泉州台商投资区南北主干道二期工程路基石方爆破设计方案

■詹祯祥

（泉州台商投资区城市建设发展有限公司，泉州 362000）

1 工程概况

泉州台商投资区南北主干道二期工程位于泉州台商投资区，道路北起通港路，南止滨海路，全长4.18km，红线宽度68m。本工程路基石方爆破工程量约128.28万m3，施工期为20 个月，工期紧，任务重。路基石方主要为弱风化花岗岩和强风化花岗岩，岩石为中等硬度，主要为次坚石，部分坚石，小部分为软石。爆破区周边民房、工厂等建筑物较多，最近距离仅为14m，若爆破过程不进行有效控制，势必极大地影响人民生命财产的安全。

2 爆破总体设计方案

爆破作业作为路基石方施工的基本方法，其一次起爆效果和爆破安全性已被广泛关注，合理的设计方案是确保高效、安全的关键。根据本工程开挖路段的设计资料、周边环境、工程性质、道路断面形状的分析，爆破方法拟采用中深孔松动爆破和浅眼排孔辅助爆破配合的施工方法，爆破方法的特点如下：（1）中深孔爆破：爆破方案以90mm 中深孔爆破为主，采用松动爆破方式；按边坡高度自上而下分台阶进行爆破，台阶高度控制在5.0m～10.0m 内。根据地形、岩石结构灵活布孔，爆破的临空面朝向路线方向，避开房屋方向；（2）浅孔爆破：按边坡高度自上而下分台阶进行爆破，台阶高度控制在2.0m～4.0m 内（不足2m 出按实际深度钻孔），根据地形、岩石结构灵活布孔，爆破的临空面朝向路线方向，避开房屋方向；大块解小严格根据公式计算药量；（3）光面爆破：沿开挖边坡边界布置密集炮孔，采用不偶合装药，在主爆区之后起爆，可以保持边线整齐，尽量减少对边坡的破坏。路基石方爆破以设计标高对山体分台阶分层爆破开挖，台阶高度控制为6m，分多个工作面进行爆破作业；严格按爆破设计方案实施，将爆破有害效应（爆破地震波、爆破冲击波、个别飞石等）控制在安全范围内。

3 爆破方法及参数计算

综合考虑工程周边环境、工期等因素，为满足施工进度要求，优先选择爆破效率较高的Φ90mm 大直径钻机施工，采用毫秒尾差起爆网路进行中深孔松动爆破。在主体爆破选用中深孔松动爆破的同时配合Φ42mm 小型手提式凿岩机进行浅层开挖、地脚清理等浅孔爆破。中深孔设计采用新型的抗外电干扰极强的非电起爆系统起爆，起爆方式为非电起爆器起爆。

3.1 中深孔爆破方案

3.1.1 中深孔爆破技术基本参数如下：

（1）深孔爆破炮孔的直径：d=90mm；

（2）孔深与超深

本工程深孔爆破，台阶高度H=6m，超深h 取0.5m，孔深L=H+h=6.5m。

（3）底盘抵抗线（W1）

根据钻孔作业安全条件公式（1）

式中,W1—底盘抵抗线，m；

α 台阶坡面角，本工程中约85o；

H—台阶高度，m；

B—从钻孔中心线至坡顶线的安全距离，对大型钻机，B≥2.5～3.0m。

经计算W1≤6ctg85°+2.5=3m

（4）孔排距（a、b）孔径为90mm 的深孔，根据岩石性质及过往工程经验，取孔间距a=3m，孔排距b=2.5m。

（5）炸药单耗（q）

采用松动爆破，q 取0.3～0.45kg/m3,现场实际单耗按经验试爆后确定。

（6）单个药包药量计算

第一排孔的每孔装药量：

Q=q×a×W1×H=0.3×3×3×6=16.2kg

第二排起每孔装药量：

Q=k×q×a×b×H=1.1×0.35×3×2.5×6=17.3kg

式中，k—考虑受前面各排孔的岩石阻力作用的增加系数，k=1.1。

3.1.2 装药、充填设计

填塞长度：堵塞长度l2=(20～30)d，d 为炮孔直径，单位mm。

深孔爆破的填塞长度一般取20～30 倍孔径；本工程的典型梯段爆破中，孔径Φ90mm 的爆破孔填塞长度大于2.7m，实际填塞长度不小于3m，并且采用密度较大的粘土进行密实填塞。

填塞质量：对于无水炮孔，孔口一律用湿黄土填塞，土中不得夹带石块，边填土边捣实。填塞时注意保护好雷管脚线。有水孔，用密度大的细沙填塞。

装药结构：选用乳化炸药或硝胺炸药，采用连续装药或分层装药。

3.1.3 中深孔爆破的炮孔布置

中深孔爆破采用爆破效果较好的梅花形布孔方式进行布孔。中深孔爆破炮孔布置如图1 所示。一次布孔爆破2～3 排孔，且2 排为最佳。

图1 中深孔爆破水平布孔 （梅花形）示意图

3.1.4 中深孔爆破参数汇总表

中深孔控制爆破设计标准台阶高度为6m,但因现场地形地质条件的约束，很多情况下不能形成标准设计台阶，因而进行爆破参数设计时除进行了标准台阶的参数设计外，还选择了5m、7m、8m 台阶作为备选参数。在其他台阶高度时，孔网参数应根据实际情况按设计计算方法适当调整。深孔控制爆破参数见表1 所示。

表1 中深孔爆破参数表

采用松动爆破，距离建（构）筑物距离越近单耗控制的越小。

3.2 浅孔排孔爆破方案

爆区内低于4m 部位，采用手式钻孔钻孔钻机进行钻孔，分层爆破开挖至设计高度。

3.2.1 参数计算

孔径：d=38～42(mm)

孔深：H=4m 内

孔间距：a=1.2～1.5m

排间距及抵抗线：W=b=1.0～1.3m

超深：h=30cm

采用梅花形或矩形布孔。

药量计算公式（2）：

式中：q—单位体积耗药量，取0.35～0.4kg/m3，岩性软，取小值，岩性硬，取大值。

最终单耗经试爆后确定，其他孔深装药量参照其进行计算。

当孔深为4m 时，每孔标准药量Q=q×a×b×h=0.36×1.4×1.2×4=2.2kg

3.2.2 装药结构

前排分段装药，后排采用连续装药结构。

3.2.3 堵塞

采用沙土或炮泥堵塞，堵塞长度大于W。

3.2.4 浅孔爆破相关孔网参数可参照表2 进行选取。

表2 浅孔爆破参数表

3.2.5 大块解小的抵抗线爆破

大块解小尽量使用机械（液压破碎锤）和风镐进行，对于实在无法机械和人工破碎的大块，方采用二次钻孔爆破解小，参数如下：

孔径d=38～42mm

孔深L=(2/3～4/5)H式中，H—钻孔方向岩石的厚度。

若孔方向为临空面，取小值；若孔方向的岩石与地面紧密结合取大值。

最小抵抗线W=B/2

大块岩石最小边的厚度，钻孔方向与B 的方向垂直。

炸药单耗q=（0.06～0.11）kg/m3

每孔药量Q：

当大块近似球体或正方体时，Q=qV

当大块的钻孔长度l/w＜2 时，Q=qw3

当大块的钻孔长度l/w＞2 时，Q=（1/2～1/3）qw2l

3.3 起爆网路设计

起爆网路根据实际情况采用非电起爆网路。中深孔爆破：中深孔爆破网路采用孔内高段位孔外低段位接力延时的爆破网路。网路采用非电起爆器起爆；浅孔爆破：每孔内装一发或两发非电雷管，网路连接形式为并联。

4 爆破安全技术措施

爆破安全技术措施有二个方面：一是施爆过程中的安全，二是爆破过程中个别飞石、地震波、空气冲击波、爆破噪音方面的安全。针对以上几个方面，采取了如下安全措施：

4.1 个别飞石的控制

本设计采用以下措施，以便将飞石控制在警戒范围之内。

爆破抵抗线朝向无建筑物的空旷地带，起爆前该方向上的机械设备也要移开。

选好炸药单耗，控制单孔药量，是控制飞石的关键。单孔装药量过大，必然造成大量飞石。因此，必须选好炸药单耗，控制单孔药量。

处理好有水孔，严防堵塞悬空，保证良好的填塞质量。留出合理的填塞长度也是有效控制飞石的关键。加强覆盖是有效防止飞石飞溅的有效措施。爆破体上方孔口用沙袋覆盖防护，覆盖时需将起爆网路保护好。

4.2 爆破安全距离计算

据国家标准《爆破安全规程》GB6722-2003 第6.2.2 条对不引起建（构）筑物破坏的爆破地震安全震速规定。具体规定见表3。

表3 爆破震动安全允许标准

表3 的数据是承受爆破地震时相关建（构）筑物是否破坏的重要技术依据。

本工程按震速2cm/s 控制单段起爆药量。

一次最大起爆药量确定公式（3）∶

式中,Q—最大单段起爆的药量；

V—控制的振动速度；

K,a—爆破节制为次坚石，K 值取180 较合适；a 取1.65；

R—装药中心至保护目标的距离。

距爆区15m 的建筑物的单段允许药量经计算为：

通过计算，距爆区不同距离单段允许药量如表4 所示。

表4 距爆区不同距离单段允许药量表

实际爆破时按爆点距离周边建筑物距离查询表中计算值来控制其实际单段装药量。在实际施工时，应严格按照《爆破安全规程》中对爆破振动的要求，分别计算出对爆区周边建筑物所允许的最大单段起爆药量，取其中的最小值，以保证爆破振动不会对周围任何建筑物造成危害。

4.3 飞石距离计算

松动爆破，只要岩石均一，无构造薄弱面存在，最小抵抗线测量准确，单耗选择合适，保证填塞长度和填塞质量，并加适当覆盖，一般不会产生飞石，为力防止小构造造成飞石，个别飞石的最大飞散距离按公式（4）计算∶

式中,Vc—飞石初始速度；

Q—腰包重量；

g—重力加速度。

当中深孔施工时∶

当浅孔施工时∶

由此可见，中深孔爆破飞石飞散半径在66.77m 以内，浅孔爆破飞石飞散半径在63.9m 以内，爆破飞石主要在临空面方向，背后基本无飞石。根据《爆破安全规程》规定，安全警戒范围是距离爆破点100m 范围内，远大于以上计算值。

5 安全警戒措施

5.1 警戒范围

本工程路基开挖爆破警戒范围取距离每次爆破200m 范围内，该距离由每次的爆破工作面的最边缘向外开始算起，应在危险区内设置明显标志。

5.2 警戒措施

装药前三分钟，必须对装药区域四周五十米范围进行安全警戒，除爆破员、安全员及爆破技术人员在现场进行装药外，其余人员一律不得进入。爆破采用非电起爆，起爆器有专人（制定的爆破员）保管和使用。爆后进行安全检查，确定无爆炸危险后，解除警报。爆前半小时各警戒人员必须到位，并用对讲机与指挥部保持联系，在爆区内的人员、设备在爆前做好撤退准备，在起爆前撤退到安全区域。

5.3 爆破后检查、处理

（1）爆破后边坡围岩地质情况、爆破效果。

（2）爆堆得稳定情况。

（3）是否有盲炮。

5.4 盲炮处理

（1）当班发生的盲炮，原则上当班处理完，不允许留到第二天处理。

（2）凡当天不能处理的盲炮，必须在盲炮区设置临时警戒线，设置值班人员防守。

（3）由爆破专业人员进行盲炮处理，无关人员禁止进入爆破作业区。处理后有爆破专业人员检查爆堆，收集残留爆破器材。

6 结束语

本工程的路基爆破容易造成附近民房、工厂厂房的损害，由于按照设计方案实施了爆破技术，提高爆破水平，控制爆破飞石、滚石对房屋的损害，确保附近居民安全，既取得了良好的工程效益，也获得了好的社会效益。

[1]民用爆破炸物品安全管理条例.

[2]GB6722-2003,爆破安全规程.

[3]中国工程爆破协会.爆破工程施工与安全.

[4]工程爆破实用手册.

[5]GB50201-2012,土方与爆破工程施工及验收规范.

[6]QB/JSHJ-01-01-03-2010,土石方爆破施工工艺标准.