城市復雜環境石方精細快速爆破挖運施工技術與應用

李友軍，肖婷，汪惠真

(1.廣東中人集團建設有限公司，廣東 廣州 510515；2.廣東中人巖土工程有限公司，廣東 廣州 510515)

隨著我國基礎設施和基礎工業建設事業的不斷推進，城市范圍內石方開挖量逐年加大，受城市建設復雜環境、工程項目進度要求、施工安全等因素影響，城市石方爆破面臨開挖工程量大、工期緊、對爆破控制要求嚴格等問題[1?5]。對于城市復雜環境下石方挖運工程，采用中深孔爆破為主、淺孔控制爆破為輔，數碼雷管微差控制起爆網路的精細化爆破工藝，采用多點、多區域作業，多臺階、循環道路的運輸方式，很好地解決了城市石方挖運工程周邊環境復雜、開挖工程量大、工期緊、對爆破控制要求嚴格等突出問題，實現城市復雜環境下石方的快速挖運。

1 石方精細快速爆破挖運施工技術原理

城市復雜環境下石方挖運施工中，靠近建筑物區域進行淺眼控制爆破，以減小爆破施工對周邊環境影響，并為后續中深孔爆破開辟自由面；通過爆破參數優化和爆破網路適配性調整，采用數碼電子雷管微差控制逐孔起爆網路，提高爆破的精細化程度；將施工區域劃分為多塊爆破區域，實現多點、多區域同時或間隔施工作業，保證石方開挖、運輸的連續性；考慮路網交通特性，為優化運輸路徑，采用多臺階、循環道路的運輸方式，實現運輸時間最優化。

1.1 石方精細快速爆破

采用中深孔爆破為主、淺孔控制爆破為輔的爆破工藝，其中靠近建筑區域采用淺孔臺階控制爆破，以便為后續中深孔爆破開辟自由面，減小對周邊建筑物的影響，提高了大方量石方的爆破開挖效率；采用數碼電子雷管微差控制逐孔起爆網路，確保了孔間、排間延時時間準確性，避免同段別雷管爆破藥量疊加，有效減少爆破振動對周邊環境影響；根據理論計算數據和經驗數據綜合分析結果，進行數碼電子雷管起爆網路延時時間設置（每孔延時時間35 ms），確保了爆破拋擲方向的準確性，提高有效拋擲率，增加石方塊度均勻性，實現與機械裝運的匹配性，提高了裝運效率和爆破的精細化程度。

1.2 多點、多區域作業

根據現場石方工程量的實際特征，將施工區域立體上劃分為3 個臺階，每個臺階平面將整個爆破作業區域均衡劃分為3 個以上的獨立作業區域，將所有作業區域分別標記為已爆區、待爆區、準備區。實時根據現場實際裝運情況，靈活布置作業區域的分布。即根據已爆區石方運輸情況，制定詳細爆破施工和運輸計劃安排，靈活布置待爆區、準備區，其中待爆區、準備區包含一個或多個作業點、作業區域，進行多點、多區域同時或間隔施工作業，保證準備作業、石方爆破開挖、運輸等工序的連續性和工程快速施工。

1.3 多臺階、循環道路的運輸路徑

考慮路網交通特性中道路類型、道路幾何特性、社會車輛干擾等影響因素，進行運輸路徑優化。考慮路徑優化結果和現場實際情況，采用多臺階、循環道路的運輸方式。施工區域立體上劃分為3 個臺階，每個臺階建立環形的運輸道路，上下臺階間設置2 條聯通線路，不同臺階聯通線路均衡交錯布置，保證運輸暢通性；制定詳細運輸計劃，根據“三一”原則（一車裝車、一車等待、一系列車運輸），保證車輛安排，實現石方裝運的連續性，提高運輸效率，實現運輸時間最優化。

2 工程應用

某項目土石方爆破開挖工程石方量約130 萬m3，距離爆破作業區域最近21.5 m，東面南部為上頭塘村，距離爆破作業區域最近210.0 m。南面為濱江大道，距離爆破作業區域最近50.0 m。西面北側部臨近一住宅區，距離爆破作業區域最近約150.0 m，西面南側部分為空地，距離200 m 內為新建設學校工地。北面臨近一在建工程，距離爆破作業區域最近20.0 m，爆破作業最近空地超過250.0 m；北臨某城市大道，距離爆破作業區域最近210.0 m。地面設計平面高差20.0～58.0 m，地面起伏比較大。本工程土方量大，工期緊，周邊環境復雜，石方運輸受社會交通影響較大。

3 設計方案

3.1 區域劃分

根據多點、多區域作業劃分的方法，施工區域劃分如圖1 所示。

圖1 區域劃分平面示意

3.2 運輸路徑

考慮路網交通特性中道路類型、道路幾何特性、社會車輛干擾等影響因素，進行運輸路徑優化。采用多臺階、循環道路的運輸方式。施工區域立體上劃分為3 個臺階，每個臺階建立環形的運輸道路，上下臺階間設置2 條聯通線路，裝運實現一車裝車、一車等待、一系列車運輸。如圖2、圖3 所示。

圖2 環形運輸路線

圖3 “三一”原則實際裝運

3.3 炮孔布置

采用潛孔鉆機，臺階爆破炮孔一般情況下垂直布放，平面布置成梅花型。其中，淺孔爆破炮孔直徑d=38～42 mm，中深孔爆破炮孔直徑為76 mm。如圖4 所示。

圖4 炮孔布置

3.4 爆破參數

離重要建構筑物30～50 m 內巖體采用淺眼控制爆破方法，離重要建構筑物大于50 m 巖體采用深孔臺階控制爆破方法。與以往爆破經驗數據對比分析，經適配性優化，得出本次相應爆破參數，見表1。

表1 優化的標準爆破主要參數

3.5 起爆網路

采用數碼電子雷管微差控制逐孔起爆網路，根據理論計算數據和經驗數據綜合分析結果，進行數碼電子雷管起爆網路延時時間設置（每孔延時時間35 ms），同一分層采用逐孔起爆形式，根據現場情況，可多個分層石方一同爆破。

3.6 安全措施

（1）裝藥時保證炮孔的堵塞長度和質量，裝藥結束后，先在每個炮孔上壓一個沙袋，然后在沙袋上方分別壓鐵皮和若干沙包，控制飛石的方向和距離；

（2）需要特殊保護建構筑物，在需保護物前5～10 m 處，用竹桿或建筑用腳手架架設安全保護屏障，即在搭防護架爆破方向一側架設雙層建筑用防護網，兩側用鐵絲打樁拉住。

4 爆破效果

爆破后，爆破拋擲方向準確，有效拋擲率提高，石方塊度均勻性良好，提高了裝運效率，周圍爆破振動、飛石、沖擊波等次生災害對周邊環境沒有影響，整體爆破效果良好。

據測算，較其他類似工程相比，采用該技術進度快，可靠性強，工期明顯提前30 d 左右，施工成本節約105 萬元，創造綜合經濟效益約350 萬元。

5 結語

本技術為城市復雜環境石方精細快速爆破挖運工程提供了一種新的施工工藝，為城市復雜環境石方精細快速爆破挖運施工工藝發展提供了技術支持，實現了城市復雜環境中石方爆破精細快速開挖，為建設單位創造了良好的經濟價值，可為其他類似工程的實施提供較好的借鑒作用。