控制爆破技術在穿黃北區(qū)工程中的應用

孫富通，趙亮亮，段文君

（1.天津市水利工程有限公司，天津 300222；2.水利部海河水利委員會，天津 300170）

1 前言

控制爆破技術是根據(jù)工程要求或爆破的具體條件，通過精心設計、施工、防護等技術措施，嚴格控制爆炸能釋放過程和介質破壞過程，既達到預期的爆破效果，又要將爆破范圍、破壞程度等控制在規(guī)定范圍之內的一種爆破方法。該技術現(xiàn)在已在水電、交通、城市建筑物拆除等領域中得到較廣泛的應用。

2 工程概況

南水北調東線第一期穿黃工程北區(qū)灘地埋管工程坐落于山東省東平縣斑鳩店鎮(zhèn)解山村，設計樁號為4+934.807-6+534.807，全長1 600 m。該段工程為南水北調東線第一期引東平湖湖水穿黃河灘地部分，全部現(xiàn)澆混凝土埋管坐落于黃河大堤內側的灘地上。與穿黃隧洞豎井相接，樁號為6+444.807-6+534.807段為石方開挖段，長90 m。石方開挖斷面如圖1所示。

穿黃豎井附近場地狹小。據(jù)現(xiàn)場測量，渠道左側征地線以外民房距離爆破點最小距離為135 m，渠道右側征地線以外簡易民房距離爆破點最小距離為50 m。爆破施工時，必須采用控制爆破的方式進行，以保證民房在施工期間的安全。

3 爆破方案設計

渠道石方最大開挖深度14 m，坡比為1∶0.2漸變至垂直面，一級馬道以上坡比1∶2。本區(qū)石方主要為薄板狀灰?guī)r夾頁巖，薄層灰?guī)r與頁巖互層。巖體裂隙發(fā)育較為破碎，呈強風化狀。

為了避免爆破過程中產(chǎn)生飛石，工程以松動爆破為主，采用分梯段開挖方式。根據(jù)開挖斷面形式，在一級馬道以上高程36～42 m處，采用淺孔爆破開挖；一級馬道至建基面高程26～36 m、開挖深度10 m處，采用淺孔預裂爆破、底部保護層爆破。

3.1 爆破材料

炸藥：選用2號巖石乳化炸藥，其主要技術指標見表1。

表1 2號巖石乳化炸藥主要技術指標

雷管：選用電雷管。

3.2 淺孔爆破

淺孔爆破采用手風鉆，每3 m為1個梯段，孔徑42 mm，預定孔網(wǎng)參數(shù)為：孔距1.2 m，排距0.8 m，梅花形布孔，巖石單位耗藥量為0.35 kg/m3，堵塞長度為0.8 m。單孔裝藥量為1.01 kg。

3.3 預裂爆破

邊坡開挖采用預裂爆破，梯段與主爆破孔相同，沿邊坡坡比鉆孔，鉆孔直徑為100 mm，藥卷直徑32 mm，炮孔間距為0.8 m，采用粘土砂進行堵塞，堵塞長度為0.8 m，線裝藥量為400 g/m。以上參數(shù)為初步估算，開工后進行試驗校核，并在實際操作中進行調整。

3.4 保護層開挖爆破

基底的開挖是通過保護層爆破開挖法來完成的。施工爆破時，在經(jīng)過爆破試驗后采取保護層一次爆破方法。初步確定預留保護層2.0 m，鉆孔孔徑42 mm，初步預定孔網(wǎng)參數(shù)為：孔距1.2 m，排距0.8 m，梅花形布孔，藥卷直徑32 mm，巖石單位耗藥量為0.35 kg/m3，堵塞長度為1 m。單孔裝藥量為0.67 kg。底部設20 cm撬挖層，保護底部基巖不破壞。鉆孔布置如圖2所示。

3.5 爆破參數(shù)

3種類型爆破參數(shù)，見表2。

表2 爆破參數(shù)

3.6 爆破網(wǎng)絡連接

炮孔呈梅花形布置，采用導爆管連接各個炮孔中的起爆雷管，根據(jù)現(xiàn)場條件采用孔內、孔外微差爆破，如圖3所示。

3.7 爆破安全計算及措施

隨著藥包埋深的增加，空氣沖擊波的效應迅速減弱。此時，對人和其他保護對象的防護首先考慮飛石和地震安全距離。

由于附近民房為泥漿砌塊石結構，抗振動性能較差，加上渠道石方主要為中硬度，按照國家爆破安全規(guī)程規(guī)定，最大允許振動速度取0.5 cm/s?？紤]渠道爆破區(qū)中心線至附近民房最小保護距離50 m，根據(jù)本地巖石性質，k值取150，衰減系數(shù)值（a）取1.5。根據(jù)國家爆破安全規(guī)程要求，單孔裝藥量可取1.39 kg。

經(jīng)計算，最大允許單響藥量按照1.3kg進行控制。在施工中，嚴格進行控制，同時采用微差爆破，以降低振動對附近民房等保護物的影響。

4 結論

（1）由于南水北調穿黃灘地埋管工程中成功地應用了控制爆破技術，所以此次爆破未對附近民房造成坍塌、開裂等形式的損壞，松動爆破亦未發(fā)生飛石現(xiàn)象，從而使工程在進度、質量、安全、經(jīng)濟等各方面均取得較理想的效果。

（2）地質勘測資料的準確對爆破設計參數(shù)的選定具有決定意義，現(xiàn)場爆破試驗對設計參數(shù)的調整是成功完成爆破施工不可或缺的環(huán)節(jié)。

（3）控制爆破采用增加毫差雷管數(shù)量及精密計算方法，實施分段起爆，減小了單響藥量，將爆炸震動產(chǎn)生的地震波控制在可以承受的范圍內，達到爆炸釋放的能量與巖石破壞吸收的能量的統(tǒng)一，從而保證這一過程處在可控狀態(tài)。