巖溶區(qū)中深孔臺(tái)階控制爆破施工技術(shù)研究

樊治紅 李 東 朱文軍

（中交公路養(yǎng)護(hù)工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

0 引言

爆破施工所引起的振動(dòng)有可能嚴(yán)重影響鄰近建筑物的安全和居民的正常生活，是施工過(guò)程關(guān)注的重要問(wèn)題[1]。合理的制定爆破施工方案，是確保爆破生產(chǎn)工作安全進(jìn)行的關(guān)鍵。隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量的市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)爆破開(kāi)挖面臨的環(huán)境條件日趨復(fù)雜，施工中稍有疏忽就會(huì)造成巨大的不良社會(huì)影響和不可估量的經(jīng)濟(jì)損失[2]。目前爆破技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石質(zhì)淺灘整治[3]、高速公路土石方開(kāi)挖[4]、采空區(qū)處理[5]以及巖石隧道開(kāi)挖工程[6]中。本文以梧州臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)簡(jiǎn)一配套基礎(chǔ)設(shè)施工程為例，探討巖溶區(qū)中深孔臺(tái)階控制爆破施工技術(shù)的效果與安全問(wèn)題。

1 工程背景

本項(xiàng)目“簡(jiǎn)一大理石”場(chǎng)地爆破平整工程位于梧州臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)，進(jìn)港大道東側(cè)。場(chǎng)地平整面積923.9畝，其中原料倉(cāng)場(chǎng)地平整面積360畝，整體設(shè)計(jì)標(biāo)高為70m；生產(chǎn)車間場(chǎng)地平整面積563.9畝，整體設(shè)計(jì)標(biāo)高64m。場(chǎng)地平整工程?hào)|側(cè)、南側(cè)鄰山，需進(jìn)行邊坡修整及爆破施工。

爆破區(qū)場(chǎng)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(fā)育區(qū)存在重疊區(qū)域，不良地質(zhì)主要有軟土、巖溶、膨脹土，屬于巖溶中等發(fā)育區(qū)。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(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于風(fēng)化，人工機(jī)械難于作業(yè)，需實(shí)施爆破作業(yè)。

2 場(chǎng)地平整爆破技術(shù)方案

2.1 爆破方案的選擇

爆破施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的粉塵和噪音，嚴(yán)重影響周圍的環(huán)境，需要對(duì)整個(gè)爆破過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的把控。同時(shí)，整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的組織計(jì)劃，及時(shí)配備好施工人員及設(shè)備，采用先進(jìn)的爆破技術(shù)，以達(dá)到確保工期，提高施工質(zhì)量的目的。爆破區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷層和裂隙等斷裂構(gòu)造不發(fā)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(yùn)輸，自上而下分臺(tái)階進(jìn)行爆破，機(jī)械裝車（大塊石采用液壓錘破碎），自卸車外運(yùn)。此工程爆破環(huán)境較為簡(jiǎn)單，為了保證保護(hù)對(duì)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(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，要嚴(yán)格控制單段起爆藥量，減小爆破振動(dòng)的危害，提高爆破質(zhì)量。總而言之，該爆破工程項(xiàng)目采用中深孔臺(tái)階控制爆破法、數(shù)碼電子雷管微差延時(shí)起爆技術(shù)。

2.2 爆破參數(shù)的選取

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，待爆巖體開(kāi)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(shù)，考慮采用中深孔臺(tái)階爆破技術(shù)進(jìn)行施工，但由于爆破作業(yè)區(qū)離受保護(hù)對(duì)象相對(duì)較遠(yuǎn)，在嚴(yán)格控制單孔、單段藥量能保證受保護(hù)對(duì)象的安全前提下，設(shè)計(jì)最大臺(tái)階高度為15 m，分四層爆破開(kāi)挖，且按照?qǐng)D1所示的“大孔徑（115mm，裝90mm藥卷）梅花形布孔，相對(duì)縮小孔網(wǎng)參數(shù)（4×4.5）m”中深孔松動(dòng)爆破法、數(shù)碼電子雷管逐孔起爆技術(shù)實(shí)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(shù)方法

針對(duì)本工程區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)，按照鉆孔→裝藥→爆破→效果及質(zhì)量評(píng)價(jià)→調(diào)整爆破參數(shù)的一般程序制定了如下施工流程及技術(shù)方法。

（1）施工準(zhǔn)備及鉆孔。

先對(duì)進(jìn)行爆破作業(yè)的區(qū)域進(jìn)行清理，然后嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行孔位測(cè)量，孔位布置時(shí)前排孔的抵抗線位置應(yīng)保持在合理大小。抵抗線位置偏大時(shí)，整體爆破效果及質(zhì)量將受到很大的影響；抵抗線位置偏小時(shí)，爆破孔會(huì)因?yàn)楠M小空間的爆破造成炮孔拋擲，嚴(yán)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(yīng)大于2m。

鉆孔施工時(shí)，鉆孔的位置、直徑、深度、炮孔的傾斜角度必須依據(jù)設(shè)計(jì)采用，且鉆機(jī)不適合在非平坦區(qū)域進(jìn)行施工作業(yè)。為防止爆破施工過(guò)程中堵塞炮孔，需及時(shí)對(duì)炮孔周圍的爆破碎屑進(jìn)行清理。當(dāng)炮孔有不穩(wěn)定段存在時(shí)，需要及時(shí)對(duì)該段進(jìn)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(yīng)對(duì)孔徑、孔深進(jìn)行測(cè)量，檢查炮孔深度和孔網(wǎng)參數(shù)；復(fù)核前排各炮孔的抵抗線；查看孔中含水情況。

（2）移交爆破區(qū)、進(jìn)行炸藥計(jì)算。

將待爆破區(qū)域的人員及機(jī)械撤離后，移交爆破區(qū)給爆破作業(yè)人員管轄。雙方應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)孔，清點(diǎn)、自檢并交付鉆孔數(shù)量、深度及清單，以便于進(jìn)行炸藥和雷管的詳細(xì)計(jì)算。

（3）裝藥。

具體的裝藥順序如下：

①炸藥為筒狀乳化狀態(tài)，炸藥需要依次放入鉆孔內(nèi)，放置炸藥時(shí)放置速度務(wù)必要慢；

②預(yù)估裝藥位置，裝藥位置應(yīng)和炸藥量多少相關(guān)聯(lián)，當(dāng)起爆藥包的實(shí)際位置滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，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(nèi)預(yù)先設(shè)計(jì)的位置，整個(gè)過(guò)程需要輕微、緩慢；

④繼續(xù)重復(fù)操作①；

⑤當(dāng)爆破過(guò)程設(shè)計(jì)有兩個(gè)以上的起爆藥包時(shí)，則繼續(xù)不斷重復(fù)操作②～④；

⑥當(dāng)裝藥量即將達(dá)到設(shè)計(jì)所需的裝藥量時(shí)，裝藥位置通過(guò)觀測(cè)炮棍上的刻度即可確定，為使最終的填塞長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度要求，整個(gè)放藥過(guò)程也需要依次逐節(jié)進(jìn)行。

（4）填塞。

鉆孔內(nèi)完成裝藥后，需要對(duì)鉆孔端口處進(jìn)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(jìn)行輕壓、填塞。填塞過(guò)程需要保證填塞材料的密度，防止孔內(nèi)填塞材料不密實(shí)情況的出現(xiàn)，為防止爆破導(dǎo)線破損后無(wú)法使用，導(dǎo)線需要一直處于松弛狀態(tài)；其次，需要按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行填塞，填塞長(zhǎng)度的改變或是不按照設(shè)計(jì)增加炸藥量都會(huì)對(duì)填塞效果有很大影響。

（5）聯(lián)接爆破網(wǎng)絡(luò)。

裝藥、堵塞完成后，由專人（起爆網(wǎng)路組）按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行網(wǎng)路連接，用絕緣膠布包好結(jié)頭，并進(jìn)行仔細(xì)檢查，查看是否有漏接、錯(cuò)接、少接現(xiàn)象，整個(gè)起爆網(wǎng)路是否暢通。網(wǎng)絡(luò)連好后，即可以對(duì)總電阻進(jìn)行檢測(cè)，起爆條件為：總電阻與計(jì)算值相差需要保證小于8%且小于10Ω，同時(shí)電流量必須滿足設(shè)計(jì)要求。

（6）爆破防護(hù)。

按照爆破設(shè)計(jì)中的防護(hù)范圍、防護(hù)措施進(jìn)行防護(hù)。在安全警戒范圍外設(shè)置醒目的警戒線和警示標(biāo)識(shí)牌，在路口處安排警戒人員進(jìn)行盯控。爆破后，嚴(yán)格按照規(guī)定的等待時(shí)間，檢查人員進(jìn)入爆區(qū)檢查有無(wú)盲炮和其它不安全因素。對(duì)爆破過(guò)程中出現(xiàn)的盲炮或是危石情況應(yīng)進(jìn)行及時(shí)合理的處理，具體措施為：現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)提前在危險(xiǎn)區(qū)域拉警戒線，以提醒現(xiàn)場(chǎng)人員注意安全；將爆破沒(méi)有用完的炸藥等危險(xiǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查核對(duì)，及時(shí)入庫(kù)；現(xiàn)場(chǎng)安全無(wú)誤的情況下，即可解除警戒線。

3.4 爆破效果及質(zhì)量評(píng)價(jià)

爆破過(guò)程的詳細(xì)情況需在爆破結(jié)束后及時(shí)填寫，并總結(jié)成系統(tǒng)的爆破報(bào)告。爆破報(bào)告內(nèi)容應(yīng)該包含以下幾方面：爆破過(guò)程的安全分析，論證爆破設(shè)計(jì)合理與否，并對(duì)爆破過(guò)程出現(xiàn)的各種安全隱患進(jìn)行總結(jié)記錄，提出合理的改進(jìn)方法；與爆破前的監(jiān)測(cè)報(bào)告進(jìn)行對(duì)比后，展開(kāi)一系列的爆破后的安全調(diào)查工作，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的事故如實(shí)進(jìn)行報(bào)告，對(duì)存在安全隱患的地方進(jìn)行危害程度分析，并進(jìn)行安全狀況評(píng)估；對(duì)存在不足的地方進(jìn)行思考，總結(jié)不足及后續(xù)需要改進(jìn)的地方，并將爆破報(bào)告進(jìn)行歸檔保存。

3 爆破施工組織設(shè)計(jì)

3.1 爆破技術(shù)準(zhǔn)備

認(rèn)真熟悉工程圖紙，待施工區(qū)域土方清理完成后，進(jìn)行石方測(cè)量，與設(shè)計(jì)施工圖對(duì)照，進(jìn)行爆破工程數(shù)量的進(jìn)一步復(fù)核。

爆破過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)施工人員需提前經(jīng)過(guò)一定的專業(yè)培訓(xùn)后持證上崗，且需要遵守相關(guān)的《安全生產(chǎn)管理法》。現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程需要遵守相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范，同時(shí)，民爆公司需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)爆破施工人員進(jìn)行管理與監(jiān)督，保證工人安全作業(yè)。

爆破施工務(wù)必按照約定的施工進(jìn)度，且需提前安排好各項(xiàng)安全生產(chǎn)的人員及設(shè)備；依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況進(jìn)行合理的安全生產(chǎn)分組，確定安全負(fù)責(zé)人，保證施工的各項(xiàng)技術(shù)資料與施工過(guò)程同步，同時(shí)保證技術(shù)交底的及時(shí)性；提前將各種安全生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備安放到指定位置，并將安全生產(chǎn)的措施做到位，以確保爆破施工安全進(jìn)行。

3.2 爆破施工進(jìn)度計(jì)劃

本工程總工期3個(gè)月，但在爆破施工過(guò)程中，仍需根據(jù)四種情況對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整：①業(yè)主或監(jiān)理工程師有其他特殊要求時(shí)；②不良的天氣對(duì)施工進(jìn)度影響較大時(shí)；③施工過(guò)程中的爆破作業(yè)面出現(xiàn)交叉作業(yè)時(shí)；④無(wú)法預(yù)見(jiàn)的其他外界因素嚴(yán)重影響施工進(jìn)度時(shí)。

3.3 爆破安全技術(shù)措施

秉持著“安全第一、預(yù)防為主”的原則，爆破作業(yè)過(guò)程中需要提前制定安全技術(shù)措施，具體技術(shù)措施如下：嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家《爆破安全規(guī)程》中規(guī)定的巖溶區(qū)爆破所需要的各種爆破器材的運(yùn)輸、加工、檢測(cè)、管理及使用之后的銷毀工作操作規(guī)程；炮孔裝藥量、鉆孔的填塞長(zhǎng)度及質(zhì)量均按照相關(guān)的設(shè)計(jì)要求；爆破施工人員持證上崗，并在爆破區(qū)設(shè)置施工牌及安全警示線；用于起爆的藥包需要進(jìn)行單獨(dú)存放，并由指定的爆破員對(duì)相關(guān)的起爆藥包進(jìn)行加工；爆破的網(wǎng)絡(luò)電線接頭需要全部使用絕緣膠布進(jìn)行包裹，且連接部分務(wù)必連接緊密；用于裝炮的木質(zhì)長(zhǎng)棍在安放起爆包時(shí)不可過(guò)大力度搗動(dòng)，以免發(fā)生危險(xiǎn)；爆破時(shí)間基本確定在11:30~12:30和17:30~18:30；爆破員需要對(duì)起爆藥包及起爆器材進(jìn)行輕拿輕放；現(xiàn)場(chǎng)爆破人員需要穿非化纖材質(zhì)的衣服，且不可隨身攜帶手機(jī)及對(duì)講機(jī)。

3.4 爆破有害效應(yīng)分析與防護(hù)

爆破過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)及飛石是主要危害。首先，為有效控制爆破振動(dòng)并取得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)，可對(duì)爆破振動(dòng)進(jìn)行一系列的跟蹤監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以作為爆破的振動(dòng)安全及控制效果的評(píng)價(jià)依據(jù)，并可用于完善后續(xù)的爆破施工設(shè)計(jì)；其次，為保證安全性，在距離滬昆高鐵沿線1000m 位置進(jìn)行爆破時(shí)，一次起爆炸藥量不能超過(guò)240kg，被保護(hù)物可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的地帶需設(shè)置遮擋防護(hù)，采用直徑為48mm、高度大于10m的鋼管作為防護(hù)架，采取尺寸為40cm×40cm的雙層掛鐵絲網(wǎng)或者竹笆將被保護(hù)的物體進(jìn)行全部遮擋保護(hù)；最后，按照?qǐng)D2對(duì)爆破區(qū)域加強(qiáng)覆蓋防護(hù)，由下而上的鋪壓順序?yàn)椋嚎卓谔庝亯阂粚由炒仢M一層竹笆或皮帶→鋪鐵絲網(wǎng)→鋪壓二層沙袋，沙袋鋪滿后需要進(jìn)行壓實(shí)，竹笆、鐵絲網(wǎng)、皮帶等搭接長(zhǎng)度務(wù)必大于20cm。

圖2 炮孔平面布置圖

圖2 覆蓋防護(hù)示意圖

3.5 爆破信號(hào)控制系統(tǒng)

考慮到本工程爆破區(qū)域較大，為確保爆破安全順利，設(shè)計(jì)了爆破信號(hào)控制系統(tǒng)。爆破前布置警戒范圍、警戒點(diǎn)，并公布于眾。施工時(shí)，具體警戒信號(hào)分如下三次:

（1）第一次信號(hào)：起爆15min前需要發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以示意爆破警戒范圍內(nèi)清理現(xiàn)場(chǎng)的工作開(kāi)始進(jìn)行；

（2）第二次信號(hào)：起爆前1min需要發(fā)出起爆信號(hào)，用于確認(rèn)是否達(dá)到安全起爆條件，并提醒起爆人員及設(shè)備最終到位，指揮長(zhǎng)在起爆信號(hào)發(fā)出后再次確認(rèn)無(wú)誤即可下令起爆；

（3）第三次信號(hào)：爆破完成安全檢查后需要發(fā)出解除警戒的信號(hào)，用于等到安全時(shí)間過(guò)后，人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)檢查安全后發(fā)出。信號(hào)需經(jīng)指揮長(zhǎng)同意后方可發(fā)出，信號(hào)發(fā)出之前爆破警戒范圍內(nèi)不可有非作業(yè)人員進(jìn)入。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以“簡(jiǎn)一大理石”場(chǎng)地爆破平整工程為例，對(duì)爆破的施工方案和安全措施進(jìn)行了詳細(xì)的研究，得出以下結(jié)論：

（1）巖溶區(qū)中深孔臺(tái)階控制爆破施工方案總體是可行的，達(dá)到了高效，簡(jiǎn)潔，快速施工的效果。

（2）巖溶區(qū)爆破施工方案嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用鉆孔、裝藥、爆破、效果及質(zhì)量評(píng)價(jià)，然后再調(diào)整爆破參數(shù)的動(dòng)態(tài)施工技術(shù)對(duì)成功實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地爆破平整產(chǎn)生了積極作用。

（3）針對(duì)爆破產(chǎn)生振動(dòng)和飛石的有害影響，設(shè)計(jì)了立面防護(hù)和加強(qiáng)覆蓋防護(hù)裝置，有力的確保了爆破施工的安全進(jìn)行。