复杂环境下石方爆破技术

赵喜科 中铁二十四局集团有限公司

复杂环境下石方爆破技术

赵喜科 中铁二十四局集团有限公司

在民房密集、临近高速公路的复杂环境条件下，通过采用排-排之间，孔-孔之间分别微差起爆，中深孔以单孔一响的控制爆破技术，加强覆盖和堵塞施工，从而控制爆破危害，确保按计划完成爆破任务。

松动控制爆破；振动速度；微差起爆

1 工程概况

某石方开挖工程穿越密集民房段，拆迁数量大，该工程为简支箱梁架梁通道起点，需要通过箱梁约400孔，但拆迁完成时已严重滞后计划工期，工期极为紧迫，要求22万m3石方在3个月内全部完成。

石方开挖范围植被较发育，基岩裸露不多，残坡积层一般1.0m～3.5m，平均铅直厚度2.0m，岩性大部分为弱风化流纹质含角砾玻屑熔结凝灰岩。石方开挖分两个区域，区域一为DK47+550～DK47+700段，长约150m，最大开挖深度24 m，开挖量约10万m3；西面距在建铁路高架桥约30m，南面约125m处为G25长深高速；北面距10kV高压线路约20 m；东北侧、东南侧为大塘沿自然村，有大量民房。区域二为DK47+800～DK48+000段，长约200m，最大高度27m，开挖量约12万m3；北面、西南侧、西北侧均有大量民房；距G25长深高速最近约150m；东南侧约180m处山顶有通信塔。

2 爆破方案

2.1 爆破方案选择

采用中深孔松动控制爆破开挖方式，分层开挖方法，从上而下分三层实施爆破施工，按照路基边坡台阶，分层厚度控制在8m左右，第一层由于受地形条件影响，局部高度达12m左右。纵向采用两头掘进，以线路方向为爆破最小抵抗线方向，向路基内侧掘进。因该工程环境复杂，在爆破施工中坚持“多打孔、少装药、多次爆、少排数（尽量控制在两排）的原则”。

2.2 爆破控制要求

根据爆破评估结论，该爆破工程为复杂环境深孔爆破B级，单响药量≤15kg，最近保护点振动速度≤2.0cm/s，一次总药量≤750kg，飞石＜20m。

3 爆破设计

3.1 爆破参数确定

在大面积爆破开挖前进行了3次试验爆破，根据试爆结果和同类工程经验，爆破参数确定如下（详见表1）。

表1 不同台阶高度爆破参数参考表

爆破方式：松动控制爆破。

开挖布孔：采用垂直布孔，中深孔爆破时每层深以5m～12m，靠边坡的垂直孔深度控制在预留边坡线以内。

钻孔直径D（mm）：D=76mm。

台阶高度H（m）：H=5m～12m，根据深度路堑边坡坡度和地形调整。

钻孔深度L（m）：对于垂直孔L=H+h，对于倾斜孔L=H/ sinα+h，其中α为炮孔倾斜角度，h为超钻深度。

最小抵抗线W（m）：W=（30～35）D，D-钻孔直径，76mm直径孔W取2m。

底盘抵抗线Wd（m）：底盘抵抗线是影响深孔爆破效果的重要参数，其值过大造成残留根底多，后冲作用大，过小则不仅浪费炸药，而且使钻孔工作量增大，根据经验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。

装药量Q（kg）：Q=（1.1～1.2）×K×H×a×b。K-单位炸药消耗量，比照同类工程，取（0.30～0.40）kg/m3，H-台阶高度，a-孔距，b-排距。

超钻h（m）：超钻深度是降低装药中心位置，以便有效地克服台阶底部阻力。根据经验，超深值一般可按底盘抵抗线（Wd）来确定，即h=（0.15～0.35）Wd，取0.5m。

堵塞长度L（m）：L≥最小抵抗线（W），根据地形条件和孔深选择适当的堵塞长度。确保安全的情况下，取得较好的爆破效果，炮孔堵塞长度不少于3m，8m以上时采用3.5m。

3.2 爆破网路及装药结构

（1）爆破网络

根据爆破评估结论要求和工程地形特点，为保证不对周边结构物造成影响，爆破网络设计采用排与排之间，孔与孔之间分别微差起爆技术，以单孔一响的联结形式。排与排之间采用MS-5段雷管接力传爆，孔与孔之间采用MS-3段雷管接力传爆，孔内使用MS-10段非电毫秒雷管。为提高准爆性，孔内外传爆雷管均采用双发毫秒非电雷管。

（2）装药结构

孔深在8m及以下时采用线形连续装药结构，用ф50 mm的乳化炸药卷做起爆药包，每孔上部、下部装两个起爆体。孔深超过8m采用间隔装药结构，设置4个起爆药包，实行孔内分段爆破，保证每次起爆药量小于15kg。

堵塞采用砂粘土堵塞并用炮棍轻轻捣实，堵塞长度严格按照表1要求进行，对有水炮孔，应进行排水处理。

3.3 爆破振动安全距离验算

根据爆破振动安全要求，单响起爆最大装药量采用下式计算：Q=R3·（V/K）3/α

式中：Q-单响起爆最大装药量（kg）。V-允许的介质质点的震动速度（cm/s）。R-爆源至被保护物的距离（m）。

K-爆破点地形、地质相关系数，a为应力波的衰减系数，根据实际地质岩性、待保护物结构特征，K取150，a取1.8。本工程距离民房最近距离为20m，周边未拆除民房达到300余户，要求爆破振动速度不大于2cm/s,离开民房不同距离所允许的最大一段爆破装药量计算如表2所示。

表2 爆破点距离与允许单次起爆最大药量表

根据以上计算，为确保房屋安全，在爆区距房屋30m以外单响药量控制在15kg以内满足规程要求。20m～30m以内根据表2数据进行核对，减小装药量，增大堵塞长度，控制最大单响药量，确保单段齐爆药量不超过表中的安全值。

实施过程中，每次均采用了2台振动监测仪进行了振动监测。振动监测结果表明，振动速度基本与理论计算结果相符。

4 爆破安全防护

4.1 爆破安全警戒

在放炮前15min发出信号要求人员、设备撤离，警戒人员清场后到指定位置警戒。警戒半径为100m，爆区正面90m范围内人员和设备必须撤离、90m～100m范围内不得有人员露天活动，侧面50m范围内人员和设备必须撤离，侧面50 m～100m范围内不得有人员露天活动。

4.2 爆破飞石控制措施

（1）加强回填堵塞，保证堵塞长度大于最小抵抗线；回填土应达到以手攥成团，手捏松散的标准。

（2）严格执行覆盖防护，爆破时，用装沙土的草袋等堆放在炮孔口处进行防护。具体操作如下：

①将1cm厚的传送胶带编制成3m2～4m2大小，确保4～6人能顺利抬起并安放。

②在爆破区域上方，用编制好的胶带平铺，铺设期间需确保起爆网络不会被破坏。③胶带与胶带之间重叠20cm，相互之间用铁丝扎紧。④在胶带上方（炮孔部位）堆放两层装满沙土的编织袋。（3）施爆前对每个炮孔间距进行测量，根据所测数据对装药量进行适当调整。

5 结束语

本工程共爆破120多次，最多时每天4次，在3个月内完成了20万m3石方开挖，爆破过程中未发生飞石破坏房屋等结构物情况，根据振动测试结果和现场查看，爆破振动对周边环境影响较小，未出现村民阻工现象，得到了建设单位和地方政府的好评。爆破过程有如下几点认识：

（1）采用深孔松动爆破，可以极大提高施工功效，但一次爆破石碴数量较多，石碴外运的强度大，需要根据弃碴运距等情况配备足够的机械设备，保证爆破施工顺利进行。

（2）爆破网络连接检查是控制重点，保证孔与孔、排与排之间的雷管安装准确，连接牢靠。

（3）爆破前爆破区域地表一定范围内孤石等杂物清除干净，防止孤石等杂物受爆破振动影响滚落山坡，破坏房屋结构。

（4）由于民房距离爆破区域太近，村民较多，爆破警戒控制难度大，可采取爆破区域外一定范围的村民在爆破施工期间搬出过渡的措施。

责任编辑：宋飞

来稿时间：2014-11-12