巖溶區中深孔臺階控制爆破施工技術研究

樊治紅 李 東 朱文軍

（中交公路養護工程技術有限公司，北京 100038）

0 引言

爆破施工所引起的振動有可能嚴重影響鄰近建筑物的安全和居民的正常生活，是施工過程關注的重要問題[1]。合理的制定爆破施工方案，是確保爆破生產工作安全進行的關鍵。隨著區域經濟的快速發展，大量的市政基礎設施建設爆破開挖面臨的環境條件日趨復雜，施工中稍有疏忽就會造成巨大的不良社會影響和不可估量的經濟損失[2]。目前爆破技術已經廣泛應用于石質淺灘整治[3]、高速公路土石方開挖[4]、采空區處理[5]以及巖石隧道開挖工程[6]中。本文以梧州臨港經濟區簡一配套基礎設施工程為例，探討巖溶區中深孔臺階控制爆破施工技術的效果與安全問題。

1 工程背景

本項目“簡一大理石”場地爆破平整工程位于梧州臨港經濟區內，進港大道東側。場地平整面積923.9畝，其中原料倉場地平整面積360畝，整體設計標高為70m；生產車間場地平整面積563.9畝，整體設計標高64m。場地平整工程東側、南側鄰山，需進行邊坡修整及爆破施工。

爆破區場地地表泥土已剝離，出露的主要為溶蝕-堆積殘丘平原地貌，與巖溶中等發育區存在重疊區域，不良地質主要有軟土、巖溶、膨脹土，屬于巖溶中等發育區。膨脹土主要為碳酸鹽巖的殘積黏土層，主要巖石為麻粒巖、片麻巖等，強度較低，結構構造簡單，易于風化，人工機械難于作業，需實施爆破作業。

2 場地平整爆破技術方案

2.1 爆破方案的選擇

爆破施工過程中會產生較大的粉塵和噪音，嚴重影響周圍的環境，需要對整個爆破過程進行嚴格的把控。同時，整個施工過程進行嚴格的組織計劃，及時配備好施工人員及設備，采用先進的爆破技術，以達到確保工期，提高施工質量的目的。爆破區域地質結構和構造簡單，斷層和裂隙等斷裂構造不發育，巖體整體性較好。為了保障施工安全、便于爆破施工、方便巖石運輸，自上而下分臺階進行爆破，機械裝車（大塊石采用液壓錘破碎），自卸車外運。此工程爆破環境較為簡單，為了保證保護對象的安全，需要合理的選擇爆破自由面，控制飛石飛散方向，降低爆破風險；同時，要嚴格控制單段起爆藥量，減小爆破振動的危害，提高爆破質量。總而言之，該爆破工程項目采用中深孔臺階控制爆破法、數碼電子雷管微差延時起爆技術。

2.2 爆破參數的選取

經過現場踏勘，待爆巖體開挖高度約60m左右，考慮施工工期較緊，盡量減少打孔裝藥次數，考慮采用中深孔臺階爆破技術進行施工，但由于爆破作業區離受保護對象相對較遠，在嚴格控制單孔、單段藥量能保證受保護對象的安全前提下，設計最大臺階高度為15 m，分四層爆破開挖，且按照圖1所示的“大孔徑（115mm，裝90mm藥卷）梅花形布孔，相對縮小孔網參數（4×4.5）m”中深孔松動爆破法、數碼電子雷管逐孔起爆技術實施爆破，為了防止留有根底，炮孔超鉆深度約為1.0～1.5m。

2.3 爆破施工流程及技術方法

針對本工程區域地質特點，按照鉆孔→裝藥→爆破→效果及質量評價→調整爆破參數的一般程序制定了如下施工流程及技術方法。

（1）施工準備及鉆孔。

先對進行爆破作業的區域進行清理，然后嚴格按照爆破設計進行孔位測量，孔位布置時前排孔的抵抗線位置應保持在合理大小。抵抗線位置偏大時，整體爆破效果及質量將受到很大的影響；抵抗線位置偏小時，爆破孔會因為狹小空間的爆破造成炮孔拋擲，嚴重影響施工安全。為保證鉆孔裝置的施工安全，鉆孔的中心邊距應大于2m。

鉆孔施工時，鉆孔的位置、直徑、深度、炮孔的傾斜角度必須依據設計采用，且鉆機不適合在非平坦區域進行施工作業。為防止爆破施工過程中堵塞炮孔，需及時對炮孔周圍的爆破碎屑進行清理。當炮孔有不穩定段存在時，需要及時對該段進行加固處理，以免形成較大的喇叭狀孔口，影響后期的裝藥及爆破施工。

鉆孔完成后，應對孔徑、孔深進行測量，檢查炮孔深度和孔網參數；復核前排各炮孔的抵抗線；查看孔中含水情況。

（2）移交爆破區、進行炸藥計算。

將待爆破區域的人員及機械撤離后，移交爆破區給爆破作業人員管轄。雙方應進行驗孔，清點、自檢并交付鉆孔數量、深度及清單，以便于進行炸藥和雷管的詳細計算。

（3）裝藥。

具體的裝藥順序如下：

①炸藥為筒狀乳化狀態，炸藥需要依次放入鉆孔內，放置炸藥時放置速度務必要慢；

②預估裝藥位置，裝藥位置應和炸藥量多少相關聯，當起爆藥包的實際位置滿足設計要求時，即可停止裝藥；

③用吊繩起吊起爆藥包，并將藥包依次放到孔內預先設計的位置，整個過程需要輕微、緩慢；

④繼續重復操作①；

⑤當爆破過程設計有兩個以上的起爆藥包時，則繼續不斷重復操作②～④；

⑥當裝藥量即將達到設計所需的裝藥量時，裝藥位置通過觀測炮棍上的刻度即可確定，為使最終的填塞長度達到設計的長度要求，整個放藥過程也需要依次逐節進行。

（4）填塞。

鉆孔內完成裝藥后，需要對鉆孔端口處進行一定的填塞工作。首先在鉆孔端口處放置填塞材料，使用炮棍進行輕壓、填塞。填塞過程需要保證填塞材料的密度，防止孔內填塞材料不密實情況的出現，為防止爆破導線破損后無法使用，導線需要一直處于松弛狀態；其次，需要按照設計長度進行填塞，填塞長度的改變或是不按照設計增加炸藥量都會對填塞效果有很大影響。

（5）聯接爆破網絡。

裝藥、堵塞完成后，由專人（起爆網路組）按照爆破設計進行網路連接，用絕緣膠布包好結頭，并進行仔細檢查，查看是否有漏接、錯接、少接現象，整個起爆網路是否暢通。網絡連好后，即可以對總電阻進行檢測，起爆條件為：總電阻與計算值相差需要保證小于8%且小于10Ω，同時電流量必須滿足設計要求。

（6）爆破防護。

按照爆破設計中的防護范圍、防護措施進行防護。在安全警戒范圍外設置醒目的警戒線和警示標識牌，在路口處安排警戒人員進行盯控。爆破后，嚴格按照規定的等待時間，檢查人員進入爆區檢查有無盲炮和其它不安全因素。對爆破過程中出現的盲炮或是危石情況應進行及時合理的處理，具體措施為：現場處理時提前在危險區域拉警戒線，以提醒現場人員注意安全；將爆破沒有用完的炸藥等危險品進行現場檢查核對，及時入庫；現場安全無誤的情況下，即可解除警戒線。

3.4 爆破效果及質量評價

爆破過程的詳細情況需在爆破結束后及時填寫，并總結成系統的爆破報告。爆破報告內容應該包含以下幾方面：爆破過程的安全分析，論證爆破設計合理與否，并對爆破過程出現的各種安全隱患進行總結記錄，提出合理的改進方法；與爆破前的監測報告進行對比后，展開一系列的爆破后的安全調查工作，對已經發生的事故如實進行報告，對存在安全隱患的地方進行危害程度分析，并進行安全狀況評估；對存在不足的地方進行思考，總結不足及后續需要改進的地方，并將爆破報告進行歸檔保存。

3 爆破施工組織設計

3.1 爆破技術準備

認真熟悉工程圖紙，待施工區域土方清理完成后，進行石方測量，與設計施工圖對照，進行爆破工程數量的進一步復核。

爆破過程的現場施工人員需提前經過一定的專業培訓后持證上崗，且需要遵守相關的《安全生產管理法》。現場操作過程需要遵守相應的規程規范，同時，民爆公司需要對現場爆破施工人員進行管理與監督，保證工人安全作業。

爆破施工務必按照約定的施工進度，且需提前安排好各項安全生產的人員及設備；依據現場施工的實際情況進行合理的安全生產分組，確定安全負責人，保證施工的各項技術資料與施工過程同步，同時保證技術交底的及時性；提前將各種安全生產的機械設備安放到指定位置，并將安全生產的措施做到位，以確保爆破施工安全進行。

3.2 爆破施工進度計劃

本工程總工期3個月，但在爆破施工過程中，仍需根據四種情況對施工進度進行調整：①業主或監理工程師有其他特殊要求時；②不良的天氣對施工進度影響較大時；③施工過程中的爆破作業面出現交叉作業時；④無法預見的其他外界因素嚴重影響施工進度時。

3.3 爆破安全技術措施

秉持著“安全第一、預防為主”的原則，爆破作業過程中需要提前制定安全技術措施，具體技術措施如下：嚴格執行國家《爆破安全規程》中規定的巖溶區爆破所需要的各種爆破器材的運輸、加工、檢測、管理及使用之后的銷毀工作操作規程；炮孔裝藥量、鉆孔的填塞長度及質量均按照相關的設計要求；爆破施工人員持證上崗，并在爆破區設置施工牌及安全警示線；用于起爆的藥包需要進行單獨存放，并由指定的爆破員對相關的起爆藥包進行加工；爆破的網絡電線接頭需要全部使用絕緣膠布進行包裹，且連接部分務必連接緊密；用于裝炮的木質長棍在安放起爆包時不可過大力度搗動，以免發生危險；爆破時間基本確定在11:30~12:30和17:30~18:30；爆破員需要對起爆藥包及起爆器材進行輕拿輕放；現場爆破人員需要穿非化纖材質的衣服，且不可隨身攜帶手機及對講機。

3.4 爆破有害效應分析與防護

爆破過程中產生的振動及飛石是主要危害。首先，為有效控制爆破振動并取得現場實測振動數據，可對爆破振動進行一系列的跟蹤監測，監測數據可以作為爆破的振動安全及控制效果的評價依據，并可用于完善后續的爆破施工設計；其次，為保證安全性，在距離滬昆高鐵沿線1000m 位置進行爆破時，一次起爆炸藥量不能超過240kg，被保護物可能產生危險的地帶需設置遮擋防護，采用直徑為48mm、高度大于10m的鋼管作為防護架，采取尺寸為40cm×40cm的雙層掛鐵絲網或者竹笆將被保護的物體進行全部遮擋保護；最后，按照圖2對爆破區域加強覆蓋防護，由下而上的鋪壓順序為：孔口處鋪壓一層沙袋→鋪滿一層竹笆或皮帶→鋪鐵絲網→鋪壓二層沙袋，沙袋鋪滿后需要進行壓實，竹笆、鐵絲網、皮帶等搭接長度務必大于20cm。

圖2 炮孔平面布置圖

圖2 覆蓋防護示意圖

3.5 爆破信號控制系統

考慮到本工程爆破區域較大，為確保爆破安全順利，設計了爆破信號控制系統。爆破前布置警戒范圍、警戒點，并公布于眾。施工時，具體警戒信號分如下三次:

（1）第一次信號：起爆15min前需要發出預警信號，以示意爆破警戒范圍內清理現場的工作開始進行；

（2）第二次信號：起爆前1min需要發出起爆信號，用于確認是否達到安全起爆條件，并提醒起爆人員及設備最終到位，指揮長在起爆信號發出后再次確認無誤即可下令起爆；

（3）第三次信號：爆破完成安全檢查后需要發出解除警戒的信號，用于等到安全時間過后，人員進入現場檢查安全后發出。信號需經指揮長同意后方可發出，信號發出之前爆破警戒范圍內不可有非作業人員進入。

4 結束語

本文以“簡一大理石”場地爆破平整工程為例，對爆破的施工方案和安全措施進行了詳細的研究，得出以下結論：

（1）巖溶區中深孔臺階控制爆破施工方案總體是可行的，達到了高效，簡潔，快速施工的效果。

（2）巖溶區爆破施工方案嚴格按照相關規范進行了設計，采用鉆孔、裝藥、爆破、效果及質量評價，然后再調整爆破參數的動態施工技術對成功實現場地爆破平整產生了積極作用。

（3）針對爆破產生振動和飛石的有害影響，設計了立面防護和加強覆蓋防護裝置，有力的確保了爆破施工的安全進行。