完成時間：2000年8月～2001年11月
完成單位：中鐵十七局集團第五工程有限公司、中鐵三局集團有限公司、山西華通路橋有限公司
項目主持人及參加人員：郝占勝、劉宏剛、趙政偉、張正宇、湯茂寧、劉鴻冠、王書新、王廣瑞、趙奎銀、李建華、李艷麗、李小對、劉遠征、敬佩仁
撰稿人：劉宏剮、李艷麗
1 前言
在公路、鐵路石方路塹施工中，主體石方的爆破效果和路塹邊坡質量問題是石方爆破的重點和難點，高邊坡石方又是石方路塹施工的難點，硐室爆破具有地形適應性強、施工機具簡單、施工速度快、且成本較低的優點，但難以解決高邊坡穩定問題。因此，一般公路、鐵路路塹設計規定禁止使用硐室爆破。中鐵十七局集團公司根據與山西省科委簽訂的項目合同，聯合中鐵三局集團公司和山西華通路橋公司，進行了石方路塹高邊坡分臺階條形硐室加預裂一次成型爆破技術的研究，并成功地應用于焦晉高速公路K5+840～K6+010段石方路塹，解決了硐室爆破難以解決的高邊坡穩定問題，確保了一次爆破成型的實現，有效地降低了工程成本，加快了施工進度。
該項成果于2002年12月通過山西省科學技術廳組織的科學技術成果鑒定，2003年12月獲中國鐵道建筑總公司科技進步一等獎。
2 焦晉高速公路K5+840～K6+010段工程概況
焦晉高速公路第四合同段K5+840～K6+010路塹石方比較集中，地面最大開挖寬度67m，路基最大設計寬度32m，中心最大挖深30m，石方開挖數量22.2萬m3，邊坡開挖高度最高達92m，邊坡開挖面積達1.03萬m3，傍山開挖，原地面橫坡坡度陡，坡度達50°～70°。開挖石方為白云質灰巖，巖石頂部風化，局部出現多層泥灰巖夾層，地表覆蓋層較薄，植被少。地質資料顯示，在K5+900處有一夾層，厚度50～70cm，巖性較差。
本工程周圍環境比較復雜，距邊坡開口線1.5～3.0m范圍內，有高壓線及電桿；沿路基開挖一側30m處，有一條與線路平行的2m×2m的引水洞；路基兩端均為大橋工程；開挖區兩側有臨時工棚，對面260m處有村莊。爆破必須保證周邊建(構)筑物的安全。
3 工程爆破設計方案及實施
3.1 爆破主要設計原則
(1)采用“高邊坡分臺階石方路塹條形硐室加預裂一次成型爆破技術”進行設計與施工，為了改善爆破效果，降低硐室爆破大塊率，采用深孔加硐室綜合爆破技術進行主體石方爆破施工。
(2)根據邊坡開挖高度，分四個臺階，每個臺階高20～25m，從上到下逐層進行爆破施工，根據實際情況，最上一層臺階采用深孔加預裂爆破，其余各層采用硐室加預裂爆破。
(3)根據不同地形條件及開挖寬度，采用二排式二層條形藥包，并在第三臺階進行試驗爆破，通過試驗總結經驗，修正爆破參數，指導第二臺和第一臺階施工(臺階由上而下編號分別為四、三、二、一)。
3.2 爆破實施
采用QZ-100型三角架式潛孔鉆機鉆孔，英格索蘭20m3空壓機供風。分四個臺階從上到下逐層進行施工。
為了取得現場實際地形地質條件下各爆破參數的相互關系，在K5+875～K6+920段頂層進行了深孔加光面爆破試驗，試驗爆破總計裝藥1711kg，爆落石方5838m3，試驗爆破的成功為該工程的主體爆破實施提供了科學依據。
試驗段施工后，考慮到第四層其余部分(K5+920～K5+980)開挖寬度較小，采用深孔加預裂爆破施工。
對第四層爆渣清理后，經現場復查，其臺階最大開挖寬度為17.25m，故采用硐室條形藥包加預裂一次成型爆破施工，為了改善條形藥包頂部大塊問題，在預裂孔前設1～2排7～8m深孔藥包，與主藥包一起起爆。
第二層開挖寬度較大，且工程數量較大，故采用單層雙排硐室爆破加預裂綜合爆破技術開挖。
本工程自2000年8月12日～2001年1月20日，歷時5個多月，共鉆主爆孔209個，累計4077.7延長米；光爆孔88個，累計1340延長米；預裂孔439個，累計8332.6延長米，硐室5個，累計藥室長456延長米�？傃b藥量88.855t，完成石方開挖22.2萬m3，在本工程中，采用導爆管雷管毫秒延時接力起爆網路，不僅改善了爆破效果，而且保證了每次爆破安全準爆，取得了良好的爆破效果，并保證了周邊建(構)筑物的安全。
4 工程效果及分析
“高邊坡分臺階石方路塹條形硐室加預裂一次成型爆破技術”，成功地應用于焦晉高速公路K5+840～K6+010段工程，爆破效果良好，大塊率控制在7％以內，約1萬m2的路塹邊坡(最高達92m)達到穩定、平整、光滑、美觀的要求，半孔率達93％以上。
焦作市公路管理局焦晉高速公路辦公室及監理代表處給予了較高的質量評價，認為中鐵十七局集團在本標段運用的“高邊坡分臺階石方路塹條形硐室加預裂一次成型爆破技術”，在實施過程中，保證了主體石方的爆破效果，爆破達到設計標高不留根坎，保證了邊坡質量，驗收結果為“該段路基邊坡各項指標均達到優良�！�
由于本技術的研究成功，原設計噴錨支護取消，達到了不刷坡、不清底、一次成型的目的。并節約了大量勞動力，直接經濟效益達141萬元，提前工期100天，保證了公路運營安全，減少了整修，且具有顯著的社會效益。
5 主要創新成果——高邊坡分臺階高度的選擇和確定方法
5.1 臺階高度確定應滿足的條件
(1)滿足每層邊坡穩定，進而確保邊坡的整體穩定。
(2)適于鉆孔機械實際鉆孔能力。
(3)滿足硐室爆破達到較好效果的要求。
依據上述條件，本工程爆破取臺階高度H=20～25m。
5.2 上下臺階爆破的影響及處理方法
上下臺階爆破的影響是指上層臺階爆破不得損壞下層臺階頂部平臺(一般寬4.0m)，下層爆破不得振塌上層邊坡。
(1)預裂孔超深應使平臺上部不留根坎，且平臺不受損傷，以保證下層預裂孔鉆孔順利。本工程預留孔超深為l.2～2.0m。
(2)控制條形藥包爆破對平臺破壞的影響。本工程取條形藥包中心到平臺距離S≥(0.8～1.O)R1。
(3)控制邊坡允許最大點振動速度，保證下層爆破不振塌上層邊坡。
5.3 高邊坡分臺階石方路塹條形硐室加預裂一次成型爆破技術的相關參數選取
硐室藥包中心到預裂面距離W后的確定
本工程采用
W后 = (2～2.5)R1或 W后 = (0.32～0.4)W
式中R1——藥包壓縮圈半徑，m；
W——條形藥包最小抵抗線，m，太抵抗線取小值。
5.4 預裂爆破鉆孔誤差標準與控制
(1)鉆孔誤差包括開孔誤差、對中誤差和軌跡誤差。
(2)鉆孔架設是保證鉆孔質量的關鍵。鉆孔架設“三要點”為：對位準、方向正、角度精。
(3)鉆孔作業的基本要求。
1）必須熟悉巖石性質，摸清不同巖層的鑿巖規律。
2）掌握鉆孔操作要領，孔口要完整，孔壁要光滑，保證排渣順利。
3）鉆孔基本操作方法，軟巖慢打，硬巖快打。
摘自《中國典型爆破工程與技術》
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