復雜環(huán)境下深路塹大面積石方控制爆破技術(shù)研究

宋海霞

(中鐵十四局集團第四工程有限公司 山東濟南 250002)

1 工程概況

濱海路蓬萊段公路工程位于蓬萊市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，設計為一級公路。標段內(nèi)線路起伏較大，高填深挖路段較多，其中紅石山路塹挖方段K45＋020～K45＋940段落920 m長度范圍內(nèi)開挖方量達67.3萬m3，其中石方開挖為63.9萬m3，最大開挖深度達24 m。該段落施工周邊環(huán)境復雜，線路兩側(cè)民房、養(yǎng)殖場、軍事設施等眾多，最近處距離民房僅為10 m。同時該項目工期緊，且此段落為填方段落主要的料源地。如何安全、快速完成該段石方爆破開挖并完成石方的調(diào)配施工為本項目的重點和難點。

2 爆破技術(shù)方案選擇

因該線路為市政觀光道路，沿線周邊穿越村落等較多，線路周邊未實施拆遷的構(gòu)(建)筑物較多，有的構(gòu)(建)筑物緊鄰挖方區(qū)。為確保施工期間的安全及減少不必要的施工糾紛，需要對未實施拆遷的構(gòu)(建)筑物進行保護。

按照《爆破安全規(guī)程》[1](GB 6722-2014)相關(guān)規(guī)定，對各區(qū)域施工方案選擇如下:

(1)將挖方區(qū)域緊鄰民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物55 m范圍內(nèi)采用機械破碎。

(2)距離民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物55～105 m范圍內(nèi)主要采用淺孔控制爆破，輔助采用機械破碎的方法進行施工。

(3)距離民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物105～155 m范圍內(nèi)采用鉆孔直徑90 mm、開挖深度3～5 m逐孔起爆的方式進行施工。

(4)距離民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物155～200 m范圍內(nèi)采用深孔控制爆破，炮孔深度5～8 m。

(5)距離民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物200 m以上范圍采用深孔松動爆破，炮孔深度5～8 m。

3 爆破參數(shù)設計

3.1 淺孔爆破設計

距離民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物55～105 m范圍內(nèi)主要采用風槍淺孔控制爆破，輔助采用機械破碎的方法進行施工；距離民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物105～155 m范圍內(nèi)主要采用鉆孔直徑90 mm、開挖深度3～5 m逐孔起爆的方式進行潛孔鉆機淺孔爆破施工。為防止爆破對周圍民房和養(yǎng)殖場造成破壞，采用裝有土或沙的編織袋覆蓋炮孔，并覆蓋重型炮被。

3.1.1 風槍鉆機淺孔爆破設計參數(shù)

(1)爆破高度:H≤3 m；

(2)鉆眼直徑:D＝40 mm，采用YT28風槍垂直鉆眼，三角形布置；

(3)炮眼深度:L＝1.05 H；

(4)炮眼間距:a＝1.0～1.4 m；

(5)炮眼排距:b＝0.6～1.1 m；

(6)炮眼裝藥量:Q＝qabH，式中q為單位巖石用藥量，取0.38～0.43 kg/m3，可根據(jù)情況進行調(diào)整。

對于孔深小于3 m的炮孔采用風槍進行鉆孔，具體淺孔爆破設計參數(shù)見表1。

表1 風槍淺孔爆破設計參數(shù)

3.1.2 潛孔鉆機淺孔爆破設計參數(shù)

(1)爆破高度:H＝3～5 m；

(2)鉆眼直徑:D＝90 mm，垂直鉆眼，三角形布置；

(3)炮眼深度:L＝1.1 H；

(4)炮眼間距:a＝2.5～3.5 m；

(5)炮眼排距；b＝2～2.5 m；

(6)炮眼裝藥:Q＝qabH，q取 0.38～0.42 kg/m3，可根據(jù)巖石硬度情況進行調(diào)整。

深度3～5 m的炮孔在鉆孔時采用潛孔鉆機鉆孔，爆破參數(shù)見表2。

表2 潛孔鉆機淺孔爆破設計參數(shù)

3.1.3 淺孔爆破炮眼布置

淺孔爆破一次3排炮孔，炮眼布置平面見圖1。

3.1.4 淺孔爆破裝藥結(jié)構(gòu)

采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)[2]，孔深小于5 m時炸藥品種為硝銨類炸藥。爆破采用正向起爆法(即將炸藥裝在炮孔底部進行起爆)，每個炮孔布置1發(fā)非電毫秒雷管并按照設計的藥量進行藥卷裝入，方向為先從炮孔底部開始裝藥，依次到孔口方向。炸藥裝填完畢后用炮泥逐層堵塞，炮泥的材質(zhì)宜選用略微潮濕的黃泥。連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 炮孔平面布置

圖2 連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)

3.1.5 爆破器材

炸藥選用乳化炸藥或硝銨類炸藥；雷管為非電導爆管毫秒雷管；其他材料有導爆管、激發(fā)槍、起爆器等。

3.1.6 淺孔爆破起爆網(wǎng)路

為防止個別飛石與減振，采用“同列同段孔外等間隔控制微差”起爆，第一、第二、第三列孔內(nèi)段采用高段位，孔外非電雷管采用3或4段連接(見圖3)，比如第一列為8段250 ms、第二列為9段310 ms、第三列為10段380 ms，孔外用3段50 ms。

圖3 同列同段孔起爆網(wǎng)路

3.2 深孔控制爆破設計

距離民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物155 m以上范圍內(nèi)主要采用深孔控制爆破[3]，輔助采用機械破碎的方法進行施工。采用裝有土或沙的編織袋覆蓋炮孔，并覆蓋重型炮被。

3.2.1 深孔控制爆破參數(shù)

炸藥量Q＝qabH

式中，Q為炸藥量(kg)；q為炸藥單耗，取值范圍0.40～0.45(kg/m3)；a為孔距(m)；b為排距(m)；H為臺階高度(m)。具體深孔控制爆破相關(guān)施工參數(shù)設計見表3。

表3 深孔控制爆破參數(shù)

3.2.2 深孔控制爆破炮眼布置

一般情況下一次爆破布置3～5排炮孔，在距建筑物最遠端一次爆破控制在8排之內(nèi)。隨著距建筑物越來越近，逐漸變化到一次爆破布置3排炮孔。

3.2.3 深孔控制爆破裝藥結(jié)構(gòu)

采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)[4]，爆破采用正向起爆法(即將炸藥裝在炮孔底部進行起爆)，每個炮孔布置1發(fā)非電毫秒雷管并按照設計的藥量裝入藥卷，炸藥為硝銨類炸藥，先從炮孔底部開始裝藥，然后依次到孔口方向。炸藥裝填完畢后用炮泥進行逐層堵塞，炮泥的材質(zhì)宜選用略微潮濕的黃泥。

3.2.4 爆破器材

炸藥為硝銨類炸藥；雷管采用非電毫秒導爆管雷管，孔內(nèi)用高段位、孔外用低段位雷管。

3.2.5 深孔爆破起爆網(wǎng)路

為防止個別飛石與減振，采用“同列同段孔外等間隔控制微差”起爆網(wǎng)路[5]，孔內(nèi)第一、第二、第三采用高段位，孔外非電雷管采用3或4段連接，見圖4。

圖4 炮孔布置平面

3.3 深孔松動爆破設計

距離民房和養(yǎng)殖場等構(gòu)(建)筑物200 m以上范圍主要采用深孔松動爆破，輔助采用機械破碎的方法進行施工，同一個雷管起爆的炮孔個數(shù)受最大單段藥量控制[6]，在單段起爆藥量不超過安全計算的藥量時，可以多孔同時起爆。因離建筑物等防震設施較遠，只需用編織袋裝土和沙覆蓋孔口。

3.3.1 深孔松動爆破參數(shù)

炸藥計算公式與深孔控制爆破一致，具體深孔松動爆破的相關(guān)施工參數(shù)[7]設計見表4。

表4 深孔松動爆破參數(shù)

3.3.2 深孔松動爆破炮眼布置

一般情況下一次爆破布置3～5排炮孔，在距建筑物最遠端一次爆破控制在8排之內(nèi)，隨著距建筑物越來越近，逐漸變化到一次爆破布置3排炮孔。因爆破區(qū)域離建筑物等防震設施較遠，只需進行簡單防護即可。

3.3.3 深孔松動爆破裝藥結(jié)構(gòu)

采用連續(xù)裝藥，爆破采用正向起爆法(即將炸藥裝在炮孔底部進行起爆)，每個炮孔布置1發(fā)非電毫秒雷管并按照設計的藥量[8]進行藥卷裝入。炸藥為硝銨類炸藥，裝入的方向為先從炮孔底部開始裝藥底，然后依次到孔口方向。炸藥裝填完畢后用炮泥進行逐層堵塞，炮泥的材質(zhì)宜選用略微潮濕的黃泥。

3.3.4 爆破器材

炸藥為硝銨類炸藥；雷管采用非電毫秒導爆管雷管，孔內(nèi)用高段位、孔外用低段位雷管。

3.3.5 深孔松動爆破起爆網(wǎng)路

為防止個別飛石與減振，采用“同列同段孔外等間隔控制微差”起爆網(wǎng)路。

第一、二、三列非電毫秒雷管段別可以一致也可以不一致，以單段起爆藥量不超過安全計算的藥量為準。孔內(nèi)采用高段位，孔外非電雷管采用3或4段連接，比如第一、二、三列均為8段250 ms或者第一、二列均為8段250 ms，第三列為9段310 ms，孔外用3段50 ms均可，以單段起爆藥量不超過安全計算的藥量為準。

4 鉆爆作業(yè)施工工藝

(1)清理作業(yè)面

鉆爆前應先對作業(yè)面上雜物進行清理，一般采用人工進行清理。清理完畢后才能進行后續(xù)的鉆孔作業(yè)[9]。

(2)測量布孔

鉆孔前應由測量人員進行放孔作業(yè)，即按照爆破設計圖將炮孔的具體位置在作業(yè)面上進行標記，每個炮孔的偏差應控制在50 mm范圍內(nèi)。

(3)鉆孔

布孔完成后作業(yè)人員根據(jù)標出的炮孔位置進行鉆眼作業(yè)。鉆孔的深度和方向要符合規(guī)范和設計要求，炮孔位置及深度偏差控制在50 mm范圍內(nèi)，角度偏差控制在1°范圍內(nèi)。

(4)檢查清孔

鉆孔完成后，對鉆孔質(zhì)量進行檢查，發(fā)現(xiàn)有錯鉆、漏鉆的炮孔必須重鉆。所有鉆孔合格后進行清孔作業(yè)，用高壓風管將炮孔內(nèi)的虛渣和積水清理干凈。

(5)核算藥量

清孔完成后現(xiàn)場爆破人員根據(jù)鉆孔的相關(guān)情況和地質(zhì)情況對爆破的設計炸藥量進行調(diào)整，并記錄藥量。

(6)裝藥堵塞

根據(jù)設計的裝藥量(調(diào)整后)進行雷管和炸藥的裝填工作[10]。炸藥裝填完畢后用炮泥進行逐層堵塞，炮泥的材質(zhì)宜選用略微潮濕的黃泥，炮孔堵塞應符合設計要求。

(7)連接網(wǎng)絡

爆破人員按要求進行爆破網(wǎng)絡連接，安排專人進行檢查，以防漏接和錯接。

(8)安全警戒

爆破前要做好相關(guān)人員和設備的撤離工作，警戒距離200 m，警戒范圍不允許留有人員和設備[11]。各警戒點之間要相互通視，路口用警戒繩封路，夜間用紅色警戒燈。

(9)起爆

按規(guī)定提前向公安部門報送爆破作業(yè)配合通知單，配合單位人員在規(guī)定的時間到達現(xiàn)場方可進行作業(yè)。爆破應在確認警戒完成后完成起爆。

(10)爆后檢查處理

完成爆破并達到規(guī)定時間后，由爆破技術(shù)人員進入現(xiàn)場進行檢查[12]，確認現(xiàn)場安全后解除警戒，若發(fā)現(xiàn)盲炮則需要按照《爆破安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定進行處理。

(11)清渣

進行現(xiàn)場清渣，個別難清理區(qū)域用風鎬或破碎錘配合。

(12)動態(tài)分析調(diào)整

每次爆破完成后需要對現(xiàn)場的爆破情況進行查驗，針對爆破的效果對其參數(shù)做動態(tài)調(diào)整。現(xiàn)場爆破效果見圖5。

圖5 現(xiàn)場爆破效果

5 結(jié)束語

通過實踐，采用上述爆破技術(shù)方案完全能夠滿足現(xiàn)場施工安全和進度需要，能夠快速高效地進行開挖施工，較好地解決了復雜環(huán)境條件下大面積、深路塹的集中爆破開挖施工問題，具有一定的推廣價值。