预裂爆破施工工法.docx

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预裂爆破施工工法

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2012-7-1

1前言

随着近年来我国水利水电建设、核电建设、公路铁路建设以及矿山开采的不断发展，爆破行为越来越多，爆破的过程中会遇到大量的边坡处理问题，边坡的稳定是保证边坡下施工及通行安全的一个重要因素。

为满足这一要求，预裂爆破施工工法应运而生，下文将对该工法进行详细论述。

2工法特点

预裂爆破是一种能够很好保护保留岩体的爆破施工方法，经过预裂爆破，开挖区被挖走，而保留区壁面相对十分稳定完整光滑，从安全方面来讲，它能够保证被保留岩体不被或者很少的被破坏，保证岩体的稳定性；从经济的角度讲，它能够减少不必要的超挖，并且减少或者避免边坡喷锚的费用；从美观方面讲，壁面看起来十分整齐，不像普通爆破形成的壁面那样不规则。

3适用范围

一般而言，岩石越完整均匀，越有利于预裂爆破。

非均质、破碎和多裂隙的岩层则多不利于预裂爆破，当裂隙率达到5%时，预裂爆破有时难以按设计成缝。

而只要岩石条件允许，并且对壁面情况要求较高的开挖，都可以实施预裂爆破。

因此预裂爆破被广泛应用于铁路建设、公路建设、火电站建设基坑开挖、核电站建设基坑开挖、矿上开采等行业领域。

4工艺原理

预裂爆破就是沿开挖边线密集布置炮孔，采用不耦合装药或者装填低威力炸药，在主爆区之前起爆，从而在爆区与保留区之间形成与裂缝，以减弱主爆区爆破时对保留岩体的破坏并形成平整轮廓面的爆破作业。

保证预裂爆破成功的必要条件是炸药在炮孔中爆炸产生的压力不压坏孔壁和沿预定的方向成缝，当炸药与孔壁留有空隙时，炮孔所受的压力会大大降低。

经实验发现，不耦合系数为2.5时的孔壁最大切向应力只相当于相同爆破条件下，不耦合系数为1.1的1/16.因此，完全可能将现有的常用炸药，用不耦合装药将孔壁压力降至几十兆帕乃至几百兆帕。

那时，孔壁压力接近岩石的极限抗压强度或低于极限抗压强度。

使炮孔压力不致压碎孔壁并使炮孔之间岩石产生裂缝。

如果几个相邻炮孔中的炸药同时爆破，爆炸应力波以炮孔为中心呈放射状向外传播，一般在其切线方向产生拉应力，由两个爆破孔出发，沿半径方向扩展的应力波，在两孔的中点相会，并产生干扰，两波的汇合处产生的合理垂直于两个爆破孔轴线的连接面，方向向外。

在这个连接面的两侧，岩面各向相反的方向移动。

因此两个炮孔轴线的连接面成为受拉面，整个拉应力的作用使岩体沿此面断裂。

而应力波不一定会形成贯穿裂缝，但肯定会形成闭合裂缝，对于单孔而言这些裂缝是无规则的，对于双孔而言，两孔连线方向的裂缝最长，对炮孔四周来说，两孔连线方向为最薄弱面，由于应力集中及应力波的干扰，所以两孔之间最易形成裂缝，与此同时，爆破产生的爆生气体，使两孔之间的裂缝延伸扩大，当爆生气体威力恰到好处时，便形成贯通缝，并且此方向裂缝的发展，势必阻止其他方向裂缝的产生及发展，从而有效保护爆破孔其他方向的岩壁。

到此，预裂效果便已达到。

5施工工艺流程和操作要点

钻孔施工、爆破作业按工艺流程组织施工。

每道工序经检查合格转入下道工序，钻孔、爆破工艺流程见下图：

下面将对清表、测量放线、钻孔、装药、填塞、联线、覆盖、起爆等环节进行详细论述。

在爆破施工区，往往有不同程度的浮渣掩盖在需要爆破的基岩面上，由于这部分浮渣的存在，会对爆破孔的定位产生很大的影响，要想精确定位，清理干净浮渣则想的尤为重要。

除采用机械清渣外，在测量放线时，一般还要人工用小刷子对放线点周围小范围进行仔细清理。

预裂爆破的目的就是在保留区和开挖区之间形成一个较为稳定、完整、光滑的断裂面，那么毫无疑问，按照设计意图精确放线，则是成功的第一步。

放线仪器一般采用全站仪，全站仪放出来的的要完全放设在基岩上，若有浮渣应及时清理，清理完浮渣后对该点进行校核，确定炮孔位置，用红色油漆在基岩上准确标出，此外还要在每个炮孔附近放设出方向点，以供钻机打钻时能够准确确定位置及方向。

最后根据开挖设计深度和钻孔角度，算出预裂孔深度，交由钻机施工。

预裂爆破实践表明，预裂壁面的超欠挖和不平整度主要取决于钻孔精度，预裂爆破的成败60％取决于钻孔质量，40％取决于爆破技术水平。

钻孔质量的好坏取决于钻孔机械性能、施工中控制钻孔角度的措施和工人操作技术水平，以上3个影响钻孔质量的因素中，尤以工人操作技术水平最为重要，如果操作人员技术水平不高，即使采用一些好设备，也难打出高质量炮孔，相反即使采用一些性能较差设备，但技术工人认真操作，仍可打出高质量炮孔。

所以在钻孔的时候一定要加强控制，准确按照设计的位置、角度和方向钻设炮孔。

预裂爆破的装药结构一般有两种形式：

采用定位并将装药的塑料管控制在炮孔中央，爆破效果好，但费用较高；另一种是将25mm、32mm、35mm等直径的标准药卷顺序连续或间隔绑在导爆索上，为了更容易操作，该药串可以进一步绑在竹条上，缓缓送入孔内，应使竹片贴靠保留岩壁一侧。

在炮孔底部1～2m区段的装药量应比设计值大1～4倍。

取值视孔深和岩性而定，孔深者及岩性坚硬者区大值。

接近堵塞段顶部1m的装药量为设计值的1/2或1/3。

炮孔其他部位按计算的装药量装药。

为了保证预裂爆破效果，应进行堵塞，堵塞时先用牛皮纸团或编织袋放入堵塞段的下部，再回填钻屑。

填塞时一定要注意密实，要禁用大石块以及粉末，同时填塞时要将导爆索拉展，避免打死折，影响正常起爆。

填塞完毕后，将预裂炮孔用导爆索连成一组或者几组，由于预裂爆破是在夹制条件下的爆破，震动强度很大，为了防震，经常讲预裂孔分段起爆，一般采用25ms或50ms延时的毫秒雷管。

在分段时，一段的孔数在满足震动要求的条件下尽量多一些，但至少不应少于3孔。

实践证明，孔数较多时，有利于预裂成缝和壁面整齐。

材料与设备

由于预裂爆破的夹制作用较大，通常也容易产生飞石，为了较少飞石危害，可以在每个炮孔孔口处进行必要的覆盖防护，可以采用胶皮进行第一层覆盖，然后在胶皮上压设沙袋，沙袋内部装设细砂，但不可装石块，每个沙袋分量要足，一般每个炮孔孔口都要压一个沙袋。

当预裂孔与主炮区炮孔一起起爆时，预裂孔应在主爆孔爆破前引爆，其时间差应不小于75～110ms。

6质量控制

预裂爆破的目的是沿设计轮廓线形成整齐的轮廓面，其质量标准应符合以下条件：

1）裂缝必须贯通，壁面上不应残留未爆落岩体。

2）相邻孔间壁面的不平整度小于±15cm。

3）为了使壁面达到平整，钻孔角度偏差应小于1°。

4）壁面应残留有炮孔孔壁痕迹，且应不小于原炮孔壁的1/2～1/3。

5）残留的半孔率，对于节理裂隙不发育的岩体应达到85％以上；对于节理裂隙较发育和发育的岩体，应达到50％～85％；对于节理裂隙极发育的岩体，应达到10％～50％。

7劳动组织及安全措施

7.1劳动组织

在工程施工中，成立爆破指挥部，由项目经理任总指挥，负责组织爆破施工设计、爆破施工安全管理、爆破施工进度管理等全面工作；项目总工程师任副总指挥，负责领导技术组、解决爆破施工中的技术问题和安全技术问题；技术组负责爆破施工中布孔、钻孔、装药、堵塞、起爆网络连结、警戒安全距离确定等技术指导，保卫组负责爆炸物品的现场保管、安全警戒。

组织机构配备如下所示：

7.2安全措施

所有现场爆破施工按《爆破安全规程》（GB6722-2003）进行。

暴雨、大雾、黑天严禁爆破。

严格按设计装药，严格将爆破震动阈值控制在允许的范围内，确保周围民房和其他建筑物和构筑物的安全。

认真做好炮孔填塞，杜绝飞石危害。

7.2.1爆破管理及施工人员管理

爆破工程师必须由公安部门培训、考核合格，持有公安部颁发的的工程爆破技术人员安全作业证的人员担任。

爆破施工作业人员必须经公安部门培训、考核合格，并持有公安机关颁发的安全作业证。

爆破施工人员均需持证上岗，并佩戴必需的安全防护用品。

7.2.2爆破物品及施工现场的安全防护

对采购的火工器材，遵循采购管理程序和公安机关的有关管理制度，保证进货质量。

使用前必须对火工器材进行质量检查和性能测试。

不合格产品不得使用。

爆破器材存放在公安机关认可的炸药库内，每天由当地公安机关确认的保安配送公司专人负责送至施工现场，安排专人负责现场验收双方签认，爆破器材卸车后，按要求将炸药和雷管分开堆放，并用彩旗标出警戒范围，用帆布覆盖。

不成箱的炸药和雷管分别放入木质的专用炸药保管箱和雷管保管箱中保管。

由爆破员负责将炸药和雷管的使用，每次一名爆破员只能一次挑两箱炸药。

在保管和使用爆破器材的过程中，严禁吸烟和动用明火。

我公司使用完后，当天将剩余的爆破器材办理退库手续，将剩余的爆破器材退回民爆公司爆破器材库统一保管。

并办好交接手续，现场要进行登记，帐物相符。

进行爆破施工前，在爆破区域插上红旗，并在爆破区域轮廓线外侧5m处用设置小彩旗隔离带，高为1.5m。

以警示可能出现的有关人员，并设置巡逻人员进行安全巡逻，不允许无关人员进入爆破区域内。

7.2.3爆破安全警戒

爆破警戒区划分明确，并设专人定岗警戒，由工程爆破指挥长统一指挥。

工程开工前7天，在各路口设置爆破警示牌，警示牌上写清楚爆破时间和警戒信号的含义、避炮方法。

提醒行人和过往车辆注意爆破安全，每次爆破前24小时通知各施工队，并告知装药量、爆破地点、爆破时间、安全距离等项内容。

每次爆破实施前由保卫组及时派出人员到各路口岗哨进行警戒。

警戒时必须采用对讲机联系，警戒人员必须戴红色袖章。

在起爆前采用车载警报器发出警报声，警报车绕各警戒点巡回报警，做到附近300m范围内的人员能清楚地听到警报声。

爆破警戒点分布示意图如下所示：

警戒点布置示意图

第一次信号——预警信号。

开始清场，并派出警戒人员。

所有与爆破无关人员和设备应立即撤出危险区以外，或撤到指定的安全地点。

警戒人员到达危险区边界。

第二次信号——起爆信号。

确认人员、设备全部撤出危险区，所有警戒人员到位，具备安全起爆条件时，方可准许发出起爆信号，根据这个信号准许爆破员起爆。

第三次信号——解除警戒信号。

安全等待时间过后，检查人员进入爆破警戒负挖内检查，确认安全后，方可发出解除爆破警戒信号。

在此之前，岗哨不得撤离，不允许非检查人员进入爆破警戒范围。

7.2.4起爆站的设定

起爆站必须在警戒范围以外或有坚固的保护设施；只能让有操作起爆的熟练爆破员和指挥人员在场；应带有对讲机等与指挥人员联络的设备；起爆站应尽量设在能直接观察到爆破现场和各警戒点位置的地方。

7.2.5起爆命令的发布

爆破总指挥在确认人员、设备撤离警戒区，警戒完成后，根据爆破现场有无突发事件决定是否发布起爆命令。

起爆命令用对讲机以倒数的方式发出，让各警戒点及起爆人员同时知道。

响炮15分钟后，由安全员进入现场，检查是否有盲炮，对危石、危坡进行必要的处理，向爆破总指挥汇报，以确定是否解除警戒。

若有盲炮产生，则按照《爆破安全规程》进行处理，安全隐患解除后才可以解除警戒。

8效益与施工效率分析

由预裂爆破的特点不难看出，首先实施预裂爆破可以有效保护被保留岩壁，由此便可节省大笔的边坡维护费用，并且具有更好的稳定性；边坡维护也将消耗更多的施工工期。

其次实施预裂爆破可以严格按照设计开挖轮廓线进行开挖，避免超挖和欠挖，产生超挖若采用混凝土回填增加的成本难以估计，产生欠挖需要采用机械等措施进行二次处理，又是一笔不小的开支，二次处理将消耗较长的工期，因此预裂爆破是一种十分经济实用而节省时间的施工工法。

9应用实例

在三门核电AP1000负挖施工中，我单位大量的采用了预裂爆破的施工工法，不仅保证了后续施工的安全，同时也节省了成本，加快了工期，圆满完成了三门核电交给的施工任务。