控制爆破技術(shù)在坪上集水廊道工程開挖中的應(yīng)用

黃青平

（中國(guó)水利水電第五工程局有限公司坪上引水工程項(xiàng)目經(jīng)理部，山西坪上 035503）

0 引言

在爆破工程施工中，為了減少爆破震動(dòng)及爆破后飛出的破碎塊體對(duì)周圍環(huán)境或建筑物的損壞，多從研究爆破方向、控制單響藥量、調(diào)整起爆順序等方面下功夫。在特定環(huán)境下，為了減少爆破震動(dòng)對(duì)附近建筑物的影響，可以將上述方法與預(yù)裂爆破技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，這將會(huì)取得更好的爆破效果。在坪上應(yīng)急引水工程復(fù)雜環(huán)境下集水廊道開挖采用了這種有機(jī)結(jié)合的控制爆破方法，有效地將爆破震動(dòng)及飛石控制在了允許范圍內(nèi)，取得了良好的效果。

1 工程概況

坪上應(yīng)急引水工程集水廊道，原設(shè)計(jì)開挖典型斷面為梯形，上寬6.5m、下寬3.6m、深 4.7m，襯砌后為凈寬 3.0m，深3.0m。原招標(biāo)文件開挖體表層為第四季全新統(tǒng)洪沖積物（Q4pal），下部為卵石混合土夾粉土、級(jí)配不良砂透境體，結(jié)構(gòu)松散，卵礫石成分主要為灰?guī)r、白云巖等，巖性堅(jiān)硬。為避免爆破區(qū)域內(nèi)出露的泉水水源出現(xiàn)改道現(xiàn)象，不允許采用爆破作業(yè)。對(duì)于局部出露的基巖采用風(fēng)鎬或振動(dòng)錘處理。實(shí)際施工時(shí)，出露的主要開挖體為白云質(zhì)灰?guī)r，巖性完整堅(jiān)硬，以II、III類圍巖為主，必須采取爆破措施進(jìn)行開挖。根據(jù)具體出露的圍巖情況，經(jīng)我公司與業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位現(xiàn)場(chǎng)勘查后，一致同意將原梯形斷面變更為矩形開挖斷面，典型開挖斷面尺寸為寬3.6m、深3.0m。經(jīng)業(yè)主邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)相關(guān)專家論證后，同意采用爆破方法開挖。

2 周圍環(huán)境及爆破難點(diǎn)

2.1 周圍環(huán)境

該開挖爆破作業(yè)面所處位置周圍環(huán)境比較復(fù)雜，爆破區(qū)距與之相鄰的東坪公路路基僅2.5m、距公路邊民房水平距離10.5m、距公路沿線通訊線路垂直距離僅5.9m。如圖1所示。

圖1 爆破區(qū)周圍環(huán)境示意圖（單位：m）

2.2 爆破難點(diǎn)

開挖爆破作業(yè)要求嚴(yán)格控制爆破震動(dòng)及飛石距離。不能因爆破震動(dòng)將瀝青路面與路邊漿砌石擋墻拉裂，從而導(dǎo)致路基基礎(chǔ)不穩(wěn)，發(fā)生路面破壞；不能因爆破震動(dòng)及飛石損害路邊民房及公路路面，從而引起不必要的民事糾紛；不能因爆破飛石損壞路邊通訊線路，從而引起賠償問(wèn)題；更重要的是不能因爆破震動(dòng)導(dǎo)致泉水水源改道，從而造成水源破壞問(wèn)題。

3 關(guān)鍵爆破技術(shù)問(wèn)題的處理及爆破方案的制定

3.1 關(guān)鍵爆破技術(shù)問(wèn)題的處理

該項(xiàng)目集水廊道巖石開挖爆破作業(yè)，主要是控制水平方向爆破震動(dòng)及向上方的爆破飛石。為了控制爆破作業(yè)對(duì)相鄰公路、民房、上方通訊線路及泉水水源的影響，經(jīng)研究后決定采取以下措施：

（1）主體廊道爆破震動(dòng)的控制。在主體廊道實(shí)施開挖爆破前，先在廊道開挖體兩側(cè)設(shè)計(jì)開挖邊線處采取預(yù)裂爆破措施，即在主體廊道開挖爆破前，先在設(shè)計(jì)開挖邊線處形成一道裂縫，寬約1～2cm，控制爆破震動(dòng)對(duì)相鄰公路及民房的影響在允許范圍內(nèi)。

（2）爆破震動(dòng)對(duì)水源影響的控制。經(jīng)過(guò)業(yè)主邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)著名爆破專家論證，預(yù)裂爆破單響藥量控制在3.0kg以內(nèi)，將不會(huì)造成泉水水源改道；預(yù)裂縫形成后的主體爆破將不會(huì)對(duì)泉水水源產(chǎn)生影響。

（3）爆破飛石的控制。為了控制爆破飛石對(duì)公路路面及路邊民房的影響，在預(yù)裂爆破完成后采用橫向拉槽的方法創(chuàng)造臨空面，使主爆區(qū)的爆破方向沿集水廊道縱軸線方向，即爆破飛石方向與公路、民房、上方通訊線路等平行，盡可能避免爆破飛石飛向需保護(hù)的建筑物和線路等。

（4）主爆區(qū)鉆孔斜上方爆破飛石的控制。盡管采取了以上措施，還需注意主爆區(qū)的鉆孔方向，為了盡可能避免主爆區(qū)爆破飛石向斜上方飛行，主爆孔的鉆孔方向要求按豎直方向鉆孔，即鉆孔傾角90°。

（5）橫向拉槽飛石控制。在整個(gè)爆破過(guò)程中，拉槽的飛石控制是比較難的。除采用常規(guī)的覆蓋防護(hù)及孔口清理外，所有拉槽爆破孔，包括掏槽孔、輔助孔、主爆孔，均采用隔孔裝藥的方法，以增加爆破臨空面，使爆破能量盡可能向水平方向擴(kuò)散，能有效地減少向上的能量，從而起到預(yù)裂和消能的作用。

3.2 爆破方案的制定

綜合上述措施，集水廊道開挖爆破方案制定如下：沿兩側(cè)設(shè)計(jì)開挖邊線先行預(yù)裂，然后分段橫向拉槽創(chuàng)造臨空面，最后主爆區(qū)分段爆破，同時(shí)注意主爆區(qū)爆破孔的鉆孔方向控制，并加強(qiáng)爆破孔表面的覆蓋工作，以避免少量孔口飛石。

4 爆破設(shè)計(jì)

4.1 預(yù)裂爆破設(shè)計(jì)

集水廊道兩側(cè)設(shè)計(jì)開挖邊線預(yù)裂爆破采用單側(cè)分段進(jìn)行。先預(yù)裂靠近公路一側(cè)，再進(jìn)行另一側(cè)預(yù)裂，分段長(zhǎng)度每30m預(yù)裂一次。鉆孔采用YT28手風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔直徑Φ42mm，孔距視圍巖情況定為0.6～0.8m。前期試驗(yàn)段30m按預(yù)裂孔孔深3.0m，炸藥采用Φ25mm乳化炸藥，單孔藥量控制在1.0kg以內(nèi)，單響按3孔控制，線裝藥密度根據(jù)基巖硬度、完整性、裂隙發(fā)育程度，控制在280～330g/m。

4.2 橫向拉槽設(shè)計(jì)

為給廊道主體開挖創(chuàng)造臨空面，結(jié)合本工程爆破距離長(zhǎng)，爆破范圍比較窄的特點(diǎn)，每隔一定距離進(jìn)行分段橫向拉槽。在預(yù)裂爆破完成后，主體工程爆破前先單獨(dú)進(jìn)行橫向拉槽。橫向拉槽長(zhǎng)度按2.1m，槽與槽間距50m。拉槽鉆孔直徑Φ42mm，采用楔形掏槽，掏槽孔孔深3.5m，傾角75°左右。掏槽孔間距0.35m，采用隔孔裝藥，以增加掏槽孔臨空面，同時(shí)可達(dá)到預(yù)裂的目的。其它拉槽孔孔深按3.0m，為垂直孔，間距0.35m，同樣采用隔孔裝藥，炸藥采用Φ32mm乳化炸藥。在拉槽時(shí)隔孔裝藥中的空孔，除了起到增加臨空面的作用外，還起到了預(yù)裂和消能的作用，能有效地減少向上的能量。

4.3 集水廊道主體爆破設(shè)計(jì)

在兩側(cè)預(yù)裂及橫向拉槽完成后，即可進(jìn)行廊道主體基巖爆破開挖。主體基巖爆破分段進(jìn)行，每次開挖爆破長(zhǎng)度8～10m，采用矩形布孔，排間起爆。鉆孔直徑Φ42mm，孔深3.0m；孔距、排距均為1.2m；孔內(nèi)裝Φ32mm乳化炸藥。主體基巖石方爆破采用排間微差，孔內(nèi)分別裝MS1-MS10段非電毫秒雷管，孔外采用MS2段非電毫秒雷管聯(lián)炮，電子起爆器起爆。

4.4 典型炮孔布置情況

集水廊道開挖典型炮孔布置情況，見圖2。

圖2 集水廊道開挖典型炮孔布置示意圖（單位：cm）

4.5 典型爆破設(shè)計(jì)參數(shù)

集水廊道開挖典型爆破設(shè)計(jì)參數(shù)，見表1。

表1 典型爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表

5 安全保護(hù)措施

為了盡可能避免孔口飛石，在裝藥、封孔、聯(lián)炮等工作完成后，首先清理孔口浮石，并將孔口用砂袋壓實(shí)，作業(yè)面用棕墊、廢舊輪胎等覆蓋，同時(shí)，該工程存在充足的天然地下水，在橫向拉槽和主爆區(qū)爆破時(shí)，爆破作業(yè)面基坑內(nèi)可充入50～100cm深的地下水加強(qiáng)覆蓋，這樣更加有效地避免了飛石和爆破粉塵污染，并節(jié)約了增加覆蓋物所帶來(lái)的成本。

6 爆破效果

到目前為止，該工程集水廊道開挖爆破施工已經(jīng)全部完畢，由于采取了合理的開挖爆破方案及防護(hù)措施，有效地將爆破震動(dòng)和飛石控制在了允許范圍內(nèi)，未對(duì)旁邊公路及民房造成破壞影響，上方通訊線路未受損，更重要的是由于采取了合理的爆破方案，未對(duì)水源水道造成任何影響。

7 結(jié)束語(yǔ)

在山西坪上集水廊道開挖爆破施工中，采取的以預(yù)裂爆破成縫控制爆破震動(dòng)、橫向拉槽控制爆破飛石方向、隔孔裝藥減少拉槽飛石、利用天然水資源加強(qiáng)覆蓋防護(hù)，以及采取的其它爆破措施是完全合理的，也是非常成功的。實(shí)踐證明：對(duì)于復(fù)雜環(huán)境下的基巖明挖爆破作業(yè)，以目前國(guó)內(nèi)的爆破施工技術(shù)水平，只要將各種爆破技術(shù)及天然有利條件合理運(yùn)用，是完全能夠取得成功的。

（特別感謝：國(guó)內(nèi)著名爆破專家張正宇教授對(duì)本工程爆破施工的指導(dǎo)。）