淺談近距離條件下的淺孔控制爆破與安全防護(hù)

蔣文龍

（浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)有限公司 杭州 310051）

1 工程概況

麗水市城鄉(xiāng)供水玉溪引水工程，屬于浙江省重點(diǎn)水利工程。該標(biāo)為麗水市城鄉(xiāng)供水玉溪引水工程土建Ⅴ標(biāo)，包括從松坑口—上沙溪隧洞14+155樁號(hào)至上沙溪—里坑口隧洞18+355.88樁號(hào)之間的全部工程。其中，上沙溪埋管長(zhǎng)190m，進(jìn)口底高程61.16m，出口底高程58.11m，縱坡分別為 i=0.0005855、i=0.1、i=0.0002611。埋管為C25W8鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，過水?dāng)嗝娉叽鐬?.1m×2.1m（寬×高），壁厚50cm。

基巖為白堊系下統(tǒng)館頭組（K1g）紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖夾砂巖，巖性較軟。強(qiáng)風(fēng)化帶厚度0～2.0m，弱風(fēng)化帶厚度0～3.5m。埋管沿線未見區(qū)域性斷層通過，節(jié)理較發(fā)育，一般為陡傾角節(jié)理，節(jié)理面多為方解石細(xì)脈、薄膜，鐵錳質(zhì)充填。埋管沿線地基為弱—微風(fēng)化基巖，工程地質(zhì)條件較好。

通過對(duì)上沙溪埋管段基礎(chǔ)揭示性開挖發(fā)現(xiàn)，在樁號(hào)16+430～16+463范圍內(nèi)，自表面覆蓋層（約71.0m高程左右）開始，開挖料為泥礫石和粉質(zhì)粘土夾碎石，下部含砂量較高，厚約2.0～4.60m。63.0～66.0m高程為基巖面，埋管段設(shè)計(jì)開挖底部高程為58.0m，需開挖深度5～8m。

上沙溪埋管段進(jìn)口段東西方向均分布有民房、道路、明渠、220V照明線路及通訊線路設(shè)施。其中，直接影響到埋管明挖和洞臉開挖的障礙設(shè)施主要為民房和照明及通訊線路，民房為2幢3層半磚混結(jié)構(gòu)房及1幢土坯房，2幢磚混結(jié)構(gòu)民房距離埋管段石方淺孔爆破邊線7～8m，幢土坯房距離埋管段石方淺孔爆破邊線5.5m。主洞進(jìn)洞口正面為毛竹林和空地，左右兩側(cè)民房距離洞口60～70m左右，爆破環(huán)境較為復(fù)雜。因當(dāng)?shù)夭疬w存在困難，故需在爆破施工中進(jìn)行爆破震動(dòng)控制和飛石控制。

上沙溪埋管段基礎(chǔ)淺孔控制爆破環(huán)境見圖1。

圖1 埋管段基礎(chǔ)淺孔控制爆破環(huán)境示意圖

2 淺孔控爆設(shè)計(jì)

巖層開挖厚度較小，環(huán)境復(fù)雜，總體方案采用淺眼控制爆破法實(shí)施。即在爆區(qū)內(nèi)離開房屋近端預(yù)先實(shí)施預(yù)裂爆破，而后在離開房屋遠(yuǎn)端開設(shè)溝槽，松動(dòng)爆破區(qū)域逐排實(shí)施毫秒微差間隔爆破。逐排進(jìn)行震動(dòng)計(jì)算，嚴(yán)格控制一次齊爆藥量，盡量做到由小加大，甚至可以一孔一響。

2.1 預(yù)裂爆破

預(yù)裂爆破參數(shù)見表1。

考慮實(shí)際效果，也可采用兩排預(yù)裂孔，梅花形布設(shè)?？卓诩皩?dǎo)爆索用土袋掩壓。

表1 預(yù)裂孔爆破參數(shù)

2.2 溝槽爆破

溝槽爆破參數(shù)見表2。

2.3 淺孔爆破

淺孔爆破參數(shù)見表3。

表2 溝槽孔爆破參數(shù)

表3 淺孔爆破參數(shù)

2.4 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

2.4.1 起爆器材選擇

針對(duì)此次爆破,為避免雜散電流、射頻電流和感應(yīng)電流以及雷電對(duì)爆破網(wǎng)絡(luò)的影響，爆破中使用安全可靠的非電塑料導(dǎo)爆管，起爆多段延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.4.2 起爆網(wǎng)絡(luò)連接方法

導(dǎo)爆管雷管用導(dǎo)爆管連成復(fù)式網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)格式起爆網(wǎng)絡(luò)，最后用電雷管或擊發(fā)器擊發(fā)，具體連接見圖2。

圖2 導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

2.4.3 延期時(shí)間設(shè)計(jì)

延期時(shí)間的設(shè)計(jì)，主要考慮兩個(gè)因素：?爆破后產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)周圍建筑物的影響；?延期雷管的種類和段別。針對(duì)此次爆破特點(diǎn)，擬采用毫秒延期（采用孔內(nèi)孔外延期相結(jié)合）分段起爆的延期方法?？變?nèi)采用ms-5，孔外采用ms-3。

2.4.4 起爆順序

溝槽部分采用沿溝槽軸線方向，松動(dòng)爆破區(qū)域采用向溝槽臨空面方向。起爆順序見圖3。

2.5 爆破安全設(shè)計(jì)

安全是爆破工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)爆破的不安全因素必須進(jìn)行有效的控制。特別是在離建筑物較近的地方進(jìn)行爆破，施工安全較為突出。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，爆破時(shí)重點(diǎn)保護(hù)目標(biāo)為鄰近的民房建筑，根據(jù)安全要求和國(guó)家爆破安全的有關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)如下。

2.5.1 爆破震動(dòng)控制

a.為避免能量集中，采用多打孔、少裝藥和微差延期起爆技術(shù)，將能量均衡，合理利用，減少一次起爆藥量。

圖3 埋管段基礎(chǔ)開挖淺孔控制爆破起爆順序

b.計(jì)算、校核一次起爆的最大藥量。一次起爆的最大藥量根據(jù)環(huán)境的具體要求按下式確定：

式中Q齊——一次齊爆的最大藥量，kg；

R——保護(hù)目標(biāo)到爆點(diǎn)之間的距離，m；爆區(qū)邊緣距民房8m，爆區(qū)中心距民房17m；

V——質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度，cm/s；對(duì)一般磚房取2.5cm/s；

K——與地形地質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，取150；

a——地震波衰減指數(shù)，取1.8；

按照上式計(jì)算，得出的爆區(qū)邊緣一次齊爆最大藥量為0.56kg，爆區(qū)中心一次齊爆最大藥量為5.3kg。

c.結(jié)論。實(shí)際爆破時(shí)一孔一響，嚴(yán)格控制一次齊爆藥量，確保了附近民房建筑物的安全。

2.5.2 爆破飛石控制

a.優(yōu)化設(shè)計(jì)。最大程度地利用炸藥的能量，使其用于破碎介質(zhì)，減少飛石。

b.飛石的控制措施：?合理布孔、適量裝藥、多段延時(shí)、間隔起爆；?淺孔爆破，嚴(yán)格控制爆破藥量，加強(qiáng)填塞，可以用土包壓實(shí)防護(hù)；?根據(jù)需要，加大警戒范圍，增加安全距離，確保人員安全，淺孔爆破的安全距離在300m以上。

3 爆破防護(hù)措施

3.1 采用降振爆破技術(shù)

a.微差爆破。根據(jù)巖石條件盡可能在開挖邊界進(jìn)行預(yù)裂爆破；選擇降振效果好的起爆間隔時(shí)間；采用不耦合裝藥、間隔裝藥等方式，或應(yīng)用低威力炸藥進(jìn)行爆破。

b.限制裝藥量。淺孔梯段爆破及預(yù)留保護(hù)層等，在距離設(shè)計(jì)開挖面30cm左右時(shí)，停止放炮，利用人工、風(fēng)鎬等進(jìn)行撬挖，確保建基面不被破壞。

c.當(dāng)分層開挖有困難時(shí)，應(yīng)先開挖先鋒槽創(chuàng)造梯段爆破臨空面，然后向兩側(cè)擴(kuò)大開挖。爆破參數(shù)和最大一段起爆藥量的選擇，應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

d.為預(yù)防飛石，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際巖質(zhì)合理布置孔網(wǎng)參數(shù)，并盡量在爆破工作面掩蓋柴枕、砂包等，加強(qiáng)對(duì)每個(gè)炮孔的覆蓋保護(hù)。

e.在靠近2幢3層半磚混結(jié)構(gòu)民房的埋管段施工時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況決定采用淺孔松動(dòng)控制爆破，并在施工過程中控制最大單響藥量以減少爆破地震波，主要以弱爆方式，通過確保炮眼堵塞質(zhì)量、采用毛竹片及沙袋覆蓋來(lái)控制飛石。

f.為明確判斷爆破震動(dòng)能否造成損壞，可以采取爆破監(jiān)測(cè)、對(duì)房屋進(jìn)行預(yù)先勘查等措施。

3.2 采用隔離防護(hù)技術(shù)

在臨近2幢民房約50m長(zhǎng)度范圍處，距離埋管段下游側(cè)開挖邊線外3m處搭建雙排9m高的毛竹架圍護(hù)帶，及上游側(cè)靠康莊大道的50m長(zhǎng)度范圍處，在距開挖邊線外5m處搭建一排3m高的毛竹架圍護(hù)帶，毛竹間距為1m，并掛設(shè)毛竹片嚴(yán)防飛石破壞；在延康莊大道外側(cè)1m處搭設(shè)一排3m高的毛竹架圍護(hù)帶并掛設(shè)毛竹片，嚴(yán)防圍觀村民靠近開挖區(qū)引起傷亡事故，同時(shí)起到防止飛石破壞的作用。

3.3 加強(qiáng)安全警戒管理

爆破實(shí)施期間，嚴(yán)格按照控制爆破的要求做到“事先預(yù)防、事中控制、事后檢查”，爆前發(fā)布爆破通告，明確起爆時(shí)間、部位、警戒距離，安排專人在爆破前疏散人群，要求警戒范圍不小于300m，在各路口和人群容易集中的地段設(shè)立警戒崗哨，統(tǒng)一指揮爆破。

4 結(jié)語(yǔ)

從上沙溪埋管段基礎(chǔ)淺孔控制爆破的效果來(lái)看，爆破飛石、爆破震動(dòng)均控制在設(shè)計(jì)要求以內(nèi)，對(duì)該村莊的人員、住房及照明與通訊線路設(shè)施未造成任何破壞，達(dá)到了預(yù)期的安全目標(biāo)。實(shí)踐證明：在環(huán)境復(fù)雜和近距離條件下，上沙溪埋管段基礎(chǔ)所采取的近距離控制爆破技術(shù)是成熟、可靠、安全和有保障的，對(duì)類似的淺孔控制爆破工程具有良好的借鑒作用。