铁路路堑边坡光面预裂爆破设计施工

铁路路堑边坡光面(预裂)爆破设计施工技术规程（征求意见稿）铁道科学研究院铁建所2007年12月31日1 / 17铁路路堑边坡光面(预裂)爆破设计施工技术规程（征求意见稿）1 总则1.0.1为提高铁路路堑边坡开挖工程质量，最大限度地减少石方爆破对边坡岩体损伤破坏作用，形成平整稳定的边坡，特制订本标准。1.0.2凡属好于级以上岩石边坡，设计边坡坡度为1:0.11:0.75，需要采用爆破开挖的路堑，在边坡部位的爆破设计施工都应执行本规程。1.0.3光面爆破和预裂爆破都能提高边坡工程质量，可根据设计要求或施工组织和爆破安全等因素安排选用其中一种。预裂爆破还可用于阻隔爆破振动目的。1.0.4爆破工点开工前，应由施工单位提出边坡光面或预裂爆破设计与施工方案，并会同设计、监理单位及爆破安全评估部门审定。1.0.5铁路路堑边坡光面（预裂）爆破应积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备，但必须经试验、论证，并报请有关部门批准。1.0.6本规程仅适用于露天垂直或倾斜边坡的X畴，不包括地下工程开挖内容。1.0.7路堑边坡爆破开挖设计与施工除执行本标准外，尚应遵守现行国家标准“爆破安全规程”GB6722-2003的有关规定。2 术语与符号2.1 术语2.1.1 光面爆破smooth blasting 沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区爆破后起爆，以形成平整的轮廓面的爆破作业。2.1.2 预裂爆破presplit blasting沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区爆破前起爆，从而在爆区与保留区之间形成预贯通的裂缝，以减弱主爆破对保留岩体的破坏并形成平整的轮廓面的爆破作业。2.1.3路堑 cutting通常炸药卷表面与孔壁之间有空气间隔，或炮孔的某些部位不装药。不耦合装药有两种：轴向不耦合和径向不耦合。2.1.4 不耦合系数decoupling ratio如果药卷和炮孔内壁之间存在空隙，由于不耦合效应的影响，将使作用在炮孔内壁面上的爆轰压力变低，从而起到缓冲的效果。所谓不耦合系数，是指炮孔直径和药卷直径之比。在密实装药的情况下不耦合系数为1。2.1.5 光爆层smooth blasting range光爆层是指周边孔与最外层主爆孔之间的岩石层。光爆层的厚度就是周边孔（光爆孔）的最小抵抗线。2.1.6 半孔率 half cast factor光面（预裂）爆破后在边坡壁上留下的半边钻孔痕迹比率，半孔率越高，光面（预裂）爆破质量越好。2.1.7平整度 degree of plainness爆破后形成的边坡面与设计坡面相比的超、欠挖程度表示平整度，平整度应符合设计标准。它不仅与施工质量有关，而且受岩性和台阶高度的影响。2.1.8岩体损伤变量 rock damage variable通过对比爆破前后岩体中纵波速度的变化，反应岩体内部损伤程度的变量，用公式D=1(Vpb/Vpo)2表示。式中：D岩体损伤变量；Vpb爆破后岩体中的纵波速度（m/s）；Vp0爆破前岩体中的纵波速度（m/s）。2.2 符号d炮孔直径H梯段高度（即一次开挖层深度）h炮孔超深L炮孔深度W光光面爆破的炮孔最小抵抗线k光光面爆破的单位耗药量(g/m3)q光光面爆破的线装药密度a裂预裂爆破的炮孔间距q裂预裂爆破炮孔的线装药密度k裂预裂爆破单位面积耗药量(g/m2)3爆破技术设计3.1 一般规定3.1.1凡符合本标准第1.0.2条的石方爆破工点，应由设计单位提出爆破工程施工X围、技术指标和质量要求，施工单位进行爆破设计和编写设计说明书，报监理单位及爆破安全评估部门审定。3.1.2适宜光面、预裂爆破的工点，设计单位应提供下列资料：1) 爆破工点名称、里程；2) 设计边坡高度与坡度；3) 路堑设计断面图；4) 开挖工点的地形地质条件，包括岩石名称、岩性、等级、构造、产状、节理裂隙及地下水情况等资料；5) 开挖工程地段的线路方向及附近环境平面图；6) 钻爆技术指标和质量要求。3.1.3爆破设计应包括下述内容：1) 工程概况；2) 地质资料及环境条件分析；3) 爆破方案选定；4) 爆破参数确定；5) 爆破安全距离计算；6) 钻孔布置设计数据表；7) 钻孔布置平面图及剖面图；8) 孔网参数及药量表；9) 装药结构及起爆网路图；10) 准爆及爆破安全措施；11) 钻爆施工组织；12) 技术经济指标；13) 设计说明。3.2 光面爆破设计原则和参数3.2.1对于开挖层比较薄（一般小于4m）或已完成主体爆破，预留保护层者可采用光面爆破。3.2.2光面爆破炮孔应沿设计开挖界面布置，炮孔倾角应与设计边坡坡度一致，每层炮孔底应设在同一平面上。3.2.3炮孔直径d，深孔爆破宜取d=50150mm，浅孔开挖则取d=40mm。3.2.4梯段高度（即一次开挖层深度）H，当H=1015m时，可取d=100150mm；当H=310m时，取d=50100mm；当H3m时，取d50mm。3.2.5路堑挖深大于15m时，宜分层开挖，上、下层间需设平台，可取平台宽度B=1.52.5m；对用d=40mm的浅孔光面爆破则可不设平台。3.2.6炮孔超深h，可在h=0.31.0m间取值，孔深及岩石坚硬完整者取大值，反之取小值。3.2.7光面爆破的孔网参数，应通过试验确定，也可参照下列计算公式计算，并通过施工验证调整：最小抵抗线：W光=kd(m) (3.2.1)式中：k计算系数，可在k=1525间取值，软岩取大值，硬岩取小值，一般岩石可取k=20；D钻孔直径。孔距：a光=mW光(m) (3.2.2)式中：m比例系数，可在m=0.60.8间取值，硬岩可取大值，软岩宜取小值。3.2.8炮孔深度L，由式（3.2.3）计算确定：L=(H+h)/Sin(3.2.3)式中：边坡坡度角，即钻孔角度。3.2.9光面爆破的线装药密度q光和炮孔的装药量Q光可按公式(3.2.4)和(3.2.5)计算：q光=k光a光W光 (g/m) (3.2.4)Q光=q光L (g/m) (3.2.5)式中：k光光面爆破的单位耗药量(g/m3)，可参照附录一取值。3.2.10起爆时间t，当光面爆破与主体爆破一起施爆破时，光面爆破炮孔要迟后于主爆破孔t=50150ms时间起爆，硬岩取小值，软岩取大值。3.3 预裂爆破设计原则和参数3.3.1对于拉槽或开挖层比较厚的路堑，为减少主体爆破对边坡岩体及其附近建构物的振动破坏，并达到开挖边坡稳定、平整、光滑的目的，应采用边坡预裂爆破。3.3.2本标准系指垂直和倾斜边坡的预裂爆破，边坡的倾角宜大于55，或坡比陡于1:0.75。3.3.3预裂孔应沿设计开挖边界面布置，炮孔倾斜角度应与设计边坡坡度一致，每层炮孔底应设在同一平面上。3.3.4预裂爆破的炮孔直径d，可根据钻机设备条件和石质情况选定，以d=40100mm为佳，硬岩可选用大孔径，但对于软弱破碎的岩石则宜选择小的孔径。3.3.5预裂爆破的梯段高度（一次开挖的深度）H，当d=50100mm时，可取H=515m，当d=40mm时，则以H3m为好。3.3.6挖深大于15m时宜分层钻爆，两层间应设平台，对d=50100mm的炮孔，可取平台宽度B=1.52.5m；小炮孔预裂爆破则可取B=0.20.5m，也可不设平台。3.3.7预裂炮孔的超钻深度h，可在h=0.52.0m间取值，钻孔深及岩石坚硬完整者取大值，反之取小值。3.3.8炮孔深度L按公式(3.2.3)计算。3.3.9预裂爆破的孔距a裂，按公式(3.3.1)计算：a裂=nd(m) (3.3.1)式中：n孔距计算系数，与岩性及孔径有关，孔径小、岩石坚硬完整者取大值，反之取小值，通常为n=812。3.3.10预裂孔与相邻主炮孔之间应符合下列关系：1)、两者应有一定距离，距离值与主炮孔药包直径及单段最大起爆药量有关，可依照表3.3.1取值：表3.3.1 预裂孔、主炮孔间距与主炮孔药径药量关系表主炮孔药包直径(mm)325570100130主炮孔单段起爆药量(kg)20501003001000预裂孔与主炮孔间距(m)0.80.81.21.21.51.53.53.56.02)、预裂孔的深度不应浅于主炮孔爆破的破坏深度。3)、预裂孔向两端的延伸长度应超出主孔爆破时地表的破坏X围。4)、预裂炮孔和主炮孔在同一网路中起爆时，预裂炮孔超前主炮孔起爆的时间应不小于：坚硬岩石5080ms；中等坚硬岩石80120ms；松软岩石150200m，。3.3.11若相邻主炮孔药量过大，与预裂孔的关系不符合3.3.10条规定时，可在主炮孔与预裂孔之间设置一排缓冲孔，其关系以不超出3.3.10条规定为限。3.3.12预裂爆破炮孔的线装药密度q裂和炮孔装药量Q裂可按公式(3.3.2)和(3.3.3)计算，也可参考附录一所列经验公式计算或参考其它类似工程的数据选取：q裂=k裂a裂(g/m) (3.3.2)Q裂=q裂L(g) (3.3.3)式中：k裂预裂爆破单位面积耗药量(g/m2)，可参照附录二取值。3.4 施工技术设计3.4.1每次爆破均应作爆破施工技术设计，施工技术设计应包括以下内容：1)、炮孔编号、位置（里程及位于线路中心的左、右与距离）、钻孔方向及倾斜角度与深度；2)、炮孔的爆破技术参数表；3)、炮孔装药结构及堵塞方法；4)、起爆方法、起爆网路图；5)、炸药、雷管、导爆索、导爆管、导火线及其它所需器材用量；6)、安全技术措施及所需防护材料数量；7)、施工技术要求及注意事项。3.4.2光面、预裂爆破炮孔装药需按不耦合装药结构设计：1)、不耦合就是药径D要比孔径d小的意思，其比值d/D=k称为不耦合系数，通常取k=25，对于硬岩可取小值，对软岩则取大值；2)、装药方法，可用低爆速、小药径的光爆专用药卷进行均布连续装药；也可用普通2#岩石药卷进行间隔装药，间隔装药的结构如图3.4.1所示。光面（预裂）爆破均应适当增加炮孔底部装药量，整体装药结构上装药线密度由下向上逐渐减小，但各炮孔总装药量不变，仍按计算确定。123456图中：1炮孔； 炮孔装药结构图（3.4.1）2导爆索；3药卷，按计算的线装药量均布捆绑在导爆索上连成药串；4竹片或木板条，要与药串捆绑牢固并要贴靠在边坡一侧的孔壁上；5底药，要按表3.4.1增大孔底药量。6孔口堵塞，堵塞长度不小于1W或20倍炮孔直径，一般为0.81.5米。但预裂孔应不小于孔间距，光面孔应不小于抵抗线，堵塞时先用纸团塞紧在堵塞段下部，然后用黄粘土堵实。表3.4.1 光面、预裂炮孔底药增量表炮孔深度（米）15底药长度（米）2.0预裂增量（倍）11223355光爆增量（倍）0.5111.511.52333.4.3起爆网路设计，可采用下述中的一种：12345用导爆索连接起爆，连接方法如图3.4.2所示：起爆网路图(3.4.2)图中：1引爆雷管，若单独起爆可用电、非电或火雷管，若与主体爆破同时施爆则必须使用设计段数的电或非电毫秒雷管；2铺设于地面的导爆索主线；3由孔内药串引出的导爆索；4孔内引出导爆索与地面导爆索主线的连接，注意连接方向必须端头朝着引爆雷管，且其绑接长度不少于20cm。5孔外接力分段，减小单段起爆药量，孔外接力雷管延时一般小于50ms。用设计段数的同段电或非电毫秒雷管绑于孔内药串起爆。4施工4.1 一般规定4.1.1爆破工点，要建立爆破领导小组，由施工单位负责人任组长，专业爆破工程师任副组长，并指定专人负责日常的施工管理工作。4.1.2爆破施工前，应做好开工准备工作，并根据爆破设计和施工组织设计对参加爆破人员进行安全教育和技术交底。4.1.3从事爆破的人员，必须经过爆破专业技术培训，并持有爆破作业许可证。4.1.4各项爆破施工作业，应分工明确，专人负责，并制定明确的岗位责任制。4.2 钻爆施工4.2.1施工前要严格做好测量放线工作，应根据设计，按炮孔编号标明孔口位置。4.2.2钻孔应照下述要求进行：1)、要使所有钻孔均在设计坡面上，前后、左右都应按设计要求对准凿孔；2)、地面起伏不平处应先平整，并根据平整后地面调整炮孔深度，深度误差不得超过5%；3)、孔口位置偏差不得超过一倍炮孔直径；4)、方向误差不得超过1；5)、钻孔完毕，应检查是否符合设计要求，并做好记录，封好孔口。对于超过允许误差的要重新钻孔，确有困难的应经技术负责人同意，并调整有关参数和药量。4.2.3编制施工程序和施工进度安排，参看附录二。4.2.4分多层台阶进行光面爆破时，应自上而下逐层进行钻爆和清方，上一层钻爆完并经清方挖出平台后再进行下一层的钻爆作业。4.2.5应建立钻孔施工记录册，记录内容参看附录三。4.2.6严格做好药包药串加工。装药量、装药结构和堵塞质量均必须符合设计要求。药包、药串加工好后要做好编号，编号应与相应的炮孔相符。4.2.7装药前要将孔内残碴吹净，有水的孔要排干，排不干的要做好防水措施。防水方法有：将药包腊封；用防水套、塑料管、塑料薄膜包装密封；使用防水爆破材料，如乳化炸药、塑料皮导爆索、塑料导爆管雷管等。4.2.8向孔内装药串时要细致，要确切使竹片或木板条贴靠在边坡侧的孔壁上，或在药串上安装居中器。4.2.9堵塞时要严防药串被砸断，需用粘土或砂粘土堵塞，严禁用石块堵塞。可用木质炮棍先将纸团送至起始填塞处，轻轻倒入岩粉并捣实填塞物，严禁用铁棍捣实。填塞时必须小心保护好爆破引线，堵塞长度符合设计要求。4.2.10每次爆破都要做好实测实爆参数记录，记录格式可参看附录三。4.2.11选定光面和预裂爆破的钻孔机械和定向定位设备，除要满足操作简单、维修方便、使用寿命长、生产效率高外，还应满足移动灵活、定位准确、调整钻孔的方向和角度方便，符合设计的孔径、孔深和钻孔精度要求等条件。5安全措施5.0.1每个爆破工点，应根据具体情况，制定切实可靠的安全措施。5.0.2爆破作业及爆破器材的加工、管理都要严格遵守爆破安全规程GB6722-2003。5.0.3炮孔装好药后要及时施爆。但禁止在大雾天气和黑夜施爆。5.0.4雷雨时不能进行爆破作业，正在进行的爆破作业应立即停止，迅速撤离危险区，并在危险区边界设置岗哨，防止他人误入。5.0.5在爆区附近有需防止飞石碰砸的建(构)筑物时，爆破时应对炮口进行覆盖，必要时还要对被保护物进行遮挡保护。5.0.6临近爆破区有需防震的建构筑物时，应按公式5.0.1检算爆破地震安全距离，必要时应进行爆破振动监测，若建(构)筑物处在危险距离X围内，必须采用毫秒微差雷管分段起爆，并按公式5.0.2反算微差爆破最大分段药量：R1=（5.0.1）Q2=（5.0.2）式中：R1爆破地震安全距离（m）；R2被保护物到爆破点的距离（m）；V被保护物安全震动速度（cm/s），参看附录六；K,与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，主要由试验确定，或参考“爆破安全规程”GB6722-2003选取；Q1爆破设计总药量（kg）；Q2微差爆破分段最大药量（kg）。5.0.7光面、预裂爆破若与主体爆破同时进行，则警戒距离按主体爆破的设计要求，若单独施爆，警戒X围应不小于200m。5.0.8光面或预裂爆破若与主体爆破同时进行并且是用导爆索引爆的，应对露在地面上的导爆索进行覆盖，防止被先爆者拉断或砸断。5.0.9爆破后，要认真检查有无盲炮和其它不安全事故，若有，应及时处理，未处理前应在现场设立危险警戒或标志。5.0.10处理盲炮应遵守如下规定：1）无关人员应撤出警戒区，在危险区内禁止进行其它作业；2）禁止拉出起爆药包；3）处理电力引爆的盲炮应先切断电源，再用爆破电桥检查每个药包的电雷管，若完好的可重新连接引爆，若雷管已爆而药包未爆的可设法再装雷管引爆；4）对因导爆索被砸断而产生的盲炮，可重新联接引爆；5）难处理的盲炮，应由爆破工作领导人派有经验的爆破员按安全规程要求进行认真仔细处理；6）盲炮处理后应将残余的爆破器材集中处理或登记归库；7）每次处理盲炮必须由处理者填写登记卡片。6 光面（预裂）爆破质量评价6.0.1路堑边坡光面、预裂爆破质量评价主要指标为：半孔率和坡面平整度，必要时可包括坡面岩体损伤变量。6.0.2光面、预裂爆破都要在边坡壁上留下足够的半边钻孔痕迹，称为半孔率。不同岩性残留半孔率的质量标准，可按表6.1评估。表6.1 按半孔率评价光面、预裂爆破质量的标准质量等级岩 半孔率性 （%）优良合格可补救不合格硬岩907590507575507530505030502030206.0.3预裂爆破后，裂缝应顺预裂孔中心连线贯通，裂缝宽度应在510mm之间，不宜太小，也不能太宽；同时，预裂缝顶部的岩体，对于坚硬整体性好的岩石不应受到破坏，对于松软的岩石可少许破坏。6.0.4光面、预裂爆破的钻孔角度偏差应不大于1，爆破后形成的边坡坡率及平整度（超、欠挖）应符合验收标准。表6.2 光面（预裂）爆破边坡坡率及平整度（超、欠挖）验收等级标准项目偏差质量等级检验数量检验方法倾斜坡面坡率/平整度2/20cm合格每100m每侧等间距检查6个点，上、下各3点吊线、测绳和三角板量测，并计算1/15cm优良垂直坡面坡率/平整度2，不允许倒坡/欠挖20cm，不许超挖 合格每100m每侧等间距检查6个点，上、下各3点吊线、测绳和三角板量测，并计算1，不允许倒坡/欠挖15cm，不许超挖优良6.0.5光面、预裂爆破后的边坡岩体壁面和留下的半孔壁上都不应出现明显的爆破裂纹，坡面岩体损伤变量D=1(Vpb/Vpo)2应小于0.5。式中：D岩体损伤变量；Vpb爆破后岩体中的纵波速度（m/s）；Vp0爆破前岩体中的纵波速度（m/s）。6.0.6边坡达到稳定、平整、美观的要求，具有较好的环境效益。7其它7.1 聚能药包在光面(预裂)爆破中的应用7.1.1聚能药包的聚能槽必须指向光面(预裂)炮孔的连线方向。7.1.2聚能药包的装药量需根据产品说明书的要求，或由现场试验确定。7.1.3 应用聚能药包通常可以适当增大光面(预裂)炮孔的间距，但间距增大量最好由试验确定。7.1.4 应用聚能药包通常可以提高的半孔率、降低坡面岩体损伤程度，获得更好的光面(预裂)爆破效果。7.2 定向槽技术在光面(预裂)爆破中的应用7.2.1 在光面(预裂)炮孔钻凿过程中，用专用设备在炮孔连线方向预先切割一定宽度和深度的定向槽，引导裂缝方向的发展，更有利于光面(或预裂面)的成形。7.2.2 定向槽的刻凿角度和深度取决于设备条件，一般刻槽角080，槽口深h=（1/81/10）D。 D代表炮孔直径。7.2.3 应用定向刻槽技术通常可以适当增大光面(预裂)炮孔的间距，但间距增大量应由试验确定。7.2.4 光面(预裂)炮孔刻槽后的装药量基本与普通光面(预裂)炮孔相当，但需根据孔间距和岩石性质的变化调整，最好根据现场试验确定。7.2.5 应用定向刻槽技术通常可以提高的半孔率、降低坡面岩体损伤程度，获得更好的光面(预裂)爆破效果。附录一各类岩石光面、预裂爆破炸药单耗表岩石名称岩石特征岩石坚固系数f值炮孔松动爆破K松(g/m3)光面爆破K光(g/m3)预裂爆破K预(g/m2)页岩千枚岩风化破碎24330480140280270400完整、微风化46400520150310300460板岩泥炭岩泥质、薄层、层面X开、较破碎 35370520150300300450较完整、层面闭合58400560160320320480砂岩泥质胶结、中薄层或风化破碎46330480130270270400钙质胶结、中厚层、中细粒结构、裂隙不甚发育78430560160330330500硅质胶结、石英砂岩、厚层裂隙不发育、未风化914470680190390380580砾岩胶结性差、砾岩以砂岩或较不坚硬岩石为主58400560160320320480胶结好、以较坚硬的岩石组成、未风化912470640180370370550白云岩某岩节理发育、较疏松破碎、裂隙频率大于4条/m58400560160320320480完整、坚硬的912500640190380380570石灰岩中薄层或含泥质、竹叶状结构及裂隙较发育68430560160330330500厚层、完整或含硅质、致密的915470680190380380580花岗岩风化严重、节理裂隙发育、多组节理交割、裂隙频率大于5条/m46370520150300300450风化较轻、节理不甚发育或微风化的伟晶、粗晶结构712430640180360360540细晶均质结构、未风化、完整致密的1220530720210420420630流纹岩蛇纹岩较破碎的68400560160320320480完整的912500680200400400590片麻岩片理或节理发育的58400560160320320480完整坚硬的914500680200400400590正长岩闪长岩较风化、整体性差的812430600170340340520未风化、完整致密的1218530700200410410620石英岩风化破碎、裂隙频率大于5条/m57370520150300300450中等坚硬、较完整的814470640190370370560很坚硬完整、致密的1420570800230460460680安山岩玄武岩受节理裂隙切割的712430600170340340510完整坚硬致密的1220530800220440440660辉长岩橄榄岩受节理切割的814470680190380380580很完整、很坚硬致密的1425600840240480480720（表中所用炸药为32mm的2#岩石药卷。若采用新技术或新材料，应按产品说明书和试炮进一步确定）附录二光面或预裂爆破施工工艺流程清除浮碴平整地面测 量 放 线安放钻机固定机架质 量 评 价梯 段 开 挖事 故 处 理钻孔开口位置处理开 始 钻 孔清 理 钻 孔装 药孔 口 堵 塞连接起爆网路起 爆爆破效果检查支 架 加 工支 架 检 查钻 机 修 理安装固定端杆钻孔质量检查填塞料准备雷 管 检 查网 路 检 查间隔捆绑炸药串导爆索检查竹片加工附录三钻孔施工记录表一、孔号：二、位置：里程 左 米 右 米三、孔距： 排距：四、钻孔方向： 倾斜度：五、钻孔深度： 米六、见地下水深度： 米七、地质记录：（根据岩粉、钻进速度等描述）八、故障与处理九、其它问题：十、开钻时间： 年 月 日 时 分完成时间： 年 月 日 时 分作业人员：记录人员： 年 月 日