露天控制爆破施工技術及工程應用

■溫章壽（寧德沈海復線雙福高速公路有限責任公司，寧德352100）

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露天控制爆破施工技術及工程應用

■溫章壽
（寧德沈海復線雙福高速公路有限責任公司，寧德352100）

在路基工程深挖路塹施工中，石方開挖控制爆破是路基施工的重點，它直接影響路基工程的各項技術和經濟指標，因此在深挖石質路塹施工中大量運用控制爆破。控制爆破是通過正確選擇爆破參數和合理的施工方法，達到爆破過程中既不影響周圍居民，爆破后又能完成預計開挖方量的一種控制爆破技術。本文以寧德沈海復線雙福高速公路A3合同段的K19+046～K19+745.5段路基為實例，闡述露天控制爆破技術在石質路塹開挖中的應用。

高速公路控制爆破施工工藝應用

1工程概況

1.1工程簡介

本標段區處于太姥山山脈，東臨東海，北與浙江省相毗鄰，路線所經地區地形地貌較為復雜，地形總體的趨勢是西北高，東南低，為丘陵及山區地形，線路經過中低山及丘陵地貌區，峰巒疊嶂，山嶺聳立。丘陵坡地自然坡度一般達30°以上，局部陡壁坡度達50°以上。K19+ 046～K19+745.5段路基地層及工程地質主要為侏羅系上統南園組（J3n），為（晶屑）熔結凝灰巖、凝灰熔巖、碎斑熔巖，青灰色，灰色，熔結凝灰質結構，塊狀構造，裂隙較發育，巖石破碎-較破碎，巖質較新鮮、堅硬，為較堅硬巖-堅硬巖，具有全、強、中、微各風化巖。

本段路基位于福鼎市管陽鎮花亭村，臨近國道，距離國道最遠130m，最近20m，且兩處路塹高邊坡爆破區（K19+310～K19+565六級路塹邊坡、K19+565～K19+710五級路塹邊坡）距離當地民房較近，最近為65.9m，如圖1所示。

圖1　K19+046～K19+745.5段路基平面圖

1.2開挖方案

為了保證在深挖石質路塹開挖施工過程中的安全與進度，提高施工效益，采用鉆爆法開挖、控制爆破施工技術。開挖采用ZGYX430液壓行走潛孔鉆機，鉆孔直徑90mm～145mm，鉆孔深度最深可達30m。

1.3爆破要求

（1）爆破產生的震動必須控制在國家規范要求氛圍內；

（2）爆破飛石必須控制在60m范圍內；

（3）爭取使用少量炸藥，爆破大量石方，控制爆破成本。

2露天爆破施工技術

2.1爆破工藝流程

露天爆破施工工藝流程如圖2所示，具體施工工藝如下所述。

（1）確定露天控制爆破方案：地質條件調查→鉆孔參數確定→控爆參數選擇。

（2）實施起爆作業：確定炮眼位置→定位開眼→鉆孔→清孔→裝填炸藥→起爆→檢查控爆效果。

（3）參數動態修正：確定爆破方案后，先選取與深挖石質路塹地質情況近似或一致的圍巖進行控制爆破試驗，起爆后根據控爆效果修改設計參數，根據新的設計參數對深挖石質路塹進行爆破，重復上述工作，不斷地根據實際情況對光爆設計參數進行動態修正，保證控爆效果及施工安全、進度。

圖2　露天控爆施工工藝流程圖

2.2確定露天控制爆破方案

2.2.1地質條件調查

根據施工圖紙《工程地質勘查報告》以及對現場踏勘來看，K19+300處需爆破最大深度達27.8m，0～1.2m為覆蓋土，1.2～2.2m為全風化巖，2.2～2.8m為強風化巖，2.8～ 19.6m為中風化巖，19.6～27.8m為弱風化巖。

針對炮頭機已經打不動的中風化巖，擬采取露天控制爆破施工。

?圖3　需露天控制爆破現場工點圖

2.2.2露天控制爆破參數選定

根據現場地質條件和施工設備情況，選定爆破參數如下：

（1）炮孔直徑：根據液壓行走潛孔鉆機D=90mm

（2）炮孔深度：H=8.5m

本工程爆破屬于中深孔爆破，為降低爆破有害效應及自上而下臺階進行鉆孔爆破，臺階高度8m左右。

（3）孔距：L1=4m，排距：L2=4m

（4）最小抵抗線（底盤抵抗線）：根據鉆孔作業安全條件，計算如（1）式

W1≥Hctgα+B（1）

式中：W1—最小抵抗線，m；α—臺階坡面角，本工程中約為85°；H—臺階高度；B—從鉆孔中心至坡頂線的安全距離，對大型鉆機，B≥2.0～3.0m；

經計算W1≥8ctg85°+2.0=2.7m。

（5）爆破作用指數：n=0.7，根據爆破作用原理，松動爆破的爆破作用指數0＜n＜0.75，我們選擇n=0.7；

（6）標準炸藥消耗量：k=0.45kg/m3，根據國內爆破經驗選定；

（7）炸藥選擇：采用直徑Φ70mm的2號巖石乳化炸藥，根據開挖斷面形式、地質情況及現場試爆情況選定；

（8）爆破器材：非電毫秒雷管采用3、5、7、9段，根據現場孔位決定；傳爆材料采用導爆管、導爆索。

（9）單孔計算裝藥量：

第一排孔的每孔裝藥量：

Q=q·a·W1·H=0.45×4×2.7×8.5=41.31kg

第二排起每孔裝藥量：

Q=k·q·a·b·H=1.1×0.45×4×4×8.5=67.32kg

式中：k—考慮受前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數，k=1.1～1.2；

中深孔爆破炮孔布置示意圖如圖4所示。

圖4　中深孔爆破水平布孔（梅花形）示意圖

2.2.3安全防護措施

爆破安全控制措施有兩方面：一是減小爆破對周邊設施、人員及環境產生的影響；二是減小爆破作業過程中的風險。為保證施爆過程中的安全，本工程安排專業安全人員負責警戒；并采取以下措施，降低爆破施工安全風險。

（1）嚴格控制藥量及填塞質量，并對施爆區采取在被爆點上方進行鋼筋網、鋼板、沙袋材料等多層覆蓋；

（2）爆破抵抗線朝向空地方向；

（3）在施爆區靠近民房一側，施做填筑土堆及搭建適當長度及一定高度的雙排竹排架。

（4）爆破施工對空氣和水體污染源主要是炸藥爆炸產生的有毒氣體（包括N和P的氧化物），粉塵。起爆后用消防車及時灑水，減少有毒氣體、粉塵擴散；

（5）爆破炸藥產生的大部分消耗在周圍巖石的破壞上，沖擊波只是由炮孔逸出的爆炸能量引起的，根據有關資料，這部分能量小于總能量的20%，因此沖擊波對周圍環境影響較小。

（6）根據薩道夫斯基公式（2）對爆破振動效應進行驗算，

（2）

式中：Q——最大一段藥量，kg；K、α——與地形、地質等條件有關的系數和衰減指數。本工程爆破，根據現場地質巖性情況偏保守的取K=250，α=1.8；R——爆源中心至建筑物距離；V——振動速度。

經計算：本工程距離爆破點最近點取60m，爆破振動引起的振速為3.462cm/s，小于規允許值。

2.3爆破施工

2.3.1確定炮眼位置

根據現場需爆破石方，加上考慮線路右線60多米處當地民房，民房結構為磚混，采取露天控制爆破，臨空面朝向線路左線，控制個別飛石爆破過程中只能飛向左線。炮眼孔距與排距都選擇為4m。

2.3.2定位開眼

按確定好的炮眼位置，炮孔要平行于山體臨空面的坡度，位置誤差控制在10cm以內。

2.3.3鉆孔

將液壓行走潛孔鉆就位，在確定的炮眼位置開始鉆孔，鉆頭直徑為90mm，控制各個炮眼位置誤差在10cm以內。

2.3.4清孔

裝填炸藥前將炮眼內的巖粉、積水清理干凈，并檢查炮眼深度、角度、方向，對不符合要求的炮眼進行處理。2.3.5裝填炸藥

采用非電毫秒延期雷管起爆。炮孔深度平均8.5m，連續裝填2號巖石乳化炸藥，剩余空間采用黃土堵塞密實。裝填炸藥示意圖如圖5所示：2.3.6起爆

圖5　裝藥示意圖

起爆聯接網絡采用復式網絡，起爆前爆破員對起爆網絡進行檢查，導爆管不得打結、拉伸，各炮眼雷管連接段數一致，且同一斷面起爆順序應由內向外。

2.3.7檢查控爆效果

控爆后檢查爆破效果，確保達到預期松動效果，保證松動石方達到預期數量，控制飛石數量，個別飛石只能定向線路左線，確保無飛石朝向民房方向。

2.4參數動態修正

每次開挖控爆后，根據檢查記錄和實際效果對控爆參數進行修正改進，以便更好地控制開挖石方數量，控制對周圍民房的擾動，保證施工安全。

根據對現場實際情況的統計，及時正確地修正炮眼參數，更好的控制施工進度及施工成本。

（1）炮眼孔距及排距適當減小至3.5～3.8m。（2）適當增大第一排炮眼最小抵抗線到2.8m。

3結束語

露天控制爆破施工是路基工程深挖石質路塹的一項技術含量較高的施工技術，我們必須提高認識，根據山體的地形地質、周圍環境的安全隱患、施工機械等各方面因素，編制適當合理的施工組織設計，對工程施工進度、成本、安全具有重大意義。