高陡路塹巖質邊坡爆破關鍵技術的探討

吳振華

寧德市蕉城宏鑫交通工程投資有限公司，福建 寧德 352000

1 工程概況

項目位于福建省寧德市規劃中心城區內，施工道路兼做城市主干道，起點位于漳灣小歲嶼碼頭，終點至沈海高速連接線（接東僑段），需爆破的位置為k320+000～k320+560，開挖深度為5～24m，屬于高陡路塹巖質邊坡。施工內容包括山體清表、上山道路修筑、爆破開挖、石方解小、挖裝、運輸、拋填，擬采用淺孔松動控制爆破。山體現有標高+37.2m，道路路基設計標高約為+5.2 m。爆破施工高度約為32.0m，共分為4個臺階，每個臺階高度約8 m。經測算，爆破區面積為12000m2，總開山方量約為31.9萬m3。

現場周圍環境情況：東面距離306省道（疏港路）0 m，距離10KV高壓電線桿40 m，距離圍墻28 m，距離港務局大門51 m，離中交二航局項目部約60m，距港務局停車場80 m；距港務局辦公樓120 m；西面為山體；南面距離土地廟0m(在紅線范圍內待拆遷)，離明達爆破公司項目部活動板房80 m；北面距離福建銀泰工貿實業有限公司水泥罐240 m；上空和地下均無保護對象；礦區邊緣周圍100m范圍內無居民集中區、大型養殖場及其它重要設施。但120m處有港務公司辦公大樓。

2 爆破方案關鍵技術

2.1 爆破等級確定

本工程設計單次爆破規模為復雜環境深孔爆破小于2.5t，根據《爆破安全規程》（GB6722-2014）［1］，本次爆破工程的類別、級別取巖土爆破B級。

2.2 施工難點分析

工程環境復雜，距需要保護的對象多且近，兩條高壓線路從爆破區域南面穿過，與疏港路緊鄰，防爆破震動和防飛石壓力大，需采取相應的安全技術措施，確保被保護對象不受任何傷害。

2.3 爆破方案選擇

本工程總體爆破施工方案為：山體開挖區域與邊坡分別采用淺孔松動控制爆破與光面爆破。兩者均采用Φ90mm淺孔松動控制爆破區域的爆破作業，設計臺階高度8m。因考慮爆破振動對周邊建（構）筑物及爆破后產生的滾石對疏港路影響，開挖區域分兩個高度為4m的臺階實施爆破作業，邊坡臺階施工高度仍為8m，邊坡施工需結合光面爆破作業以及中等深度孔洞和深度孔洞爆破作業。

2.4 爆破有關參數選定

2.4.1 淺孔松動控制有關參數

現場邊坡臺階高度取值為H=4.0m，孔徑D=90mm，底盤最小抵抗線W1=2.4～2.6m（節理裂隙發育者取大值，反之取小值），超鉆h=1.0m，最深垂孔L=H＋h＝5.0m，孔距a=2.6～2.8m（節理裂隙發育者取大值，反之取小值），排距b=2.2～2.4m，炸藥單耗為前排暫按q=0.3kg/m3，后各排暫按q=0.4kg/m3確定，最大單孔藥量為首排炮孔Q1=qWlaH=0.3×2.4×2.6×4=7.4kg，后排炮孔Q2=qabH=0.4×2.6×2.4×4=10.0kg，填塞長度LT≧3m，延期時間Δt=25ms，鉆孔的安全距離B ≧2.5m。

藥孔布置情況為邊孔采用斜孔，主炮孔采用垂孔。

2.4.2 淺孔爆破參數及起爆設計

2.4.2.1 爆破參數

鉆孔設計具體情況為：直徑選定為40mm，炮孔形狀設定為平面圖形呈矩型，采取垂直鉆孔方式，起爆計劃選擇直徑為32mm的乳化炸藥，臺階高度和鉆孔深度等爆破參數經反復設計和驗算，取值情況如表1。

表1 淺孔爆破參數表

2.4.2.2 起爆網路與起爆順序

對淺孔爆破的起爆網路，結合現場情況、爆破振動的大小，采用孔內微差延時起爆網路，形成2孔一響起爆網路，達到降低振動、改善爆破質量、提高爆破效果的目的。2孔一響起爆網路如圖1所示。單段最大裝藥量為3.4kg，單次起爆總藥量控制在50kg以下。

圖1 2孔一響起爆網路示意圖

2.4.3 深孔爆破參數及起爆設計

2.4.3.1 爆破參數

鉆孔大小為直徑d選定為90mm，原理和過程同淺孔爆破，參數如表2所示。

表2 深孔爆破參數

2.4.3.2 起爆網路與起爆順序

結合爆破振動大小情況，并根據現場地形地質以及巖質邊坡等具體情況，深孔起爆網路決定選擇在孔洞外邊通過延長時間進行逐孔起爆的網路路線，孔間使用低段位非電雷管串聯，孔內使用高段位非電雷管，形成逐孔起爆網路，達到提高爆破效果、改善爆破質量、降低振動的目的，逐孔起爆網路如圖2所示。

圖2 單孔單段起爆順序

2.4.4 光面爆破參數及起爆設計

2.4.4.1 參數選定

根據施工現場高陡路塹邊坡的特點，為控制邊坡的修整工作，以及確保在開挖過程中巖質邊坡的平整和穩定性能，邊坡開挖采用光面爆破技術，光面孔按設計邊坡角度53°，沿邊坡輪廓線布置，光面爆破技術參數如表3。

表3 光面爆破參數表

2.4.4.2 裝藥設計

邊坡光面孔洞決定選用采用不耦合間隔的裝藥方式，裝藥空間結構采取三段裝藥形式，具體結構為下邊1m范圍內是增強裝藥段，上邊1.5m范圍內是減弱裝藥段，中間范圍是正常裝藥段。孔洞內安放的炸藥選定為通過導爆索與竹片一起綁扎直徑為32mm的乳化炸藥包。

2.4.4.3 起爆網路與起爆順序

光面爆破的起爆網路，采用孔外延時起爆網路，主爆孔孔內使用高段位13段位非電雷管，光爆孔則將每3～4個孔聯結在一起使用高段位15段位非電雷管，孔間與孔外排間分別使用3段非電雷管與5段雷管，形成3～4孔一響起爆網路，可以提高爆破效果、優化爆破質量、減小振動。在起爆網路中，采用非電毫秒雷管孔外、孔內微差相結合，其具體的間隔時間經驗算確定如下：主孔的爆破間隔時間范圍在25～110ms之間；如果主孔和光面孔一同爆破，原則確定為主孔先于光面孔爆破，同時起爆的間隔時間范圍不得超過75～150ms這一控制值。主炮孔與光爆孔的起爆順序為主炮孔先爆破，光爆孔后爆破。

3 爆破有害效應和安全距離評估

3.1 有害效應評估

本項目作業過程中產生的災害主要有產生爆破空氣沖擊波、個別飛石、地震波，導致有毒有害氣體流出，及影響相關道路上的交通并導致其交通中斷。

3.2 安全距離驗算與評估

3.2.1 安全距離驗算

根據現場周圍具體環境情況，本次爆破的振動安全允許距離Rd根據公式（1）進行驗算：

式中：Qmax——最大一段起爆藥量（kg）；K——計算系數，取K=200；

α——衰減系數，取α=1.50；V——爆破地震波速度cm/s；Rd——爆破地震波安全距離（m）

現場爆破施工時，應根據周邊實際環境情況確定和設計單次爆破最大一段的起爆藥量，并核算最大一段起爆藥量，確定警戒范圍。臨近不同的建（構）筑物進行爆破時，按上式核定單段藥量。根據被保護對象的不同，及與被保護對象之間的安全距離，有效控制單段最大起爆量。每次爆破中，爆破振動安全距離均應滿足《爆破安全規程》GB6722-2014的有關規定［1］。

3.2.2 個別飛石安全評估

現場爆破時產生的個別飛石，其需要保證的安全距離Rf按公式（2）計算：

式中：RF——飛石安全距離（m）；n——爆破作用指數，取值為0.75；

W——最小抵抗線，取值為3.5m；KF——安全系數，取值為1.3。

本項目選定的中等深度孔洞和深孔在爆破施工中產生的個別飛石，其所需的安全距離經驗算為：RF=20n2WKF(m)=20×0.752×3.5×1.3=51.2m<200m，因此，本設計只要嚴格按照松動控制爆破作業，加強堵塞，可將爆破飛石控制在50m范圍內，符合安全規程要求。

4 安全防護措施

由于爆破施工現場地質條件復雜，并且現場附近有已建道路，即使采用了控制爆破技術，爆破作業時產生爆破飛石、滾石的現象也難以避免；對于一些特殊炮孔，若鉆孔位置有偏差，則容易因堵塞不良、抵抗線量測不準、爆體含軟硬夾層、抵抗線變化等原因造成飛石危害。因此，在爆區東側靠近港務公司圍墻處搭設防護排架加強防護，對臨近建筑采用雙排鋼管排架防護措施，在疏港路設置隔離擋墻，爆區用炮被覆蓋，確保疏港路的暢通及被保護建（構）筑物的安全。

5 結束語

通過對疏港路（蕉城段）需爆破區域的現場周圍環境進行詳細調研，分析本次爆破施工存在的難點和重點，依據相關的爆破規程和制度，通過多角度地分析和探討本次項目的關鍵爆破技術，結合實際情況確定本次爆破的具體參數與設計方案。隨著本項目在計劃工期內圓滿完成爆破任務，充分證明本次道路高陡路塹巖質邊坡的爆破關鍵技術是行之有效，可為日后同類工程項目提供參考依據和借鑒價值。