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多邊界條件下爆破技術在路基施工中的應用
摘要：基于多邊界條件下爆破理論和山區高等級公路石方路基工程的特點，探討了爆破技術在山區高等級公路建設石方路基施工中應用的
可行性和關鍵。實踐表明：在山區高等級公路路基施工中推廣和應用新
的爆破技術是加快施工進度和保證施工質量的有效措施。
b 關鍵詞：多邊界爆破理論；抵抗線；裝藥量；石方路基；深挖；質量；
進度
我國高等級公路經過近二十年的建設取得了巨大成就，高等級公路
里程迅速增加。目前，高等級公路建設逐漸由平原微丘區向山嶺重丘區
延伸發展。尤其是隨著西部大開發戰略的實施，西部公路建設所面臨的
地質地形將會越來越多的遇到起伏不平的巖石山區。為了滿足高等級公
路所需的技術標準，必須克服波浪起伏、高差較大、溝谷相間等各種不
利地形，深挖高填土石方工程難以避免。而深挖高填工程數量大、傳統
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度
的關鍵。因此，必須研究推廣采用新的爆破技術，以在山區高等級公路
建設中加快石方路基工程的施工進度并確保施工質量。
1 多邊界條件下爆破技術
隨著鑿巖機具、裝運機具和爆破技術的發展，基于多邊界條件爆破理論
對公路工程影響較大的爆破技術是光面爆破和預裂爆破、深孔爆破以及
微差爆破技術。
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”。圖1表示多邊界
爆破漏斗。
多邊界藥量計算如下。
Q＝edKW3F（E·α）
式中 Q———為藥包的裝藥量，kg；
e———為炸藥換算系數；d———為堵塞系數；
K———形成標準拋擲漏斗時的線耗藥量，
kg／m3；
W———為最小抵抗線，m；F———（E，α）為藥包性質指數；E——
—為拋擲（坍）率（％）；
α———為自然地面坡度（°）。
圖1 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，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———為抵抗線出口點至
上破壞點之間的地
面坡度，（°）；A———為崩塌系數。
1．2 光面爆破和預裂爆破
光面爆破和預裂爆破是專門針對設計開挖界面進行有效控制的爆破方法
。沿爆破開挖區的設計輪廓或邊坡，以較小的間距合理布置一排相互平
行的鉆孔，在孔內采用間歇或不耦合裝藥，并在開挖區主爆破之后或之
前同時起爆，從而獲得符合設計輪廓、光滑平整和穩定性好的邊坡面。
光面爆破和預裂爆破在技術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計依據；
（2）根據路塹中心挖深和寬度，進行藥包分層布置；
（3）盡量對藥包進行縱向或橫向分集或分條布置；
（4）合理安排藥包的起爆時間。光面爆破和預裂爆破的主要參數有鉆
孔直徑、孔間距、抵抗線、線裝藥量、裝藥結構、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系，并與巖性、巖體構造和炸
藥類型等因素有關，即a＝mαd。對于預裂爆破md＝10～12；光面爆破
md＝10～16。同時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；預裂爆破q＝
（0．1～0．4）Ka2
式中 符號同前。
裝藥結構既能滿足設計規定的不耦合系數值，又要盡可能保證藥包爆炸
后，爆能沿鉆孔全長均勻分布。裝藥結構一般有連續裝藥和間隔裝藥兩
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階深孔爆破兩種。炮孔需用大型的
潛孔鑿巖機或穿孔機鉆空。當用機械清方時，采用臺階深孔爆破效果更
好，可以實現路基石方施工全面機械化。
深孔爆破的優點是勞動生產率高，一次爆落的方量多，施工進度快，爆
破時對路基邊坡的影響比大炮小。若配合預裂或光面爆破，則邊坡穩定
，爆破效果易控制，爆破時比較安全。但由于需用大型機械，故轉移工
地、開辟場地、修筑便道等準備工作都比較復雜，且爆破后仍有10％～
25％的大石塊需經第二次爆破解小。
深孔爆破梯段傾角最好為60°～75°，高度應在5m～15m之間�？刹捎�
垂直孔和斜孔兩種炮孔，孔徑通常為80mm～300mm。公路工程中以100m
m～150mm為宜。超鉆長度大致是梯段高度的10％～15％。巖石堅硬者取
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＝D7．85ptl
KmH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；
H———為梯段高度，m；其余同前。
當H＜10m時，τ＝0．6；H＝10m～15m時；τ＝0．5；H＝15m～20m時，
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。為確保鑿巖機作業安全，此值應大于2m～3m；否則，需調整
W值。
多排孔時，排的間距b可取b＝W。最后按下式計算炸藥量Q（kg）：
Q＝eK′WHa式中 符號同前。
1．4 微差爆破
多發一次爆破采用微差爆破技術具有減震、前發藥包為后發藥包開創凌
空面進而加強巖石破碎效果、降低一次爆破堆積高度、有利于機械作業
、減少巖石夾制力、節省炸藥、并可增大孔距等優點，提高每百米的炸
落方量。
1．5 拋擲（坍）爆破 定向爆破和松動爆破
對于自然坡度較陡（＞30°），地形地質條件較為復雜、凌空面大時，
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，從而加快施工進度并降低工程造價。當路線通
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，
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、工程量大的雞爪型
地區，采用定
向爆破，一次可形成百米以上至數百米路基。
在軟石、次堅石路基地段，采用松動爆破技術，配合機械化施工作業，
可大大提高施工效率，在堅石路段宜采用深孔技術進行松動爆破。
2 路基石方特點
2．1 工程數量大，占路基土石方工程數量比例也大
。個別路段每公里可高達十多萬立方米，占路段土石方總量的95％以上
，占整段公路投資的65％以上。有必要進行爆破施工和機械化作業。
2．2 石方工程相對集中。有利于大爆破施工和機械化作業。
2．3 地形地質相對復雜，地形緩陡連續或相間、地勢迂回曲折；地質
巖石也可能呈現為軟石、次堅石、堅石連續或相間。需要采用各種爆破
技術綜合爆破，且裝運推機械進場有一定困難。
3 公路石方路基施工探討
通常將邊坡高度等于或大于20m的石質路塹稱為深挖石方路塹。其挖深
較大、石方集中、地形復雜、施工難度大。公路部門傳統石方機械化水
平較底，爆破施工隊伍技術力量較薄弱，同時受地形和地質條件制約，
深挖石方路塹施工方法主要是采用淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮和普通洞
室炮爆破進行。存在以下缺點。
3．1 淺眼爆破、藥壺炮、貓洞炮等小炮開挖方法因受巖石地質條件、
機械清方等因素影響較大，爆破工效低，施工速度慢，同時在地質條件
不好的情況下未必能形成高大而美觀的巖石邊坡；
3．2 普通洞室爆破因其技術含量低，對巖石邊坡、周圍環境都會產生
較大的破壞；
3．3 加大鑿巖設備投入、克服地形條件制約，在深挖石方路塹的施工
中盡量使用中深孔爆破，確保快速、優質的工程效果，這一做法目前尚
未達成共識。
因此，采用控制爆破技術，改變人們落后的爆破施工意識，探討深挖石
方路塹的快速優質施工技術，是山區高等級公路施工中亟待解決的問題
。根據多邊界爆破理論近年來在209國道和318國道恩施州改建
工程、西安蘭（田）�。▔勡┒䴕鈱Ｓ霉沸陆ü饭こ痰膶嵺`（圖
2為深孔爆破用于深挖石方路塹）及其它工程應用來看，推廣和應用石
方爆破施工的快速施工方法，能加快石方施工進度并能確保山區高等級
高巖石邊坡的穩定和美觀。
圖2 深孔爆破用于深挖石方路塹示意
（1）正確確定周邊炮眼的位置、
方向、深度、角度，并選用低密度、低爆速和高體積威力的炸藥，是保
證光面爆破成功和增強爆破效果的關鍵。
（2）采用預留邊坡保護層、分集或分條分層布置藥包、松動或拋坍洞
室控制爆破進行路塹主體方量開挖，然后至坡頂向下用挖掘機配合淺眼
爆破進行刷坡和清方，能適用于各種復雜地形條件的深挖石方路塹開挖
，且成本低廉。
（3）采用預裂———洞室控制爆破相結合的方法進行深路塹石方深孔
爆破或松動爆破方快速開挖，然后用挖掘機、推土機、裝載機配合自卸
氣車聯合清方，效果更為顯著。
（4）利用有利地形進行定向爆破、拋坍（擲）業，對具有一定巖石厚
度邊坡路塹具有顯著效果。
4 結語
公路石方爆破施工是一項技術含量高的綜合性工作，必須提高認識，根
據路段地形地質、施工機具及工程整體安排等條件進行合理設計和組織
施工，對加快工程進度、保證工程質量和施工安全都具有重要的意義。
因此，根據工程實踐總結積累經驗，推廣新的爆破技術和施工方法是山
區高等級公路修建的一項重要任務。
參考文獻
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