复杂环境深孔控制爆破减震参数的研究与应用

粟琼林　熊小军　苏安利　廖振刚　雷在政　唐睿哲　莫国兵

摘 要：为克服大新德天至宁明花山公路（硕龙至天西段）二期工程K1+020～K1+200工程爆破区域施工环境复杂、场地狭小、工期紧等不利条件，实现安全高效、高强度的石料开采，基于爆破岩体条件及爆破参数对爆破效果的影响，通过工程爆破实验探索爆破参数优化方法[1]，从上往下分台阶开采，采用数码电子雷管，微差逐排起爆技术，实现了复杂环境爆破施工振动有效控制，狭窄环境钻、爆、装、运等多环节安全高效连续作业。石料开采大块率下降60%，装运率提高20%，安全高效完成了爆破施工，为项目降成本、提效率、促发展、保安全、控振动提供保障，对类似狭窄场地、爆破振动控制要求高的土石方开挖爆破作业具有一定的借鉴价值。

关键词：复杂环境;减震参数;应用;逐排起爆

中图分类号：TD235 文献标识码：A

0 引言

爆破有害效应一般包括爆破振动、爆破冲击波、爆破飞散物以及爆破有害气体，爆破震动作为爆破施工的一种常见的有害因素，控制不好往往会造成建筑物的损坏、边坡的坍塌，甚至引发严重的后果，给人民的生命和财产造成不必要的损失。爆破振动有害效应的控制和研究也是国内外在爆破业务上研究的一个重点方向，本文通过实例，结合爆破参数的选取，提出爆破振动控制的一些技术措施，以达到本质安全的目的。

1 工程概况

大新德天至宁明花山公路（硕龙至天西段）位于广西省崇左市，是一条高等级的旅游“专线”，将德天跨国瀑布景区、明仕田园景区、宁明花山崖壁画群三大景区串联起来。本标段分为两部分：

（1）起点K0+000～K9+048.294为一级公路，设计速度60 km/h，整体式路基K0+000～K0+280路基宽度为18.5 m，K0+280～K3+222.462为22.5 m;分离式路基KA3+222.462～KA9+048.294（右幅）单幅路基宽度为11.25 m。

（2）K8+800～K30+800为一级公路，设计速度80 km/h，路基标准宽度22.5 m。路线起点K0+000位于大新县硕龙镇东南面巴米附近，接规划的硕龙经德天至仁爱二级公路，路线自北向南沿国道G219布设，经大新县硕龙镇、堪圩乡、宝圩乡，路线终点位于大新县与龙州县交界处。本标段路线全长30.8 km。

1.1 爆破区周边环境

爆破点位于大新县硕龙镇咪屯附近山头，属于大新县硕龙镇管辖。爆区长度180 m，最大边坡高度为70.14 m。北面依次紧邻堪圩至硕龙532县道（旅游线路，车流量大）、距离国防光缆和35 kV高压线（高压线距离地面高度14 m）最近点约20 m、距离水电站发电厂房约90 m，西北面距离高压线铁塔约50 m，东面距离污水处理厂约20 m，该爆破施工点周边复杂环境[2]，图1周邊环境平面图。

1.2 工程地质与水文情况

项目沿线地势相对较陡，海拔在270～550 m之间。局部受河流冲刷切割，形成典型的河流阶地，逐步侵蚀成河谷。岩溶峰林地貌，主要分布K3+800～K9+048.294，海拔260 m至540 m左右，岩石裸露，植被少，山势陡峻，山脉走向与构造线走向基本一致，受地表水长期作用，岩溶地貌发育充分。河谷地貌，主要分布在K0+000～K3+800 地段，海拔255～280 m，地表植被覆盖，地形较平坦，属河流侵蚀作用形成的地貌，地表水系发达，路线沿河一侧布设。沿线地层地表多分布第四系覆盖层，下伏基岩从新到老为：泥盆系（D）。

（1）冲洪积层（Qal+pl）：粘土、粉质粘土、淤泥质粘土、砂土、砾卵石。

（2）残坡积层（Qel+dl）：多为黄褐色、红褐色粘性土及含砂粘土或含砾、碎石粘土等。

（3）泥盆系上统上组（bD3）：灰岩、白云岩。主要分布于KBK4+260～KBK8+840段。

（4）泥盆系上统下组（aD3）：扁豆状灰岩。主要分布于 K2+600～KBK4+260段、KBK8+840～KBK9+074.542段。

（5）泥盆系中统东岗岭阶上段（D2d2）：灰岩。主要分布于K0+000～K2+600段。

1.3 施工难点

（1）保护等级高。水电站、污水厂房具体爆区非常近，房屋抗震等级低，技术难度大，采取定向爆破，要求爆破过程严格控制爆破振动和爆破滚石塌落后触地振动，防止对国防光缆、通讯光缆、公路路面造成破坏;控制爆破飞石、危石，对道路交通安全通行产生隐患及现场施工造成影响。

（2）安全防护要求高。为了确保跨线的国防电缆、污水厂房屋门窗、高压线和相关人员的安全，须准确计算与控制爆破飞石的方向及距离，并采取严密保护措施。严格控制最大齐发药量、最小抵抗线，保证炮孔填塞长度及填塞质量。

（3）施工工期紧。实施爆破后，部分爆破滚石会阻碍公路正常通行，需要对大体岩石进行解体和迅速清运，以迅速恢复交通秩序及污水厂正常运行。图2爆破山体。

2 爆破参数优化设计

爆破作业点涉及公路、高压线、国防光缆、污水处理厂，周边环境十分复杂，施工干扰大，为降低爆破影响，控制爆破振动、飞石、危石、块度、减少根底的高效爆破开采，通过精细化爆破，并采用中科院TC-4850测振仪对每次爆破实施检测，逐步优化爆破参数及施工工艺，降低爆破振动，控制飞石，提高安全保障，达到预期爆破效果。

2.1 爆破设计参数

山顶高差大，最大边坡高度为70.14 m，山体呈垂直趋势，人工无法上山顶钻垂直孔，考虑安全施工，迫于爆破需要，采取水平钻倾斜向上孔，倾斜角与水平成50°夹角，具体参数见爆破试验参数表。

2.2 实验分析与优化

根据爆破试验参数表及振动参数表4次实验。从现场爆破效果，爆堆相对集中、岩石较破碎，未存在盖帽、溜边石、危石等现象。

通过对4次爆破试验进行对比分析，在其他爆破参数基本相同的情况下，改变炮孔深度，孔深越大爆破振动越大。总结出类似工程的爆破参数如下表：

3 爆破安全技术措施

3.1 爆破飞石控制措施

（1）爆破工程技术人员根据自由面与最小抵抗线情况进行装药作业，严格控制药量并且注意避免将药包装在软弱夹层上，防止因薄弱层抵抗线变小产生飞石。

（2）满足爆破要求情况下，对距离保护对象近的爆破区域，采取松动爆破，在保障爆破效果满足要求的前提下适当减小孔距、采取多打孔少装药等方法。

（3）严格按照爆破专项施工方案进行布孔、钻孔，避免因钻孔角度、位置偏差导致爆破效果差和产生爆破飞石。

（4）加强炮孔的充填工作，采用塑料袋装岩粉末及碎石充填炮孔，保证填塞长度及填塞质量。

（5）合理选择爆破最小抵抗線和自由面方向，使自由面避开安全距离内的保护对象。

3.2 爆破振动控制措施

爆破产生的振动对周边的影响采用质点垂直振动速度来衡量，依据爆破《爆破安全规程》（6722—2014）的规定，允许最大段药量计算公式如下：

式中：R—爆破振动安全距离，m。V—爆破安全振动速度，cm/s。Q—最大单段药量，kg。

一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物房屋安全允许值2.0～2.5 cm/s，水电站及发电站控制室设备安全允许值8～12 cm/s，运行中的水电站及发电厂中心控制室设备安全允许值0.6～0.7 cm/s。

针对爆破振动对周边建筑物影响，采取以下措施：

（1）进行试炮，优化爆破专项施工方案，选取合理

的K值和α值，调整爆破参数，减少爆破振动的强度。

（2）采用数码电子雷管毫秒延时爆破，严格控制爆破单段齐发药量。

（3）进行爆破振动监测，为安全验算

及爆破参数优化提供依据。

4 结语

在项目施工过程中，充分利用科技与管理创新，解决了复杂环境爆破施工的技术难点问题，为控制爆破有害效应奠定了基础。

（1）爆破专项施工方案实现了精细化设计，爆破参数设计合理，为控制岩石抛掷方向提供依据，复杂环境爆破达到预期效果。

（2）结合水平倾斜逐排爆破关键技术，以及对单耗等爆破参数进行优化设计，解决了危石盖帽现象，为提高爆破安全施工奠定了基础，同时实现了“研技术、精布置、促效率、保安全”的精细爆破目标。

（3）通过精细化布孔、钻孔、装药、填塞、延时设置、控制最小抵抗线方向，有效控制爆破振动及飞石，高压线、电缆、厂房等保护对象完好无损，实现安全爆破。

参考文献：

[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2010：224-238.

[2]汪高龙.复杂环境爆破参数优化及控制技术[J].工程爆破，2020（4）：48-52.

作者简介：粟琼林（1990—），男，湖南邵阳人，本科，工程师、爆破工程技术人员（C），从事爆破施工技术的研究及安全管理工作。