第三章石方机械与石质路基施工.doc

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授课章节
第三章 石方机械与石质路基施工
主要内容
§3－1 爆破的基本概念
§3－2 炸药、起爆器材和起爆方法
§3－3 凿岩机械
§3－4 爆破与清方工程
§3－5 爆破施工组织管理
§3－6 石质路堑开挖
授课方式
多媒体
授课目的
1。了解和掌握爆破的基本概念和爆破的方法
2。了解和掌握常用的石方机械和石质路基施工方式
教学内容要点
第三章 石方机械与石质路基施工
§3－1 爆破的基本概念
一、爆破作用圈
1．定义
爆破：利用炸药爆炸时产生的热量和高压，使岩体和周围介质受到破坏和移位。
药包：为了爆破某一岩体,可在岩体内或表面放置一定数量的炸药。
爆炸圈：把受到爆炸作用群的作用范围。爆炸圈可分成为压缩圈、抛掷圈、松动圈和震动圈四个作用圈，如图3-1所示。

图3-l 爆破作用圈
R1—压缩圈半径；R2—抛掷圈半径；R3-松动圈半径；R4—震动圈半径
二、爆破漏斗
1．定义
药包在有限介质内爆炸时，在具有临空面的表面都会形成漏斗状爆破坑，称爆破漏斗.
2．各类地形的爆破漏斗
倾斜地形的爆破漏斗－椭圆锥体；
平坦地形的爆破漏斗－倒置圆锥体；
多面临空地形的爆破漏斗－抛掷漏斗＋崩塌漏斗;
垭口地形的爆破漏斗－1个抛掷漏斗＋2个崩塌漏斗。
3．爆破漏斗要素
最小抵抗线W
爆破漏斗口半径r
破坏作用半径R（也称为破裂半径）
抛掷率E：
爆破作用指数n：
三、爆破分类及使用范围
按药包在介质中爆破作用性质及地面横坡度，可将爆破分为以下几种类型，见表3—1。
爆破分类表 表3—1
类型
地面横坡度（α)
爆破作用指数
的使用范围
抛掷率（％）
适用条件
扬弃爆破
α〈 15°
n=1。5～2。25
60～80
平坦地形的路堑
抛掷爆破
α> 15°
n=1。00～1.75
60～70
斜坡地形的路堑
抛坍爆破
α> 30°
n=1.00
50~90
斜坡地形的半路堑
多面临空爆破
α> 15°
n=1。00～1。50
50～80
具有两个以上临空面的地形，如山咀、山包处的路堑、半路堑。
定向爆破
α= 0~90°
n=1。0~2。0
40～70
用于移挖作填、陡坡及峡谷地形。
松动爆破
α= 0～90°
n≤1。0
——
开采石料，深挖路段边坡较陡时，下部采用松动爆破.

§3－2 炸药、起爆器材和起爆方法
一、爆炸与炸药
1．爆炸
定义：是物质发生非常迅猛的物理和化学变化的现象，同时其释放的能量极快地转变成动能或机械能使周围介质破坏。
爆炸特征：
10在爆炸时作用在周围介质上的压力突然增高;
20周围介质震动;
30发出声音。
2．炸药
起爆炸药：爆炸速度极高的烈性炸药，主要用于制造雷管和速燃导火索等。常用的有雷汞、迭氮铅等
爆破炸药：用于对岩石或其他介质进行爆破的炸药。
特点是：敏感性低，要在起爆炸药的强烈冲击下才能爆炸。
3．常用炸药
① 黑色炸药：适用于石料开采；
② 硝铵炸药：（岩石铵梯、露天铵梯、铵油炸药）适用于露天爆破；
③ 胶质炸药：适用于水下及硬岩石爆破；
④ 梯恩梯（三硝基钾苯）：不宜于地下作业。
二、起爆器材
1．工业雷管-—起爆器材
火雷管、电雷管.
2．导火索-—起爆火雷管和黑火药
导火线、导火绳、火引线，表皮为白色,直径为5。2～5.8mm的绳索。
3．导爆索—— 传爆线
传递爆炸，引爆炸药，爆速为6500～7000m/s。外表涂成红色或红白相间色。
三、起爆方法
1．火花起爆
火花起爆是利用燃速一定的导火索的火花燃烧来引爆雷管，由雷管再引爆炸药的一种方法.
2．电力起爆
通过一定量的电流使电雷管发生爆炸,再引爆炸药的一种方法.电雷管的连接型式有串联、并联和混联三种。
3．传爆线起爆
传爆线的索芯是用高级烈性炸药制成,但着火较难，使用时须在药室外的一段传爆线上捆扎一个8号雷管来传爆,传爆网路与药包的连接方式有关，有串联、并联和共簇联等。
§3－3 凿岩机械
1．定义
用于在坚硬岩石中的钻凿炮孔，是石方工程施工的关键设备。
2．分类（按动力分类)
风动凿岩机：以压缩空气为驱动动力的双作用活塞式风动工具.
电动凿岩机：以电动机为驱动力,并通过机械传动的方法将电动机的旋转运动转化为锤头周期性的对钎尾的冲击运动。
液压凿岩机：以高压液体为驱动力的凿岩工具。
§3－4 爆破与清方工程
一、炮孔位置的选择
1．最小抵抗线
一般为梯段高度的70％~80％。
2．炮孔深度
采用台阶式爆破时，炮孔的深度应该使爆破后的地面尽量与原地面平齐.较硬的岩石易留炮根，因此炮眼的深度L应大于岩层厚度H,软岩石可小于台阶高度，一般是：
坚石:L＝(1。0～1。15）H
次坚石:L＝（0.85～0.95）H
软石：L＝（0。7~0。9)H
3．炮孔距离和行距的确定
两孔之间的距离为孔距a，两排炮孔之间的距离为行距b,孔距的大小与起爆方法和最小抵抗线W有关.
火花起爆： a＝(l.4～2.0)W
电力起爆： a＝(0。8～2。3）W
采用多排炮孔爆破时,炮孔应按梅花形交错布置.行距b约为0.86a。
二、凿孔
1．浅孔爆破
通常多用手提式凿岩机凿孔,孔径在75mm以内，深孔不超过5m，可用电力或速燃引爆线引起药包同时爆炸。
2．深孔爆破
即对孔深大于5m，孔径大于75mm的炮孔进行爆破,通称深孔爆破。钻凿大型炮孔多采用冲击式钻机或潜孔钻机。
三、装药
1．集中药包
炸药完全装在炮孔的底部,这种方式对于工作面较高的岩石，崩落效果较好，但不能保证岩石均匀破碎。
2．分散药包
炸药沿孔深的高度分散装置，这种方式可以使岩石均匀地破碎,适用于高作业面的开挖段。
3．药壶药包
在炮孔的底部制成葫芦形的储药室，以增大装药量。这种方式适用于岩石量大而集中的石方施工。
4．坑道药包
它不同于上述各种方法的是药包装在竖井或平洞底部特制的储药室内。
四、堵塞
一般可用干砂、石粉、粘土和碎石等.堵塞物的捣实，切忌使用铁棒，一般用木棒或黄铜棒。棒的直径为炮孔直径的0.75倍，下端稍粗，约为炮孔直径的0.9倍。在棒的下端开有供导火索穿过的纵向导槽。
五、引爆
火花起爆、电力起爆等。
六、清方
1 开挖路堑,无需填方，必须组织机械配合运输；
2 半填半挖,推土机、装载机清方.
3 运距在30~40m以内用推土机推运较为经济。
4 运距在40～100m用装载机比较经济；
5 100m以上用挖掘机配合自卸汽车比较经济。
§3－5 爆破施工组织管理
一、爆破器材的贮存和保管
1．爆破材料库址的选择
按临时爆破材料库址的标准来确定，不应贪图方便设在村头或街道一端。
2．爆破材料库的管理
① 库内照明宜用铠装电缆引入.
② 库区内严禁点火、吸烟;任何人不准携带火柴、打火机、武器或其他引火物品进入炸药库,不准穿带钉子的鞋进入黑火药库房。
③ 库区围墙内,要及时清除枯草、干树枝、干树叶，库房外围要有足够的防火沟。
④ 爆破材料的储量不得超过设计规定量.
二、爆破人员素质要求及爆破管理
1．专业爆破人员

2．调研、设计和审批

3．合理确定安全警戒范围

4．爆破工序安排
施爆区管线调查→爆破设计与设计审批→配备专业施爆人员→用机械或人工清除施爆区覆盖层和强风化岩石→开凿炮孔→爆破器材检查与试验→炮孔检查与废碴清除→安置药包及起爆器材→布置安全岗和爆区安全员→炮孔堵塞→撤离爆区和飞石、强地震波影响区内的人、畜→起爆→清除瞎炮→评估或测定爆破效果(包括飞石、地震波对施爆区内外建筑物造成的损伤及造成的损失）.

5．起爆线路敷设

6．爆破的实施

7．瞎炮处理方法
① 找出接头，接上电源重新起爆；
② 从炮孔中小心地掏出堵塞物，取出起爆体；
③ 对于遇水失效的炸药，用水浸灌药室使炸药失效，然后清除之;
④ 对于中小炮孔，可在原炮孔的最近距离不小于0。6m处，另行打孔爆破；当炮孔不深时，也可用裸露药包爆破。
§3－6 石质路堑开挖
一、爆破法开挖
利用炸药爆炸的能量将土石炸碎以利挖运或借助爆炸能量将土石移到预定位置。
二、松土法开挖
利用岩体的各种裂缝和结构面，先用推土机牵引松土器将岩体翻松,再用推土机或装载机与自卸汽车配合将翻松的岩块搬运到指定地点。
三、破碎法开挖
利用破碎机凿碎岩块，然后进行挖运等作业。破碎法主要用于岩体裂缝较多、岩块体积小、抗压强度低于10OMPa的岩石，.

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