场平大面积浅孔大孔径控制爆破研究

胡学祥，田承尧，陈泳利 （中建二局土木工程集团有限公司，北京 101100）

安徽淮北某酒厂厂区扩建工程在进行场平工程石方爆破施工作业中，总爆破量约为160万m3，爆破区面积约20万m2，拟建工程场地东西长约600m，南北宽约450m，为低山丘陵区，爆破区域三面环山，一面临村庄，场平土石方爆破作业与主体土建施工同步进行，爆破施工难度较大。场平浅孔爆破工程量约占总量10%左右，浅孔爆破作业面积大，爆破作业需及时为土建主体施工提供作业面，施工进度压力大，施工安全性要求较高，爆破控制作业难度较大。

1 高风压大孔径露天浅孔爆破施工方案选择

该工程岩性为石灰岩，坚固系数为10。经统计爆破深度0～3m区域挖方量占总方量4%，爆破方量约6.4万m3，其他相应工程量见下表。

因该工程浅孔爆破面积大，工程量占总量的10%约16万m3，且主体土建基坑爆破也存在浅孔爆破，工程量较大，施工进度压力大。经过对比分析，可采用手风钻小孔径露天浅孔爆破或高风压大孔径露天浅孔爆破，从经济性、适用性、安全性各方对比分析，现场采用高风压大孔径露天浅孔爆破。

场平大面积场平浅孔、深孔工程量统计表 表1

1.1 经济性对比分析

手风钻小孔径露天浅孔爆破：炮孔直径36mm，孔深2m，炮孔间距a=（0.5～1.0）H取 0.6H为 1.2m，排距b=0.866a取1.0m，采用32mm药卷炸药，单节300g装药长度30cm，炸药单耗0.44kg/m3，单孔装药量1.05kg，装药长度1050÷300×30cm=1.05m，堵塞长度2-1.05=0.95m，堵塞长度满足1/3～2/5L（0.67～0.8m）要求。5000m3石方爆破需钻孔约2000个，孔内需用非电导爆管雷管2000发，孔外4孔一抓使用双雷管连接需用非电导爆管雷管1000发，需用炸药2100kg。

高风压大孔径露天浅孔爆破：炮孔直径90mm，孔深3m，炮孔间距a=（0.5～1.0）H取 0.75H为 2.2m，排距b=0.866a取2.0m，采用70mm药卷炸药，单节2kg装药长度30cm，炸药单耗0.53kg/m3，单孔装药量 6.7kg，装药长度 6.7÷2×30cm=1.0m，堵塞长度3.0-1.0=2.0m 不小于 20d（1.8m）满足要求。5000m3石方爆破需钻孔约380个，孔内需用非电导爆管雷管380发，孔外4孔一抓使用双雷管连接需用非电导爆管雷管190发，需用炸药2546kg。

此处仅对材料与施工机械费用做了对比，人工费、爆破防护费等采用高风压大孔径露天浅孔爆破施工均有明显的优势。

1.2 适用性对比分析

手风钻小孔径露天浅孔爆破：一般采用手风钻人工打孔，人员机具需用量大，钻爆速度慢效率低，大面积场平施工难以满足工期进度要求。

高风压大孔径露天浅孔爆破：采用高风压潜孔钻打设浅孔，打孔效率能满足工期要求，存在移钻频繁问题，但对场地较平整的大面积场平工程较适用。

1.3 安全性对比分析

不论是采用手风钻小孔径露天浅孔爆破还是采用高风压大孔径露天浅孔爆破，因爆破施工中炸药单耗过多、堵塞长度不足、堵塞质量不好易出现爆破飞石安全问题。在工程施工中均需加强孔网参数的设计、施工工艺过程的控制、孔口采用爆破成品防护设施覆盖、加强施工警戒管理，以避免爆破安全事故的发生。

2 场平大面积高风压大孔径露天浅孔爆破设计研究

通过方案比选，本工程场平大面积浅孔爆破与基坑浅孔爆破中采用高风压大孔径露天爆破，探索了高风压大孔径露天浅孔爆破的参数选择及爆破网路设计。

经济性对比分析表 表2

2.1 爆破参数设计

大面积浅孔高风压大孔径露天爆破通过对最小抵抗线Wd、孔距a、排距b、孔深L及装药长度与堵塞长度等孔网参数的设计，现场不断实验及总结改进孔网参数设计及药包布置的合理性，以控制大面积浅孔高风压大孔径露天控制爆破效果。

2.2 爆破网路设计

大面积场平浅孔爆破施工作业时，单次爆破规模较大，爆破孔数较多，为减少导爆管雷管段别，方便施工作业，节约工程施工成本，该工程施工现场大多采用孔内延期排间顺序起爆、孔内外延期微差挤压爆破网路，爆破效果良好。

3 场平大面积浅孔大孔径爆破控制

3.1 爆破方式

因厂区在一个三面环山的山谷中，只有局部区域与村庄相邻，爆破条件相对较好，因此在对爆破震动的相求不高的区域，我们采用一次齐爆的方法，增强相邻炮孔的共同作用，在孔眼布置上采用孔距和排距相同的方式。此种爆破方式在起爆点与抛掷方向均不固定的时候较适用。

对于只有单向临空面且爆破振动影响不超过要求的区域，我们采用排间起爆的方式，通过临空面加大爆破抛掷距离，形成较好的爆堆，便于挖装。

高风压大孔径浅孔爆破参数设计表 表3

对于具有双向临空面且爆破振动影响要求较高的区域，我们采用孔内外延期斜向爆破的方式，既通过孔排间微差挤压爆破达到较好的爆破效果，又通过孔内外延期使每个炮孔的延期时间形成微差，降低爆破振动影响。

3.2 爆破控制

场平露天爆破施工作业的有害效应主要有爆破振动、爆破飞石、爆破冲击波影响。

爆破振动控制措施：一是优化爆破网路，通过爆破振动公式V=K（Q1/3/R)а，采用爆破测振仪进行爆破振动监测，通过振动监测结果推算出K、а，以控制各爆破区域的最大一段安全起爆药量，并以其为依据，安排起爆雷管段别，是多孔一响还是单孔单响，采取有针对性的爆破网路，达到合理使用导爆管雷管，降低工程施工成本；二是采用在爆区边缘打设减振孔，以降低对爆破区域紧邻建构筑物的影响，此项措施可降低爆破振动影响30～50%；三是采用电子雷管爆破网路，避免因重段引起的大振动，同时爆破网路设计简单，施工方便。

场平大面积浅孔爆破网路设计及分析 表4

图1 TC-4850测振仪监测现场监测及波形数据

控制飞石控制措施：保证堵塞质量，不但要保证堵塞长度，而且要保证堵塞密实；慎重对待断层、软弱带、张开裂隙、成组发育的节理、溶洞、覆盖层等地质构造，采取间隔堵塞，调整药量，避免过量装药等措施；多排爆破时选择合理的延迟时间，防止因前排带炮（后冲），造成后排最小抵抗线大小与方向失控；对炮孔采用成品爆破防护炮被进行覆盖防护，在结构物外围搭设双排脚手架防护网进行爆破飞石防护。

图2 采用成品飞石防护炮被覆盖防护

爆破冲击波控制措施：在露天台阶爆破中，为避免爆破冲击波对地表接力网路造成影响，需要对炮孔进行合理的堵塞，保证堵塞质量；保证堵塞质量，特别是第一排孔，如果工作面出现较大后冲，必须保证足够的堵塞长度；考虑地质异常，采取措施，例如断层、张开裂隙处要间隔堵塞，大裂隙处要避免过量装药。

4 结语

针对大面积场平浅孔爆破采用高风压钻机大孔径浅孔爆破施工作业，提高了施工功率，节约了工程施工成本，使该工程大面积场平浅孔爆破工期加快1/3；同时，通过采用多排孔内外分段毫秒延期微差挤压爆破、孔内孔间排间异段别毫秒延期单孔逐爆、浅孔台阶分层松动控制爆破、确保堵塞长度条件下不断优化孔网参数、成品爆破飞石防护炮被对炮孔进行平米防护覆盖措施、爆破区边缘钻凿不装药双排减振孔降低爆破振动危害措施、数码电子雷管进行精细爆破等技术措施，减少了爆破振动，改善了爆破效果，降低了爆破单耗，提高了爆破作业安全性。确保了爆破效果和施工安全，提高了企业信誉与市场竞争力，为同类工程施工提供了参考和指导意义。