基于多邊界條件下爆破理論和山區(qū)高等級(jí)公路石方路基工程的特點(diǎn)，探討了爆破技術(shù)在山區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)石方路基施工中應(yīng)用的可行性和關(guān)鍵。實(shí)踐表明：在山區(qū)高等級(jí)公路路基施工中推廣和應(yīng)用新的爆破技術(shù)是加快施工進(jìn)度和保證施工質(zhì)量的有效措施。
我國高等級(jí)公路經(jīng)過近二十年的建設(shè)取得了巨大成就，高等級(jí)公路里程迅速增加。目前，高等級(jí)公路建設(shè)逐漸由平原微丘區(qū)向山嶺重丘區(qū)延伸發(fā)展。尤其是隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西部公路建設(shè)所面臨的地質(zhì)地形將會(huì)越來越多的遇到起伏不平的巖石山區(qū)。為了滿足高等級(jí)公路所需的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必須克服波浪起伏、高差較大、溝谷相間等各種不利地形，深挖高填土方工程難以避免。而深挖高填工程數(shù)量大、傳統(tǒng)施工速度慢、施工效率低下，同橋遂工程一樣，往往成為決定工程進(jìn)度的關(guān)鍵。因此，必須研究推廣采用新的爆破技術(shù)，以在山區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)中加快石方路基工程的施工進(jìn)度并確保施工質(zhì)量。
1 多邊界條件下爆破技術(shù)
隨著鑿巖機(jī)具、裝運(yùn)機(jī)具和爆破技術(shù)的發(fā)展，基于多邊界條件爆破理論對(duì)公路工程影響較大的爆破技術(shù)是光面爆破和預(yù)裂爆破、深孔爆破以及微差爆破技術(shù)。
1．1 多邊界條件爆破
多邊界條件即為地形變化條件，一般分為平坦地形、傾斜地形、山包地形和埡口地形。多邊界爆破遵循“最小抵抗線原理”。多邊界藥量計(jì)算如下。
Q＝edKW3F（E·α）式中 Q———為藥包的裝藥量，kg；e———為炸藥換算系數(shù)；d———為堵塞系數(shù)；K———形成標(biāo)準(zhǔn)拋擲漏斗時(shí)的線耗藥量，kg／m3；W———為最小抵抗線，m；F———（E，α）為藥包性質(zhì)指數(shù)；E—為拋擲（坍）率（％）；α———為自然地面坡度。
多邊界條件下的爆破漏斗示意藥包間距（m）： a＝（1．0～1．2）W子藥包間距（m） C＝0．5nWsinα＋1式中 W———為相鄰兩藥包最小抵抗線的平均值；n———為爆破作用指數(shù)，其余同前。爆破作用半徑：下爆破作用半徑 R下＝Wn2＋1上爆破作用半徑 R上＝WAa上n2＋1式中 a上———為抵抗線出口點(diǎn)至上破壞點(diǎn)之間的地面坡度，（°）；A———為崩塌系數(shù)。1．2 光面爆破和預(yù)裂爆破光面爆破和預(yù)裂爆破是專門針對(duì)設(shè)計(jì)開挖界面進(jìn)行有效控制的爆破方法。沿爆破開挖區(qū)的設(shè)計(jì)輪廓或邊坡，以較小的間距合理布置一排相互平行的鉆孔，在孔內(nèi)采用間歇或不耦合裝藥，并在開挖區(qū)主爆破之后或之前同時(shí)起爆，從而獲得符合設(shè)計(jì)輪廓、光滑平整和穩(wěn)定性好的邊坡面。
光面爆破和預(yù)裂爆破在技術(shù)上采用室洞控制爆破方法，其核心是藥包布置原則。包括：
（1）在任何情況下，藥包布置均以最小抵抗線為設(shè)計(jì)依據(jù)；
（2）根據(jù)路塹中心挖深和寬度，進(jìn)行藥包分層布置；
（3）盡量對(duì)藥包進(jìn)行縱向或橫向分集或分條布置；
（4）合理安排藥包的起爆時(shí)間。光面爆破和預(yù)裂爆破的主要參數(shù)有鉆孔直徑、孔間距、抵抗線、線裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、最后一排主爆孔與裂孔間距等。
鉆孔直徑（d）：一般以50mm～70mm為宜，為增加不耦合系數(shù)也可采用100mm～150mm。另外，孔深較大也可用較大的鉆孔直徑。炮孔間距（a）：孔距與孔徑成正比例關(guān)系，并與巖性、巖體構(gòu)造和炸藥類型等因素有關(guān)，即a＝mαd。對(duì)于預(yù)裂爆破md＝10～12；光面爆破md＝10～16。同時(shí)在光面爆破中孔距與最小抵抗線W成正比，即a＝mW，一般m處于0．6～1．0之間。線裝藥量q（kg／m）；光面爆破q＝（0．1～0．15）KaW；預(yù)裂爆破q＝0．1～0．4）Ka2式中 符號(hào)同前。裝藥結(jié)構(gòu)既能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的不耦合系數(shù)值，又要盡可能保證藥包爆炸后，爆能沿鉆孔全長均勻分布。裝藥結(jié)構(gòu)一般有連續(xù)裝藥和間隔裝藥兩種。
1．3 深孔爆破
深孔爆破就是炮孔孔徑大于75mm且深度在5m以上的采用延長藥包的一種爆破方法，通常有拉槽深孔爆破和臺(tái)階深孔爆破兩種。炮孔需用大型的潛孔鑿巖機(jī)或穿孔機(jī)鉆空。當(dāng)用機(jī)械清方時(shí)，采用臺(tái)階深孔爆破效果更好，可以實(shí)現(xiàn)路基石方施工全面機(jī)械化。深孔爆破的優(yōu)點(diǎn)是勞動(dòng)生產(chǎn)率高，一次爆落的方量多，施工進(jìn)度快，爆破時(shí)對(duì)路基邊坡的影響比大炮小。若配合預(yù)裂或光面爆破，則邊坡穩(wěn)定，爆破效果易控制，爆破時(shí)比較安全。但由于需用大型機(jī)械，故轉(zhuǎn)移工地、開辟場地、修筑便道等準(zhǔn)備工作都比較復(fù)雜，且爆破后仍有10％～25％的大石塊需經(jīng)第二次爆*小。深孔爆破梯段傾角為60°～75°，高度應(yīng)在5m～15m之間?？刹捎么怪笨缀托笨變煞N炮孔，孔徑通常為80mm～300mm。公路工程中以100mm～150mm為宜。超鉆長度大致是梯段高度的10％～15％。巖石堅(jiān)硬者取大值。垂直孔深度（m）： l＝H＋h斜孔的深度（m）： l＝H＋h炮孔的間距（m）： a＝MW底板抵抗線（m）： W＝D7．85ptlKmH式中 m———約為0．6～1．4，常取0．7～0．85；D———為鉆空直徑，dm；p———為炸藥密度，kg／m3；K———為單位耗藥量，kg／m3，且K′＝K／3；τ———為深孔裝藥系數(shù)；H———為梯段高度，m；其余同前。
當(dāng)H＜10m時(shí)，τ＝0．6；H＝10m～15m時(shí)；τ＝0．5；H＝15m～20m時(shí)，τ＝0．4。W值確定后按下式估算L值：L＝W－H·ctgα式中 L———為炮孔與梯段頂邊緣的距離，m；其余同前。為確保鑿巖機(jī)作業(yè)安全，此值應(yīng)大于2m～3m；否則，需調(diào)整W值。多排孔時(shí)，排的間距b可取b＝W。最后按下式計(jì)算炸藥量Q（kg）：Q＝eK′WHa式中 符號(hào)同前。
1．4 微差爆破
多發(fā)一次爆破采用微差爆破技術(shù)具有減震、前發(fā)藥包為后發(fā)藥包開創(chuàng)凌空面進(jìn)而加強(qiáng)巖石破碎效果、降低一次爆破堆積高度、有利于機(jī)械作業(yè)、減少巖石夾制力、節(jié)省炸藥、并可增大孔距等優(yōu)點(diǎn)，提高每百米的炸落方量。www.ＥxamdＡ.CＯM
1．5 拋擲（坍）爆破 定向爆破和松動(dòng)爆破
對(duì)于自然坡度較陡（＞30°），地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜、凌空面大時(shí)，采用拋坍爆破。拋坍爆破利用巖石本身的自重坍滑出路基，提高爆破效果，從而加快施工進(jìn)度并降低工程造價(jià)。當(dāng)路線通過波浪起伏的峽谷或雞爪地形地段、橫切山包或山嘴、凌空面較多時(shí)，采用拋坍或拋擲爆破效率更為顯著。在以借為填或移挖作填地段，特別是深挖高填相間、工程量大的雞爪地區(qū)，采用定向爆破，一次可形成百米以上至數(shù)百米路基。在軟石、次堅(jiān)石路基地段，采用松動(dòng)爆破技術(shù)，配合機(jī)械化施工作業(yè)，可大大提高施工效率，在堅(jiān)石路段宜采用深孔技術(shù)進(jìn)行松動(dòng)爆破。
我國高等級(jí)公路經(jīng)過近二十年的建設(shè)取得了巨大成就，高等級(jí)公路里程迅速增加。目前，高等級(jí)公路建設(shè)逐漸由平原微丘區(qū)向山嶺重丘區(qū)延伸發(fā)展。尤其是隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西部公路建設(shè)所面臨的地質(zhì)地形將會(huì)越來越多的遇到起伏不平的巖石山區(qū)。為了滿足高等級(jí)公路所需的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必須克服波浪起伏、高差較大、溝谷相間等各種不利地形，深挖高填土方工程難以避免。而深挖高填工程數(shù)量大、傳統(tǒng)施工速度慢、施工效率低下，同橋遂工程一樣，往往成為決定工程進(jìn)度的關(guān)鍵。因此，必須研究推廣采用新的爆破技術(shù)，以在山區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)中加快石方路基工程的施工進(jìn)度并確保施工質(zhì)量。
1 多邊界條件下爆破技術(shù)
隨著鑿巖機(jī)具、裝運(yùn)機(jī)具和爆破技術(shù)的發(fā)展，基于多邊界條件爆破理論對(duì)公路工程影響較大的爆破技術(shù)是光面爆破和預(yù)裂爆破、深孔爆破以及微差爆破技術(shù)。
1．1 多邊界條件爆破
多邊界條件即為地形變化條件，一般分為平坦地形、傾斜地形、山包地形和埡口地形。多邊界爆破遵循“最小抵抗線原理”。多邊界藥量計(jì)算如下。
Q＝edKW3F（E·α）式中 Q———為藥包的裝藥量，kg；e———為炸藥換算系數(shù)；d———為堵塞系數(shù)；K———形成標(biāo)準(zhǔn)拋擲漏斗時(shí)的線耗藥量，kg／m3；W———為最小抵抗線，m；F———（E，α）為藥包性質(zhì)指數(shù)；E—為拋擲（坍）率（％）；α———為自然地面坡度。
多邊界條件下的爆破漏斗示意藥包間距（m）： a＝（1．0～1．2）W子藥包間距（m） C＝0．5nWsinα＋1式中 W———為相鄰兩藥包最小抵抗線的平均值；n———為爆破作用指數(shù)，其余同前。爆破作用半徑：下爆破作用半徑 R下＝Wn2＋1上爆破作用半徑 R上＝WAa上n2＋1式中 a上———為抵抗線出口點(diǎn)至上破壞點(diǎn)之間的地面坡度，（°）；A———為崩塌系數(shù)。1．2 光面爆破和預(yù)裂爆破光面爆破和預(yù)裂爆破是專門針對(duì)設(shè)計(jì)開挖界面進(jìn)行有效控制的爆破方法。沿爆破開挖區(qū)的設(shè)計(jì)輪廓或邊坡，以較小的間距合理布置一排相互平行的鉆孔，在孔內(nèi)采用間歇或不耦合裝藥，并在開挖區(qū)主爆破之后或之前同時(shí)起爆，從而獲得符合設(shè)計(jì)輪廓、光滑平整和穩(wěn)定性好的邊坡面。
光面爆破和預(yù)裂爆破在技術(shù)上采用室洞控制爆破方法，其核心是藥包布置原則。包括：
（1）在任何情況下，藥包布置均以最小抵抗線為設(shè)計(jì)依據(jù)；
（2）根據(jù)路塹中心挖深和寬度，進(jìn)行藥包分層布置；
（3）盡量對(duì)藥包進(jìn)行縱向或橫向分集或分條布置；
（4）合理安排藥包的起爆時(shí)間。光面爆破和預(yù)裂爆破的主要參數(shù)有鉆孔直徑、孔間距、抵抗線、線裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、最后一排主爆孔與裂孔間距等。
鉆孔直徑（d）：一般以50mm～70mm為宜，為增加不耦合系數(shù)也可采用100mm～150mm。另外，孔深較大也可用較大的鉆孔直徑。炮孔間距（a）：孔距與孔徑成正比例關(guān)系，并與巖性、巖體構(gòu)造和炸藥類型等因素有關(guān)，即a＝mαd。對(duì)于預(yù)裂爆破md＝10～12；光面爆破md＝10～16。同時(shí)在光面爆破中孔距與最小抵抗線W成正比，即a＝mW，一般m處于0．6～1．0之間。線裝藥量q（kg／m）；光面爆破q＝（0．1～0．15）KaW；預(yù)裂爆破q＝0．1～0．4）Ka2式中 符號(hào)同前。裝藥結(jié)構(gòu)既能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的不耦合系數(shù)值，又要盡可能保證藥包爆炸后，爆能沿鉆孔全長均勻分布。裝藥結(jié)構(gòu)一般有連續(xù)裝藥和間隔裝藥兩種。
1．3 深孔爆破
深孔爆破就是炮孔孔徑大于75mm且深度在5m以上的采用延長藥包的一種爆破方法，通常有拉槽深孔爆破和臺(tái)階深孔爆破兩種。炮孔需用大型的潛孔鑿巖機(jī)或穿孔機(jī)鉆空。當(dāng)用機(jī)械清方時(shí)，采用臺(tái)階深孔爆破效果更好，可以實(shí)現(xiàn)路基石方施工全面機(jī)械化。深孔爆破的優(yōu)點(diǎn)是勞動(dòng)生產(chǎn)率高，一次爆落的方量多，施工進(jìn)度快，爆破時(shí)對(duì)路基邊坡的影響比大炮小。若配合預(yù)裂或光面爆破，則邊坡穩(wěn)定，爆破效果易控制，爆破時(shí)比較安全。但由于需用大型機(jī)械，故轉(zhuǎn)移工地、開辟場地、修筑便道等準(zhǔn)備工作都比較復(fù)雜，且爆破后仍有10％～25％的大石塊需經(jīng)第二次爆*小。深孔爆破梯段傾角為60°～75°，高度應(yīng)在5m～15m之間?？刹捎么怪笨缀托笨變煞N炮孔，孔徑通常為80mm～300mm。公路工程中以100mm～150mm為宜。超鉆長度大致是梯段高度的10％～15％。巖石堅(jiān)硬者取大值。垂直孔深度（m）： l＝H＋h斜孔的深度（m）： l＝H＋h炮孔的間距（m）： a＝MW底板抵抗線（m）： W＝D7．85ptlKmH式中 m———約為0．6～1．4，常取0．7～0．85；D———為鉆空直徑，dm；p———為炸藥密度，kg／m3；K———為單位耗藥量，kg／m3，且K′＝K／3；τ———為深孔裝藥系數(shù)；H———為梯段高度，m；其余同前。
當(dāng)H＜10m時(shí)，τ＝0．6；H＝10m～15m時(shí)；τ＝0．5；H＝15m～20m時(shí)，τ＝0．4。W值確定后按下式估算L值：L＝W－H·ctgα式中 L———為炮孔與梯段頂邊緣的距離，m；其余同前。為確保鑿巖機(jī)作業(yè)安全，此值應(yīng)大于2m～3m；否則，需調(diào)整W值。多排孔時(shí)，排的間距b可取b＝W。最后按下式計(jì)算炸藥量Q（kg）：Q＝eK′WHa式中 符號(hào)同前。
1．4 微差爆破
多發(fā)一次爆破采用微差爆破技術(shù)具有減震、前發(fā)藥包為后發(fā)藥包開創(chuàng)凌空面進(jìn)而加強(qiáng)巖石破碎效果、降低一次爆破堆積高度、有利于機(jī)械作業(yè)、減少巖石夾制力、節(jié)省炸藥、并可增大孔距等優(yōu)點(diǎn)，提高每百米的炸落方量。www.ＥxamdＡ.CＯM
1．5 拋擲（坍）爆破 定向爆破和松動(dòng)爆破
對(duì)于自然坡度較陡（＞30°），地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜、凌空面大時(shí)，采用拋坍爆破。拋坍爆破利用巖石本身的自重坍滑出路基，提高爆破效果，從而加快施工進(jìn)度并降低工程造價(jià)。當(dāng)路線通過波浪起伏的峽谷或雞爪地形地段、橫切山包或山嘴、凌空面較多時(shí)，采用拋坍或拋擲爆破效率更為顯著。在以借為填或移挖作填地段，特別是深挖高填相間、工程量大的雞爪地區(qū)，采用定向爆破，一次可形成百米以上至數(shù)百米路基。在軟石、次堅(jiān)石路基地段，采用松動(dòng)爆破技術(shù)，配合機(jī)械化施工作業(yè)，可大大提高施工效率，在堅(jiān)石路段宜采用深孔技術(shù)進(jìn)行松動(dòng)爆破。