这太疯狂了。有的公司达到了一千单，一补贴，就值几千万美元，到五千单估值又翻一倍。58到家比较庆幸，在行业内基本算是最早意识到这个问题的。

4.2 采取的被动防护措施

（1）修建明洞顶混凝土挡土墙、布鲁克网及落石平台 （见图2）。

挡土墙修建于隧道口明洞上方，在其与山体间填松土形成落石平台，其主要有两个防护作用：一是作为隧道口上方危岩体处理靠近隧道口的一道临时防护屏障，一旦在施工期间有个别较大石块冲出上部拦截滚落下来，落石平台松土可大大减轻落石对隧道明洞二次衬砌的冲击，起到消能作用，挡土墙可阻挡向前滚动落在明洞前端或桥上，对桥梁起到保护作用；二是在危岩体处理施工完成后的公路运营期间，作为永久性支挡防护工程，可阻拦山坡表面个别浮石滑落、碎石滚落，消除公路运营的个别不安全因素。

  

图2 明洞上挡土墙、布鲁克网及落石平台位置示意图

挡土墙位置为DIK427+497，隧道中线左右各15m，垂直于线路方向布置。挡土墙高4.0m，顶宽1.5m，底宽3.0m，采用C30混凝土浇筑。在墙背部 （靠近山体侧）侧埋设I25工字钢，间距1.0m，工字钢间横向采用φ22钢筋连接，间距0.5m。

为进一步防止中小石块滚落山坡后越过挡土墙，在挡土墙上部设布鲁克被动防护网，网高3.0m，立柱间距1.0m （利用挡土墙后背的工字钢延长部分），与挡土墙形成一个立体防护体系。

在混凝土挡土墙与山体间明洞上部，设长度12m的落石平台，平台由明洞顶上填2.5m厚黄土推平形成，在施工期间应随时对落入平台的石块进行清理，保证落石平台深度及宽度要求，并随时检查布鲁克网的完整情况，发现破损及时修补。

（2）明洞型钢护拱防护 （见图3）。

明洞型钢护拱防护位于挡土墙与暗洞口段，长12m，是对明洞填土段进行加强保护，防止意外滚落的石块冲击明洞混凝土，造成明洞损坏。护拱采用25a工字钢焊接成钢架，安装在明洞外侧，钢架间距0.5m，钢架间通过连接筋相连，连接筋采用φ22HRB335钢筋，环向间距1.0m，并在拱脚部位架设定位钢筋。

每个钢架由拱墙部1、2、3单元焊接成型，单元间由螺栓连接成型。钢架外设防落石的铁皮，钢架底部的三角型钢座深入基岩0.5m，并用C25混凝土回填密实。

  

图3 明洞型钢护拱防护断面图

（3）大桥防护措施。

①桥面防护

本工程为桥隧相连，隧道明洞外即为大桥，为防止在施工期间石块意外落在桥面上冲击造成桥面铺装或梁部损坏，对桥面采取覆盖防护措施。根据现场条件，桥面采用草土袋满铺覆盖防护，防护长度为明洞外桥面纵向30m，宽度约12m，防护面积约 360m2，铺草土袋厚度 40～50cm，铺层数2～3层。

②桥墩台防护

为防止施工中侧面落石从堆土平台向下滑落撞击桥墩台，对桥墩台也进行防护，施工中在距离墩台外侧5m位置挖宽不小于3m，深不小于2m的拦石沟，同时将挖出的土堆放在桥墩外侧，直接对桥墩台进行保护。

5 结束语

我们在该工程施工中，严格按照相关规范和标准，采用了预定的控制爆破方案，安全、优质、快速的完成了对山体的开挖，为后续的施工奠定了坚实的基础。该工程案例为同类工程的施工提供了宝贵的经验。

参考文献

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［2］顾晶彪，王路.高边坡地质灾害原因机理分析 ［J］.北方交通， 2015 （08）： 82-85.

［3］吴正宁.边坡的防治 ［J］.江西建材， 2017 （04）：34-37.