淺眼臺階微差控制爆破技術在復雜條件下的應用

伍 軍（中鐵十七局集團第六工程有限公司）

淺眼臺階微差控制爆破技術在復雜條件下的應用

伍 軍（中鐵十七局集團第六工程有限公司）

本文結合國省公路干線橫九線路塹石方控制爆破施工，運用淺眼微差控制爆破施工技術，通過優化各相關爆破參數，區別不同段落采取不同爆破方案，嚴格控制飛石、振動等有害因素，順利實現安全、快速施工的目標，取得了良好的爆破安全效果。

淺眼微差控制；爆破；施工技術；應用

1 前言

隨著我國經濟的迅猛發展，各項鐵路、高速公路、國省道公路等工程的建設也迎來了高速發展期，施工時經常會出現部分爆破開挖區臨近居民房屋、軍事管理區等重要設施，為減少爆破對周圍建筑物的影響，加快施工進度，這對石方控制爆破提出了更高的要求。本文從爆破參數設計、裝藥結構、堵塞、微差爆破時間、順序等方面對淺眼臺階微差控制爆破施工技術在復雜條件下的應用進行了闡述。

2 工程概況

國省公路干線橫九線A標，線路全長5.6km。其中K2+ 700-K3+520段邊坡毗鄰民房與部隊雷達站等設施，為石方路塹邊坡，表土清除后部分巖石裸露，屬中風化花崗巖，邊坡高度1～12m，土石比例為4：6，石方爆破共20萬m3。設計開挖坡度為1：1～1：25，該段石方爆破是本標段的控制性工程。

2.1 水文、地質條件

爆破地點巖石屬中風化花崗巖，f=5～10。塊狀結構，巖石上表面節理發育，下部巖石較硬，巖層埋深0.6～10.7m，層厚3.2～12.0m，巖石堅硬程度屬較硬巖。爆破區域為亞熱帶海洋性季風氣候，7～9月為臺風季節，降雨量大。巖石風化層孔隙及裂隙中富含地下水，對后續的爆破施工有一定的影響。

2.2 施工環境

爆破區域緊鄰部隊、S201省道及民房。具體描述如下：爆破區東面為空地；南面50m處為部隊雷達站、營房；西面30m為橋梁隊駐地，120m處為308省道及民房、160m處為沿308省道高壓線及民房；北側20～200m處為村莊，村莊有多棟石砌結構民房。因此，爆破方向朝向東面或東北面空地，以確保安全。

圖1 爆破區環境示意圖

3 技術要求及施工方案選擇

3.1 技術要求

將巖石爆松，可以挖走即可，爆破深度和寬度滿足設計要求。

3.2 方案選擇

采用常規的大藥量深孔控制爆破，爆破時會產生較大的爆破震動、爆炸沖擊波、飛石等危害，南面的部隊不同意，而且會對村民的石頭房屋造成較大的損害，采用小藥量的深孔控制爆破又無法達到施工效果，因此綜合該段工程地質、周邊建筑物分布情況、安全條件、技術要求等因素考慮，選用爆破臺階高度小、孔徑小、藥量小的“淺眼臺階微差控制爆破”進行施工。淺眼臺階微差控制爆破主要特點為：爆破后產生的地震有害效應小，并利于控制飛石拋向。

4 淺眼臺階微差控制爆破技術

4.1 爆破參數選擇

臺階高度：H=2～4m（不足2m出按實際深度鉆孔）；

孔徑：D=38～42（mm）；

孔深：L=H+h；

超深：h=0.3～0.5cm；

孔間距：a=1.2～1.5m；

排間距及抵抗線：W=1.0～1.3m；

單位體積耗藥量：q=0.35～0.4kg/m3（最終單耗經試爆確定）；

單孔藥量：Q=q·a·W·H；

堵塞長度l1=（20～30）D；

裝藥長度：l=L-l1；

爆破時應根據爆點實際的地形地質情況進行炮孔的布置和調整裝藥量，確保爆破的安全并達到最好的爆破效果，表1為施工中不斷優化的爆破參數。

表1 淺眼微差控制爆破參數表

4.2 布孔設計

采用梅花形或矩形布孔，具體布置如圖2所示。一次布孔爆破2～3排孔，且2排為最佳。鉆孔設備為φ40mm小型手提式鑿巖機。

圖2 淺孔布置方式圖

4.3 裝藥結構

前排分段裝藥，后排采用連續裝藥結構。如2m以上的炮孔遇巖石夾層，可分段裝藥。即底部裝藥一部分炸藥，中間采用惰性物質間隔，然后再裝藥，上、下裝藥段各設置一個起爆藥包。

圖3 淺孔臺階爆破裝藥結構圖

4.4 堵塞

對于無水炮孔，孔口一律用濕黃土填塞，土中不得夾帶石塊，邊填土邊搗實。填塞時注意保護好雷管腳線。有水孔，用密度大的細沙填塞。分段裝藥時，要確保填塞長度大于抵抗線長度。

4.5 微差爆破技術

采用多段微差臺階爆破的方法，按邊坡高度自上而下分臺階進行爆破，臺階高度控制在2.0～4.0m內（不足2m出按實際深度鉆孔），根據地形、巖石結構靈活布孔，并合理設計與安排單響藥量來控制爆破的范圍，將爆破有害效應控制在安全范圍內。微差爆破方案：①梅花眼，排間微差；②梅花眼，大斜線微差起爆；③梅花眼，矩形眼，楔形微差起爆。

圖4 微差爆破示意圖

4.6 塑料導爆管非電起爆網絡

（1）起爆網絡設計

爆破單響藥量小，單響爆孔不宜過多。因此采用非電導爆管雷管進行孔內、孔外延期（孔內裝高段位雷管，在孔外用低段位雷管延期）實現微差爆破。孔外延時網路連接從自由面開始進行，防止“串段”。

用簇聯進行網路連接，用激發針擊發網路。淺孔連續裝藥采用一個起爆藥包，間接裝藥采用兩個起爆藥包。

圖5 非電雷管延期起爆網絡

（2）起爆間隔時間

起爆破時間間隔△t值確定的原則是該孔或該排炮孔起爆時，新的自由面剛已形成。一般說來，炮孔排數越多，孔徑和抵抗線越大，△t值就要越大。根據本項目實踐，各段間延期時間50～75ms時爆破效果較好。

（3）起爆順序

起爆順序可根據現場情況靈活選用，盡量使炮孔爆破抵抗線與被保護對象的軸線斜交，使抵抗線朝向空曠方向，這樣對降震和減少飛石較為有利。

5 爆破對環境影響的安全分析

5.1 爆破飛石

φ42mm的淺孔爆破，根據經驗公式：

Rf=20·Kf·n2·W；

式中：Rf-個別飛石未加蓋的最大飛散距離（m）；KT-系數，與爆破方式、填塞長度、地形和地質條件有關，取1.0～1.5；n-爆破作用指數，取1.0；W-最小抵抗線（m）。

則Rf=20×1.5×12×1.3=39m。

5.2 爆破震動分析

根據《爆破安全規程》的規定爆破震動安全距離按下式計算：

R=（K/v）1/α×Q1/3

式中：K、α-是與地形、地質條件有關的系數和衰減指數；R-爆破震動安全允許距離（m）；Q-炸藥量，延時爆破最大一段裝藥量（kg）；v-保護對象所在地質點振動安全允許速度（cm/s）。

按照《爆破安全規程》（GB6722-2003），石頭結構的民房取v=0.5cm/s，次堅石，取K=150，α=1.6。計算出20m安全距離下允許的爆破單響最大炸藥量為：

表2 主要保護物在不同安全距離下允許的爆破單響最大炸藥

由表2可以看出，要保證爆破震動不影響20m以外的建筑，則爆破邊緣距建筑物20m處單響藥量控制在0.2㎏內。采用控制臺階高度和微差控制爆破技術，將藥量控制在允許范圍內。

6 爆破安全技術措施

（1）建立嚴格的領取、清退制度。爆破員領取爆破器材，必須經班組長或現場負責人批準，領取數量不得超過當班使用量，剩余的要當天退回。

（2）嚴格按爆破設計藥量裝藥，要用木質炮棍和準備好的炮泥堵塞，裝起爆藥包時嚴禁投擲或沖擊，注意堵塞質量，嚴禁使用鐵釬裝填。

（3）爆破時間確定后，應通知鄰近居民，并在關鍵地段設立醒目的警示牌。

（4）起爆時由爆破員負責，并配備良好的通訊工具及音響信號，警戒點之間用對講機聯絡。在起爆前5min，起爆網路應全部安裝完畢并檢查無誤。

（5）禁止黃昏、黑夜、大霧、雨天進行爆破作業。

（6）飛石控制

①打眼由爆破技術員或有經驗的爆破員跟班觀察，避開巖石夾層與裂隙，預防巖石從這些薄弱面飛出。

②爆破抵抗線朝向無建筑物的空曠地帶。

③選擇合理的單位耗藥量。

④處理好有水孔，加強堵塞，保證良好的堵塞質量。

⑤施工時根據爆區與需保護物的距離合理選擇覆蓋層數。重要位置爆破時進行六層全覆蓋，覆蓋邊界應超出爆破體邊界1.5m以上。

（7）做好盲炮處理。

7 結束語

在周邊建筑物密集的情況下，與普通爆破相比，采用淺眼臺階微差控制爆破技術，它可以有效減少對周邊建筑物造成的損害，避免了爆破過程中與地方百姓可能產生的民事糾紛，而且與采用鑿巖機破碎巖石相比，提高了開挖工效，縮短了施工工期，極大地降低了工程施工成本。施工中通過不斷優化爆破參數，加強爆破安全、技術措施控制，可以將爆破有害效應（爆破地震波、爆破沖擊波、個別飛石等）控制在安全范圍內，獲得了很好的爆破效果，為今后的爆破施工積累了寶貴的經驗。

[1]劉殿中.《工程爆破實用手冊》[M].北京：冶金工業出版社，1999.

[2]《爆破安全規程》（GB6722-2003）[S].北京：中國標準出版社，2004.

[3]楊文淵.《工程爆破常用數據手冊》[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]來俊祿.土石方控制爆破技術在復雜環境條件下的應用[J].福建建筑，2010，139（01）.

[5]郝 銳.復雜環境下石方控制爆破施工技術[J].廣東交通職業技術學院學報，2010，6（2）.

U415

A

2095-2066（2016）05-0188-03

2016-2-1