控制爆破技术在渠道工程开挖中的应用

王丽娜

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概况

某工程渠道总长4.2km，石方开挖主要分布在渠道中段，约占开挖总量的90%。渠道开挖断面为梯形断面，渠道挖深约8～18m，渠底约2～8m为风化岩层与片麻岩，需采取爆破方法开挖。

2 工程地质

根据设计文件提供，本工程渠底5m以下为土岩双层结构类型，表层黄土状壤土、砂土，其以下部分工程地质为片麻岩段。

3 爆破方案确定

依据地质条件，先用反铲挖掘机开挖风化程度较弱的岩石，剩余部分采用爆破方法开挖。结合施工现场周边环境确定爆破方案：

1）渠道从村庄边通过，为将破坏影响降到最小范围，爆破施工中减小单响药量，采用预裂爆破、微差控制爆破技术，有效降低爆破振动速度；

2）本工程石方开挖属敞开式槽型开挖，由于其开挖深度不同且其工作面长度较大，岩石开挖量较大，为加快施工进度，将施工面按渠道轴线方向分段分层进行开挖作业，施工中采用全液压潜孔钻机进行主炮孔作业，普通风动潜孔钻进行预裂孔作业；

3）为确保建基面基岩的完整性，根据基岩开挖厚度分层进行开采，保护层以上部分采用浅孔爆破、深孔微差控制爆破完成，保护层采用一次性爆破开采完成；

4）为保证开挖质量，周边孔采用预裂爆破技术，保障渠道开挖边线尺寸及边坡稳定。

根据上述分析，结合现场施工条件，现有机械设备，爆破方案确定采用深孔微差控制爆破、浅眼微差控制爆破、周边预裂孔、保护层一次性开挖相互结合方法依次开挖，严格按照爆破方案及相关规范规程施工。

4 爆破试验及爆破参数

4.1 爆破试验

为确定合理爆破参数和孔网参数，渠道石方开挖在渠首部位进行生产性爆破试验，按照拟定的爆破参数分组分区进行钻孔爆破，根据爆后爆堆、保留岩体的完整性、岩面平整度、周边影响等因素确定合理爆破参数。

4.2 爆破参数

爆破参数主要包括钻孔孔径、梯段高度、最小抵抗线、孔间排距、超钻深度、钻孔深度、单耗（线装药量）以及封堵长度等。根据相关公式计算爆破参数（计算过程略），结合现场试验合理确定爆破参数。

深孔梯段爆破参数见表1。

表1 石方开挖深孔梯段爆破主炮孔爆破参数表

浅孔（保护层）爆破参数见表2。

表2 石方开挖浅孔爆破参数表

周边预裂爆破参数见表3。

表3 石方开挖周边预裂孔爆破参数明细表

5 爆破施工工艺

施工工序：施工准备→钻孔→装药→封堵→爆破→超大粒径破碎→挖运。

5.1 施工准备

石方开挖前，结合现场的施工条件布置好施工风、水、电、路等。

5.2 钻孔

根据爆破设计的孔网参数，按照设计方向和角度钻孔，针对不同的开挖深度分别采用不同的钻孔机械进行钻孔，各种钻孔角度应均与作业面平行，使孔底落在同一平面上，以保证下一层平台的平整，钻孔完成后要吹净孔内残渣，以保证爆破效果。钻孔达到设计深度后，为防止地表水或异物落入孔内造成塌孔堵塞，用编织袋或木塞将孔口塞紧，盖土封顶。渠道控制爆破炮孔结构形式如图1、图2所示。

图1 炮孔结构剖面示意图

图2 炮孔结构平面示意图

5.3 装药与堵塞

5.3.1 装药

使用炸药：水胶炸药、2#岩石硝铵炸药。

装药方法：按设计药量及设计的装药结构进行人工装药，现场装药时要求探孔，确定孔内没有堵塞、检测孔深，进行装药。主爆破孔采用偶合装药结构，预裂孔的装药采取间隔不偶合装药结构，保护层开挖装药时需在其底部加20 cm厚柔性垫层，以保证建基面岩体不受破坏，详见图3、图4、图5。

图3 偶合装药结构

图4 间隔不偶合装药结构

图5 保护层开挖装药结构

5.3.2 堵塞

堵塞材料：采用壤土或钻孔岩粉。

堵塞方法：顶部适当捣实，按设计堵塞长度进行封堵。

5.4 起爆网路

根据现场情况，在爆区附近有大量施工用电及居民用电，存在大量杂散电流，大量使用电雷管将存在很大安全隐患，为确保施工安全，消除安全隐患，因此在爆破网路中雷管应采用非电毫秒导爆管雷管，采用电雷管起爆。

结合以上实际情况，爆破网路采用非电毫秒延时微差起爆网路，起爆采用电雷管，主炮孔孔内安装高段位非电毫秒微差雷管引爆，预裂孔采用导爆素引爆，孔外采用导爆素分段连接，孔外传爆采用MS3非电导爆管雷管，形成孔外微差接力、孔内延时起爆。为创造良好的临空面，可采用V型起爆网络，预裂孔先于主炮孔100 ms～150 ms起爆。

5.5 挖运

爆破完成后，利用部分爆破石渣修筑开挖区内的临时弃渣道路，其余石渣运至弃渣场。

6 爆破影响及安全措施

6.1 爆破影响

爆破时主要产生爆破振动、飞石和噪声，对附近百姓的房屋可能因振动造成裂缝，因个别飞石造成扎伤，因噪声影响附近居民生活等。

针对上述情况，根据公式计算爆破的安全距离确定为振动安全距离为107.4m，飞石安全距离为135m，空气冲击波对人体的安全距离为148m，但根据爆破安全规程，露天浅孔、深孔爆破警戒范围以爆心为中心取300 m。

6.2 爆破安全措施

为确保安全，将开挖边线以外100 m范围内的房屋进行拆迁，在爆破时将300 m以内的人员及重要机械等全部撤离到安全距离以外，同时严格控制单响药量，将单向最大药量控制在220 kg以内，最小抵抗线降至2.0 m以内，调整爆破时间，将爆破产生的影响尽量减小，减小对附近村民生活及工作的影响。

7 结语

本工程爆破环境较差，有大量民房及建筑物，部分建筑物在工程开挖区范围内及周边，施工环境较差，施工中对爆破产生的不利因素进行重点控制，采用浅孔、深孔微差控制爆破、预裂爆破、保护层一次性开挖相互结合控制爆破技术，既保证了安全又使得边坡稳定、平整，加快了施工进度，同时又取得了良好的经济效益，可在水利、公路等石方开挖施工中广泛应用。