復雜環(huán)境下石方爆破技術(shù)

趙喜科 中鐵二十四局集團有限公司

復雜環(huán)境下石方爆破技術(shù)

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在民房密集、臨近高速公路的復雜環(huán)境條件下，通過采用排-排之間，孔-孔之間分別微差起爆，中深孔以單孔一響的控制爆破技術(shù)，加強覆蓋和堵塞施工，從而控制爆破危害，確保按計劃完成爆破任務(wù)。

松動控制爆破；振動速度；微差起爆

1 工程概況

某石方開挖工程穿越密集民房段，拆遷數(shù)量大，該工程為簡支箱梁架梁通道起點，需要通過箱梁約400孔，但拆遷完成時已嚴重滯后計劃工期，工期極為緊迫，要求22萬m3石方在3個月內(nèi)全部完成。

石方開挖范圍植被較發(fā)育，基巖裸露不多，殘坡積層一般1.0m～3.5m，平均鉛直厚度2.0m，巖性大部分為弱風化流紋質(zhì)含角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r。石方開挖分兩個區(qū)域，區(qū)域一為DK47+550～DK47+700段，長約150m，最大開挖深度24 m，開挖量約10萬m3；西面距在建鐵路高架橋約30m，南面約125m處為G25長深高速；北面距10kV高壓線路約20 m；東北側(cè)、東南側(cè)為大塘沿自然村，有大量民房。區(qū)域二為DK47+800～DK48+000段，長約200m，最大高度27m，開挖量約12萬m3；北面、西南側(cè)、西北側(cè)均有大量民房；距G25長深高速最近約150m；東南側(cè)約180m處山頂有通信塔。

2 爆破方案

2.1 爆破方案選擇

采用中深孔松動控制爆破開挖方式，分層開挖方法，從上而下分三層實施爆破施工，按照路基邊坡臺階，分層厚度控制在8m左右，第一層由于受地形條件影響，局部高度達12m左右?？v向采用兩頭掘進，以線路方向為爆破最小抵抗線方向，向路基內(nèi)側(cè)掘進。因該工程環(huán)境復雜，在爆破施工中堅持“多打孔、少裝藥、多次爆、少排數(shù)（盡量控制在兩排）的原則”。

2.2 爆破控制要求

根據(jù)爆破評估結(jié)論，該爆破工程為復雜環(huán)境深孔爆破B級，單響藥量≤15kg，最近保護點振動速度≤2.0cm/s，一次總藥量≤750kg，飛石＜20m。

3 爆破設(shè)計

3.1 爆破參數(shù)確定

在大面積爆破開挖前進行了3次試驗爆破，根據(jù)試爆結(jié)果和同類工程經(jīng)驗，爆破參數(shù)確定如下（詳見表1）。

表1 不同臺階高度爆破參數(shù)參考表

爆破方式：松動控制爆破。

開挖布孔：采用垂直布孔，中深孔爆破時每層深以5m～12m，靠邊坡的垂直孔深度控制在預(yù)留邊坡線以內(nèi)。

鉆孔直徑D（mm）：D=76mm。

臺階高度H（m）：H=5m～12m，根據(jù)深度路塹邊坡坡度和地形調(diào)整。

鉆孔深度L（m）：對于垂直孔L=H+h，對于傾斜孔L=H/ sinα+h，其中α為炮孔傾斜角度，h為超鉆深度。

最小抵抗線W（m）：W=（30～35）D，D-鉆孔直徑，76mm直徑孔W取2m。

底盤抵抗線Wd（m）：底盤抵抗線是影響深孔爆破效果的重要參數(shù)，其值過大造成殘留根底多，后沖作用大，過小則不僅浪費炸藥，而且使鉆孔工作量增大，根據(jù)經(jīng)驗76mm孔取值2m。

孔距a（m）：a=（0.8～1.5）W，取3m。

排距b（m）：b=（0.8～1.0）a，取2.5m。

裝藥量Q（kg）：Q=（1.1～1.2）×K×H×a×b。K-單位炸藥消耗量，比照同類工程，?。?.30～0.40）kg/m3，H-臺階高度，a-孔距，b-排距。

超鉆h（m）：超鉆深度是降低裝藥中心位置，以便有效地克服臺階底部阻力。根據(jù)經(jīng)驗，超深值一般可按底盤抵抗線（Wd）來確定，即h=（0.15～0.35）Wd，取0.5m。

堵塞長度L（m）：L≥最小抵抗線（W），根據(jù)地形條件和孔深選擇適當?shù)亩氯L度。確保安全的情況下，取得較好的爆破效果，炮孔堵塞長度不少于3m，8m以上時采用3.5m。

3.2 爆破網(wǎng)路及裝藥結(jié)構(gòu)

（1）爆破網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)爆破評估結(jié)論要求和工程地形特點，為保證不對周邊結(jié)構(gòu)物造成影響，爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采用排與排之間，孔與孔之間分別微差起爆技術(shù)，以單孔一響的聯(lián)結(jié)形式。排與排之間采用MS-5段雷管接力傳爆，孔與孔之間采用MS-3段雷管接力傳爆，孔內(nèi)使用MS-10段非電毫秒雷管。為提高準爆性，孔內(nèi)外傳爆雷管均采用雙發(fā)毫秒非電雷管。

（2）裝藥結(jié)構(gòu)

孔深在8m及以下時采用線形連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，用ф50 mm的乳化炸藥卷做起爆藥包，每孔上部、下部裝兩個起爆體。孔深超過8m采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，設(shè)置4個起爆藥包，實行孔內(nèi)分段爆破，保證每次起爆藥量小于15kg。

堵塞采用砂粘土堵塞并用炮棍輕輕搗實，堵塞長度嚴格按照表1要求進行，對有水炮孔，應(yīng)進行排水處理。

3.3 爆破振動安全距離驗算

根據(jù)爆破振動安全要求，單響起爆最大裝藥量采用下式計算：Q=R3·（V/K）3/α

式中：Q-單響起爆最大裝藥量（kg）。V-允許的介質(zhì)質(zhì)點的震動速度（cm/s）。R-爆源至被保護物的距離（m）。

K-爆破點地形、地質(zhì)相關(guān)系數(shù)，a為應(yīng)力波的衰減系數(shù)，根據(jù)實際地質(zhì)巖性、待保護物結(jié)構(gòu)特征，K取150，a取1.8。本工程距離民房最近距離為20m，周邊未拆除民房達到300余戶，要求爆破振動速度不大于2cm/s,離開民房不同距離所允許的最大一段爆破裝藥量計算如表2所示。

表2 爆破點距離與允許單次起爆最大藥量表

根據(jù)以上計算，為確保房屋安全，在爆區(qū)距房屋30m以外單響藥量控制在15kg以內(nèi)滿足規(guī)程要求。20m～30m以內(nèi)根據(jù)表2數(shù)據(jù)進行核對，減小裝藥量，增大堵塞長度，控制最大單響藥量，確保單段齊爆藥量不超過表中的安全值。

實施過程中，每次均采用了2臺振動監(jiān)測儀進行了振動監(jiān)測。振動監(jiān)測結(jié)果表明，振動速度基本與理論計算結(jié)果相符。

4 爆破安全防護

4.1 爆破安全警戒

在放炮前15min發(fā)出信號要求人員、設(shè)備撤離，警戒人員清場后到指定位置警戒。警戒半徑為100m，爆區(qū)正面90m范圍內(nèi)人員和設(shè)備必須撤離、90m～100m范圍內(nèi)不得有人員露天活動，側(cè)面50m范圍內(nèi)人員和設(shè)備必須撤離，側(cè)面50 m～100m范圍內(nèi)不得有人員露天活動。

4.2 爆破飛石控制措施

（1）加強回填堵塞，保證堵塞長度大于最小抵抗線；回填土應(yīng)達到以手攥成團，手捏松散的標準。

（2）嚴格執(zhí)行覆蓋防護，爆破時，用裝沙土的草袋等堆放在炮孔口處進行防護。具體操作如下：

①將1cm厚的傳送膠帶編制成3m2～4m2大小，確保4～6人能順利抬起并安放。

②在爆破區(qū)域上方，用編制好的膠帶平鋪，鋪設(shè)期間需確保起爆網(wǎng)絡(luò)不會被破壞。③膠帶與膠帶之間重疊20cm，相互之間用鐵絲扎緊。④在膠帶上方（炮孔部位）堆放兩層裝滿沙土的編織袋。（3）施爆前對每個炮孔間距進行測量，根據(jù)所測數(shù)據(jù)對裝藥量進行適當調(diào)整。

5 結(jié)束語

本工程共爆破120多次，最多時每天4次，在3個月內(nèi)完成了20萬m3石方開挖，爆破過程中未發(fā)生飛石破壞房屋等結(jié)構(gòu)物情況，根據(jù)振動測試結(jié)果和現(xiàn)場查看，爆破振動對周邊環(huán)境影響較小，未出現(xiàn)村民阻工現(xiàn)象，得到了建設(shè)單位和地方政府的好評。爆破過程有如下幾點認識：

（1）采用深孔松動爆破，可以極大提高施工功效，但一次爆破石碴數(shù)量較多，石碴外運的強度大，需要根據(jù)棄碴運距等情況配備足夠的機械設(shè)備，保證爆破施工順利進行。

（2）爆破網(wǎng)絡(luò)連接檢查是控制重點，保證孔與孔、排與排之間的雷管安裝準確，連接牢靠。

（3）爆破前爆破區(qū)域地表一定范圍內(nèi)孤石等雜物清除干凈，防止孤石等雜物受爆破振動影響滾落山坡，破壞房屋結(jié)構(gòu)。

（4）由于民房距離爆破區(qū)域太近，村民較多，爆破警戒控制難度大，可采取爆破區(qū)域外一定范圍的村民在爆破施工期間搬出過渡的措施。

責任編輯：宋飛

來稿時間：2014-11-12