撫順遠洋城復雜環境下高邊坡爆破技術

由 強

（中鐵九局集團 爆破工程有限公司，遼寧 沈陽 110002）

1 工程概況

遠洋城項目為遠洋地產在撫順首發之作，項目位于城市北中軸之上、高爾山旁，順城將軍片區內，項目總規劃建筑體量近200萬平，為了給學校區和部分住宅區提供足夠的建筑面積和穩定的邊坡。由我們對撫順遠洋城半圓形山體進行高邊坡爆破，總石方爆破土石方量約62.5萬m3，爆破坡體高度45m到60m不等，巖體坡角為70°。

2 爆破施工難點

2.1 施工質量控制難度大

該工程半圓形邊坡總長度達527m，整個爆破區域同時施工，爆破作業的同時進行多個樓體基礎開挖。整個現場作業人員多、工程范圍大、工期較緊。該區域巖石節理不發育，主要由玄武巖和安山巖組成。該山體位于原有采石場內，現場地形地貌起伏較大，鉆機鉆進作業面不理想，難度較大。爆破形成的陡坡處巖體有原始裂隙，并相互交錯，邊坡危石易發生崩落。

2.2 爆破飛石控制要求高

該工程邊坡背面西南側為伴山林溪別墅區，北側為待拆遷的平房區，爆破施工，尤其是爆破時的封鎖警戒對周圍居民的生活和休息影響較大。施工中要求嚴格控制高邊坡爆破的飛石。

3 爆破方案選擇

本工程高邊坡爆破開挖分為兩個區域，分別為預裂區和主爆區。靠近設計邊坡的炮孔采用預裂爆破以保證其穩定性及平整度，其余區域為主爆區。該爆破工程均采用松動爆破，采取微差控制一次起爆藥量，嚴格控制填塞長度，減少爆破震動和飛石，增加防護措施，防止爆破對周圍人員和建筑物的造成損害。

3.1 主爆孔爆破參數

主爆孔的特點是裝藥量大，孔較深。它的主要參數包括：炮孔直徑、抵抗線、孔深、孔距、排距、裝藥結構、布孔方式等。

（1）炮孔直徑：本工程采用JK580(D)履帶式液壓鉆機，鉆頭直徑d為115mm。

鉆孔直徑：D=F×d

式中：d——鉆頭直徑，mm;

F——孔眼擴大系數，一般取(1.05-1.4)，根據現場巖石情況，則D=122mm。

（2）底盤抵抗線 W底：W底=（25-35）d

底盤底抗線受許多因素影響，變動范圍較大。本工程按上述公式取，W底=3.0m。

（3）孔深 L：

孔深根據山體臺階高度、開挖邊坡坡度和超深確定。根據現場環境臺階高度及巖石具體情況，測量確定炮眼深度。

鉆孔傾角：鉆孔傾角的般取值范圍是60°-90°，本工程根據現場開挖邊坡比為1：0.4，結合邊坡高度特點及實際施工經驗，臺階高度H取15m，鉆孔傾角α取75°。

超深可按下式確定:h=（0.10-0.15）H，式中：H——臺階高度，m。本工程中取超深為1.5m，并根據施工經驗和實際情況進行調整。

孔深L=H/sinα+h，代入上述數據L=17m。

（4）炮孔間距和排距：a=（1.0-2.0）W底，本工程 a 取 4m。 b=（0.8-1.0）a，本工程 b 取 3m。

（5）單位消耗炸藥量q一般取0.35-0.5kg/m3，根據現場巖石試爆情況，此處取 0.4kg/m3;前排單孔裝藥量：Q=q×a×W底×H/sinα，代入上述數據，得74.5kg。

（6）裝藥情況：因本爆區山體水系較為發達，故采用2號巖石乳化炸藥，規格選用φ=90mm管狀。主炮孔采用連續裝藥方式，裝藥時要保證密實、連續。使用φ=32mm管狀乳化炸藥做為起爆藥包，講普通毫秒導爆導雷管插入其中，并用導爆管套牢固。

（7）填塞長度：l=（0.9-1.0）W底，W底——底盤抵抗線，m。 填塞長度與填塞質量、填塞材料密切相關。本工程采用鉆孔時排出的巖碴填塞，為保證填塞質量，本工程取4m。

3.2 邊坡預裂孔爆破參數

進行石方開挖時，在主爆區爆破之前沿設計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開挖爆破的振動波，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓，此種爆破技術為預裂爆破。預裂爆破不僅在垂直、傾斜開挖壁面上得到廣泛應用；在規則的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用預裂爆破。預裂爆破適用于穩定性差而又要求控制開挖輪廓的軟弱巖層。本工程為了保證邊坡穩定性，并使爆破坡面較為平整，使用預裂爆破，在主爆區爆破之前，預先沿著設計的邊坡輪廓線爆破出一條一定寬度的裂縫，以保護剩余山體的穩定和平整。

（1）炮眼直徑d：本工程采用JK580(D)履帶式液壓鉆機，鉆頭直徑d為115mm。

鉆孔直徑：D=F×d

式中：d——鉆頭直徑，mm;

F——孔眼擴大系數，一般取(1.05-1.4)，根據現場巖石情況，則D=122mm。

（2）炮眼間距計算：

a——炮孔間距，m；

σ壓——巖石的極限抗壓強度，kPa；

σ拉——巖石的極限抗拉強度，kPa；

μ——巖石的泊松比；

D——炮孔直徑。

查閱有關資料，結合本工程情況，a取1m。

（3）不偶合系數：

δ=D/d卷=122/32=3.8

δ——不偶合系數；

d卷——炮孔間距，m；

D——炮孔直徑。

（4）線裝藥密度：

根據預裂爆破經驗公式通式：

q線——炮孔的線裝藥密度，kg/m；

σ壓——巖石的極限抗壓強度，MPa；

a——炮孔間距，m；

D——炮孔直徑，m；

K，α，β，γ——均為系數，m；

查閱有關資料，結合本工程情況，q線取375 g/m。

（5）炮眼深度：

炮眼深度根據兩階段施工圖設計臺階高度以及設計的邊坡傾角來確定，為了保護碎落臺的穩固，不設超深。當臺階高度為15m，開挖邊坡坡度為75°時，則孔深L=H/sinα=15.5m。

（6）裝藥。將φ=32mm的小藥卷與導爆索一起連續或間隔綁在一根竹片上，形成所需長度的藥串。孔底1.5m范圍內綁雙藥卷。炮孔裝藥時，按實際孔深作藥串，以防孔口部分不能滿足空孔長度的要求，致使爆破形成過深的爆破漏斗。

②非線性層:我們在輸入層與LSTM隱藏層中間加入了非線性激活層,目的是引入更多的非線性特征,從而更好的反映數據的變化規律。該層的輸出可表示為:

4 起爆網絡和起爆方式

為了滿足工程進度要求，加大一次爆破規模，同時嚴格控制同段起爆藥量，并減少外界各類電流引起的誤爆事故，本工程采用普通毫秒導爆管，為減少爆破震動，采用孔內孔外同時分段微差起爆，導爆管之間用四通連接件相連，形成交叉閉合環形網路。按設計要求和預裂爆破原理，邊坡預裂孔先于主爆區炮孔起爆，采用串并聯相結合的方式連接。起爆網絡采用電容式起爆器帶激發筆起爆。預裂孔先于主爆孔至少75ms起爆。

5 覆蓋爆破區域防止飛石

覆蓋爆破區域是防止飛石的重要手段，覆蓋材料一般選擇強度高、質量大、韌性好的材料，將爆破區域進行覆蓋，防止飛石產生。本工程采用由廢舊車胎編織而成的炮被做為覆蓋材料。距離別伴山臨溪墅區近的炮孔采用雙層炮被覆蓋。

6 爆破安全設計

爆破產生的主要危害效應有：爆破振動產生的危害、爆破沖擊波及噪聲產生的危害及個別飛散物產生的危害。根據國內外大量工程實測資料及多次工程實踐經驗分析，只要控制得當，這些危害效應就不會對一定范圍內的人員、建筑和設施造成任何不良影響。

6.1 爆破飛石安全計算

爆破產生的個別飛石的最大距離由下式確定:

R=20n2×W×Kf

式中：n——最大一個藥包的爆破作用指數，對于安全距離不足的爆破區，必須嚴格控制爆破作用指數n，此取n=0.75；

W——最大一個藥包的最小抵抗線；

Kf——系數，取1.0-1.5；

代入上式計算得出，R=54m，加上有效的防護措施，飛石不會對周圍人員及建筑造成任何影響。

6.2 爆破地振波安全計算

按照蘇聯科學家薩道夫斯基由實驗歸納出爆破地面振動速度經驗計算公式，本工程爆破應考慮的重點保護目標是西南側的伴山林溪別墅區和北面的待拆遷平房區。根據該民房的結構特性，按照我國《爆破安全規程》確定的標準，取安全振動速度(質點垂直振速)V=2cm/s，綜合考慮爆破地震波振動速度，計算如下:

V=K’K（Q/R3）α/3導出

Q=（V/K’K）3/αR3

式中：Q——炸藥量（齊爆時為總裝藥量，微差爆破時為最大一段裝藥量），kg；

V——地面質點峰值振動速度（被保護目標的安全振動速度），cm/s;

R——爆點中心至被保護目標的距離，m；

K’——微差控制爆破修正系數，通常取0.25;

K，α——與爆破地形、地質條件等有關的系數和地震波衰減指數，可通過試驗和經驗確定。

根據本工程周圍的實際情況，參考相關資料，選取K=150，α=1.5。將V=2cm/s,R=30m代入，則最大單次允許起爆藥量為：Q=76.8kg，本次爆破最大單孔裝藥量為74.5kg，故采用逐孔逐響。

6.3 空氣沖擊波

本工程每個爆破區域使用多個段別普通毫秒導爆管雷管，采用毫秒延期爆破技術來削弱空氣沖擊波的強度。同時，加強填塞及保證填塞質量，最終實現減小空氣沖擊波對周圍構筑物的影響。

7 爆破效果分析

本工程采用臺階式分層深孔爆破，化解了高邊坡爆破的施工難度，增加了作業面，加快了工程進度。從爆后效果來看，施工效果十分明顯，整個高邊坡爆破中基本無飛石現象，爆堆高度適中，成型后的邊坡平整度均能符合要求，邊坡穩定，達到預期的目標。采用預裂爆破技術，不僅減少了對周邊民房的振動破壞影響，而且保證了石方邊坡開挖質量，減少了超欠挖現象。

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［4］陳穩科.談清水塘水電站左岸高邊坡爆破設計[J].中國高新技術企業，2009.