南水北調(diào)中線(xiàn)應(yīng)急供水工程石方爆破方案比選

李佑杰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

南水北調(diào)中線(xiàn)應(yīng)急供水工程位于河北省保定市淶水縣境內(nèi)，渠段京石段累計(jì)1度帶樁號(hào)范圍為204+482—204+982，開(kāi)挖渠底底寬 11 m，內(nèi)邊坡 1∶0.75，縱坡 1/20 000～1/18 000，一般開(kāi)挖深度 8～10 m，最大挖深16 m。渠道基巖以石灰?guī)r為主，巖體呈層狀分布，結(jié)構(gòu)比較破碎。由于爆破區(qū)域長(zhǎng)，距渠邊不到70 m范圍內(nèi)分布有大量簡(jiǎn)易石灰窯、農(nóng)用高壓線(xiàn)、果園和村莊等生產(chǎn)生活設(shè)施，施工環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，給開(kāi)挖爆破、邊坡成型增加了難度，因此選擇合理的施工爆破方案尤為重要。

2 爆破施工對(duì)比方案

爆破區(qū)段70 m范圍處存在未征遷設(shè)施，為最大限度地保護(hù)該范圍內(nèi)的設(shè)施安全，按照70 m爆破振動(dòng)安全距離計(jì)算單段炸藥量，計(jì)算公式為：

式中：Q——單段炸藥量，kg；

R——爆破振動(dòng)安全允許距離，取值70 m；

V— —保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)允許速度，cm/s，取0.75；

K，α——查《爆破安全規(guī)程》表知，K=200，α=1.65。

經(jīng)計(jì)算，Q=13.75 kg。

2.1 手風(fēng)鉆鉆孔爆破方案

渠道溝槽中部采用臺(tái)階爆破方式進(jìn)行掏槽，炮孔直徑42 mm，間距1.5 m，排距1 m，孔深2 m。炮孔裝藥長(zhǎng)度1.2 m，填塞長(zhǎng)度0.8 m，單孔裝藥1.8 kg，炸藥單耗0.6 kg；渠道設(shè)計(jì)邊坡預(yù)留3 m厚作為保護(hù)層，采用光面爆破，設(shè)置一排光爆孔，外側(cè)布置一排主爆孔，光爆孔孔距1 m，主爆孔孔距2 m，排距1.5 m，間隔布置，孔深以鉆入一級(jí)馬道和渠底保護(hù)層0.7 m為限，根據(jù)巖石特性，光面爆破平均單耗擬定為0.4 kg；一級(jí)馬道和渠底部分均預(yù)留1.5 m厚的保護(hù)層，分兩層爆破開(kāi)挖，第一層鉆孔1 m，炮孔間距0.5 m×0.5 m，第二層鉆孔0.5 m，炮孔間距0.3 m×0.4 m，底板保護(hù)層爆破單耗擬定為1.0 kg。

由設(shè)計(jì)斷面圖計(jì)算得：掏槽爆破方量為12.5萬(wàn)m3；坡面保護(hù)層光面爆破方量為8.34萬(wàn)m3；底板保護(hù)層爆破方量為1.66萬(wàn)m3。施工過(guò)程中，擬配置10臺(tái)手風(fēng)鉆同時(shí)施工，全天滿(mǎn)足18 h運(yùn)轉(zhuǎn)，安排兩個(gè)作業(yè)面循環(huán)交替鉆進(jìn)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，手風(fēng)鉆鉆孔速度以平均4 m/h計(jì)算，每天可施工720 m，即360孔，以此為強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)，平均每天爆破方量為1 080 m3，則預(yù)計(jì)掏槽施工時(shí)間4.5個(gè)月；由于光面爆破是控制爆破結(jié)構(gòu)邊線(xiàn)的關(guān)鍵性工序，為保證施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)邊線(xiàn)的精確控制，施工進(jìn)度相對(duì)掏槽爆破來(lái)說(shuō)有所降低，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)每天按20 m進(jìn)尺推進(jìn)，則光面爆破所需工期為2個(gè)月。該爆破施工屬控制爆破施工，加之底板爆破殘留體的鑿除將占用大量時(shí)間，按每天20 m進(jìn)尺推進(jìn)，分兩層爆破，則預(yù)計(jì)施工時(shí)間為2個(gè)月。

綜上所述，3個(gè)工序施工時(shí)間為工序本身施工工期，在鉆孔過(guò)程中存在部分時(shí)段的交叉作業(yè)，但是根據(jù)“每日一次起爆”的總體計(jì)劃，其施工時(shí)間均按每天爆破一次計(jì)算，考慮交叉作業(yè)時(shí)間與裝藥起爆時(shí)設(shè)備可能的閑置時(shí)間相平衡，則不應(yīng)將工期進(jìn)行重疊，故3個(gè)工序全部完成所需的固定工期為8.5個(gè)月，加上施工過(guò)程中不可避免地存在設(shè)備故障以及地方各種干擾因素的影響，應(yīng)增加額外工期1個(gè)月，故爆破施工總工期預(yù)計(jì)為9.5個(gè)月。

2.2 潛孔鉆鉆孔控制爆破方案

渠道溝槽中部采用臺(tái)階爆破方式進(jìn)行掏槽，炮孔間距2.5 m，排距2 m，孔深5.5 m，每炮孔裝藥13.75 kg，單孔單響，其單響藥量滿(mǎn)足70 m爆破振動(dòng)安全距離要求；渠道設(shè)計(jì)邊坡預(yù)留3.5 m厚作為保護(hù)層，采用光面爆破，設(shè)置一排光爆孔，外側(cè)布置一排主爆孔，光爆孔孔距1 m，主爆孔孔距2 m，排間距1.5 m，間隔布置，孔深以深入馬道和渠底保護(hù)層0.7 m為限，根據(jù)巖石特性，光面爆破平均單耗擬定為0.4 kg；馬道和渠底預(yù)留1.5 m保護(hù)層，分兩層爆破開(kāi)挖，第一層鉆孔1 m，炮孔間距0.5 m×0.5 m；第二層鉆孔0.5 m，炮孔間距0.3 m×0.4 m，底板保護(hù)層爆破單耗擬定為1.0 kg。

由設(shè)計(jì)斷面圖計(jì)算得：掏槽爆破方量為11.11萬(wàn)m3；坡面保護(hù)層光面爆破為9.73萬(wàn)m3；底板保護(hù)層爆破為1.66萬(wàn)m3。施工過(guò)程中，擬配置足量潛孔鉆機(jī)同時(shí)施工，全天滿(mǎn)足18 h運(yùn)轉(zhuǎn)，安排兩個(gè)作業(yè)面，循環(huán)交替鉆進(jìn)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃每天起爆4排，每排15孔，共計(jì)60孔，分為60段雷管引爆，每日爆破方量為1 650 m3，按此標(biāo)準(zhǔn)，以平均每天60孔速度向前推進(jìn)，預(yù)計(jì)施工時(shí)間3個(gè)月；光面爆破和底板爆破的工期計(jì)算同手風(fēng)鉆鉆孔爆破方案一致。

綜上所述，3個(gè)工序施工時(shí)間為工序本身施工工期，在鉆孔過(guò)程中存在部分時(shí)段的交叉作業(yè)，但是根據(jù)“每日一次起爆”的總體計(jì)劃，其上述施工時(shí)間均按每日爆破一次計(jì)算，考慮交叉作業(yè)時(shí)間與裝藥起爆時(shí)設(shè)備可能的閑置時(shí)間相平衡，則不應(yīng)將工期進(jìn)行重疊，故3個(gè)工序全部完成所需的固定工期為7個(gè)月。加上施工過(guò)程中不可避免地存在卡鉆和與地方協(xié)調(diào)的影響，應(yīng)增加額外工期1個(gè)月，故爆破施工總工期預(yù)計(jì)為8個(gè)月。

3 安全防護(hù)措施方案

為減少爆破飛石對(duì)近距離（70 m）設(shè)施的危害、保證爆破區(qū)域周?chē)藛T和設(shè)施安全，必須采用必要的覆蓋防護(hù)措施，擬采用皮帶鐵絲網(wǎng)加沙袋壓重的方式進(jìn)行防護(hù)。具體方案如下：用1號(hào)的皮帶（傳輸皮帶機(jī)的皮帶）連成片搭蓋在爆破區(qū)域，其上再覆蓋鐵絲編制網(wǎng)，再在鐵絲網(wǎng)上壓蓋裝土編織袋。其中：皮帶裁剪成10 m長(zhǎng)一段，每次需用40段。鐵絲網(wǎng)覆蓋其上，覆蓋數(shù)量同皮帶面積，即400 m2。沙袋覆蓋按照每個(gè)炮孔3袋設(shè)置，皮帶和鐵絲網(wǎng)在爆破之后解體回收利用。

4 爆破方案選定

手風(fēng)鉆鉆孔爆破方案中臺(tái)階高度僅2 m，鉆爆時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)波對(duì)周邊建筑物影響較小，屬于淺孔鉆爆，爆破時(shí)出現(xiàn)飛石的機(jī)率增加，必然會(huì)加大爆破飛石安全防護(hù)措施的難度，同時(shí)增加相應(yīng)的防護(hù)措施資金投入。此外，對(duì)雷管的耗量也將成倍增加，經(jīng)計(jì)算，用潛孔鉆鉆爆27.5 m3需2發(fā)導(dǎo)爆管，而用手風(fēng)鉆爆27.5 m3需9.17發(fā)導(dǎo)爆管，為潛孔鉆爆破用量的4.59倍。手風(fēng)鉆鉆爆規(guī)模小、循環(huán)次數(shù)多，拉長(zhǎng)了施工工期。以渠道梯段爆破開(kāi)挖為例，手風(fēng)鉆一次只能鉆爆264 m3，而使用潛孔鉆鉆爆一次可達(dá)1 450 m3，是手風(fēng)鉆的5.5倍。渠道開(kāi)挖工期及爆破次數(shù)的增加，導(dǎo)致資金投入相應(yīng)加大。

潛孔鉆控制爆破方案中采用單段起爆，藥量是依據(jù)施工實(shí)際情況和保護(hù)對(duì)象距爆破中心最短距離（本工程為70.7 m）計(jì)算得出的，將單孔裝藥量控制在13.75 kg限定值上，即要求一個(gè)炮孔為一段，而爆破效果需要多排孔（選定為4排孔），每排10～15孔，因此對(duì)控制爆破聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求較高，相應(yīng)的投資也將增加。由于本方案屬于控制爆破，雖然一次爆破的規(guī)模會(huì)受到限制，但經(jīng)過(guò)計(jì)算，該方案可以滿(mǎn)足爆破施工的總要求。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)南水北調(diào)中線(xiàn)干線(xiàn)應(yīng)急供水工程京石段K204+482—K204+982段石方爆破渠段兩種方案的施工方法、工期進(jìn)度、安全防護(hù)、資金投入及利弊分析等進(jìn)行綜合比較分析，確定本工程段采用潛孔鉆鉆孔控制爆破方案。