路堑爆破设计

某二级公路K3+750~K3+850段，为一凸形山体，全挖路堑。设计路基宽15m，开挖深度5~7m，边坡坡比（垂直：水平）为1:0.3，石方爆破方量3万m³。岩石为石灰岩，大部分比较完整，岩石坚固性系数=6~8。

设计要求：依据本工程，请选择合理的爆破施工方案；根据方案做出主要的技术设计步骤和相应的参数计算。

一、解读工程概况

本工程为二级公路K3+750~K3+850段全挖路堑工程，路段穿越凸形山体，设计路基宽度15m，开挖深度5~7m，边坡坡比（垂直：水平）为1:0.3，石方爆破总方量约3万m³。

地质条件：岩石类型为石灰岩，大部分岩体完整，无明显破碎带及地下水影响；岩石坚固性系数f=6~8，属于中硬岩石，爆破难度中等，需兼顾爆破效果、边坡稳定性及施工效率。

要清楚路堑是什么，穿越山体的 公路路堑，可以进行一些简单的计算，根据坡比，这路堑图示如下：

简单计算后，上面开口宽度有15.5~17.1m, 边坡的长度在5.22~7.31m。 

路堑截面面积可以计算下，76.25~112.35m^2,  整个开挖3万立方，那么可以计算路堑的长度大约在 ， 267m~~ 393.44m 。

从工程量来看，并不能像露天矿山一次性爆破掉。路堑施工爆破将会进行多次比较长时间的爆破施工。

二、爆破施工方案选择 

1. 根据爆破工程相关规程，明确炮孔深度>5m、炮孔直径>50mm即为深孔爆破，本工程开挖深度5~7m，可以选用大孔径如90mm、115mm直径钻机凿岩，炮孔深度完全可满足钻孔要求，符合深孔爆破界定标准。

2. 本工程爆破方量3万m³，路堑长度几百米，从路堑截面来看，可以实行全断面爆破，采用深孔爆破每次爆破到位，可大幅提升施工效率，减少分层爆破的工序衔接时间，同时配合预裂爆破，能更好地控制边坡成型，避免超挖、欠挖。 

3. 方案确定，结合上面的分析，本次设计采用深孔台阶爆破+边坡预裂爆破方案，便于施工管理采用90mm钻孔直径（主爆区和预裂炮孔都采用），选用数码电子雷管起爆，全截面完成全深度（5~7m）爆破作业，边坡部位实施预裂爆破，确保边坡坡比1:0.3，破碎块度满足清运及填筑要求，兼顾施工效率与安全。

三、主要技术设计步骤及参数计算 

  深孔台阶参数设计 

台阶高度H：与开挖深度一致，一次爆破到位，H=5~7m（根据现场实际开挖深度微调，确保无残留根底）；

台阶坡角：与路堑边坡坡比一致，为1:0.3（垂直：水平），经过计算角度为73.3° ，预裂爆破孔沿边坡设计线布置，确保爆破后边坡成型平整。

A  主爆炮孔深孔钻孔参数计算（钻孔直径d=90mm）

采用90mm直径钻机凿岩 ，钻孔为垂直孔（便于装药及控制孔深），参数计算如下：

孔深L：孔深=台阶高度H+超钻深度h，超钻深度h用于克服底盘抵抗线，避免爆破后残留根底，结合岩石硬度（f=6~8）及深孔爆破要求，取h=（0.15~0.25）H；          计算：当H=5~7m时，h=0.75~1.75m，取中间值h=1.2m，故L=5~7+1.2=6.2~8.2m（实际钻孔时根据现场开挖深度微调，确保孔深略大于开挖深度，避免欠挖）。

底盘抵抗线W1：结合钻孔直径、炸药威力及岩石坚固性系数，公式为W1=K d （K为系数，深孔爆破中硬岩石取25~35）；        

 计算：d=90mm=0.09m，f=6~8，取K=30， W1=30×0.09 =2.7m ；         

孔距a：孔距与底盘抵抗线匹配，公式为a=mW1（m为孔距系数，深孔爆破中硬岩石取1.0~1.3）；          计算：m=1.2，W1= 2.7m ，取            a= 3m，采用梅花形布孔，确保爆破块度均匀，避免出现大块石。

排距b：梅花形布孔模式下，排距b=0.866 a；          计算：a= 3m，故b=0.866×3，          实际取值b= 2.5m。

炸药用量计算

本工程采用2#岩石乳化炸药（适配深孔爆破，威力适中、防水性好，适配中硬岩石），炸药密度ρ=1.1g/cm³，药卷直径70mm（匹配90mm钻孔，采用耦合装药），每卷炸药重量3kg。

单位炸药消耗量q（kg/m³）：结合岩石坚固性系数f=6~8，深孔爆破中硬岩石取q=0.30~0.40kg/m³（f越大，q取值越大），本工程取平均q=0.35kg/m³。

单孔装药量Q计算，公式为Q=q×a×b×H（一次爆破，H为台阶高度5~7m）；

分情况计算（按开挖深度分段核算）：

开挖深度H=5m：取a=3 m，b=2.5 m，q=0.35kg/m³；          Q=0.35×3×2.5×5= 13.125kg；          实际单孔装药量取15kg（采用70mm直径药卷，每卷3kg，每孔装5卷，确保装药密实）。

开挖深度H=7m：取a=3m，b=2.5m，q=0.35kg/m³；          Q=0.35×3.0×2.5×7= 18.35kg；          实际单孔装药量取18kg（每孔装6卷药卷）。

 填塞 高度：根据露天爆破填塞高度：（0.7~1.0）W1，可以取2.0~2.5 m 。

B   边坡预裂爆破设计（匹配90mm钻孔直径）

为确保路堑边坡坡比1:0.3，避免超挖、欠挖，减少主爆孔爆破对边坡岩体的扰动，边坡部位采用预裂爆破，钻孔直径与主爆孔一致（d=90mm），具体参数如下：

预裂孔参数：       

   钻孔直径：d=90mm（与主爆孔一致，便于统一钻孔施工）；          

  孔距a预：结合90mm钻孔直径及石灰岩特性，预裂孔孔距取0.8~1.0m（常规预裂孔孔距为钻孔直径的8~14倍，90mm×10=900 mm，取0.8~1.0m）；         

  孔深L预：与开挖深度一致，L预=5~7m（不超钻，避免边坡超挖，孔底与主爆孔孔底平齐）；          

   孔位布置：沿边坡设计线均匀布置，钻孔角度与边坡坡面平行，孔位偏差≤5cm，孔角偏差≤1°。

   装药量设计：采用不耦合装药，药卷直径60mm（适配90mm钻孔，不耦合系数1.5，避免炸药直接作用于孔壁，保护边坡岩体）

   单孔装药量Q预=q预×L预（q预为预裂爆破单位炸药线装药密度，根据实际工程类比，中硬岩石取0.3~0.45kg/m）；   

       计算：取q预=0.4kg/m， L预=5~7m ， Q预=0.4 ×(5~7)=2~2.8 kg；     

 装药结构

可以采用导爆索+电子雷管，实行间隔装药，间隔距离根据装药的卷数而定。

也可以采用无导爆索的结构，采用新型特制预裂管，实行间隔装药，主要利用炸药的殉爆距离。

本题选择导爆索+电子雷管 间隔装药。

  填塞高度

     预裂孔的填塞也有很多方法，一般填塞高度是孔径的20~30倍。这里填塞高度为 20X 0.09m = 1.8m 。根据经验30倍时一般没有飞石。

 C 装药结构图 

                                        主爆区装药结构图示

                                        预裂炮孔装药图示

四  起爆网路及起爆时序

根据孔网参数，炮孔布置的截面图示如下：

                                          炮孔布置截面图示

根据路堑的平面投影，炮孔布置的平面图示如下：

采用数码电子雷管起爆，预裂区先于主爆区起爆，这里两边的预裂炮孔，相差延时为5ms， 一边是延时10ms 同时起爆，一边延时15ms 同时起爆。而主爆区后于100ms起爆，主爆区第一个孔响的延时是115ms，然后同排炮孔延时间隔25ms， 第二排与第一排延时间隔为42ms，第三排与第二排延时间隔为65ms。 这样主爆区实行逐孔掏槽的V型起爆模式。

 安全方面的验算就不再赘述了。如爆破振动速度、飞石距离等。

  这是一道初级考核真题，感觉超出了初级的范围。 至少应该是中级的考核题。

    教科书上预裂爆破不是这样的，有缓冲炮孔等等。但路堑这样爆破，实践上是可以的，但不一定会被专家认可。所以，仅仅供大家参考。这不是本道题的答案，千万别当成是答案了。

    要形成完整的答案，需要你去完善去整理。

下面这张图的掏槽效果，就是用上面的逐孔起爆V型掏槽网路形成的。

但这道题是路堑设计，有预裂炮孔，预裂孔起爆后，V型掏槽有没有这么好，就看实践了。

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