高速公路土石方開挖控爆設(shè)計

肖以杰

（貴州省公路工程集團有限公司）

0 前言

工程地屬云南省昭通市鹽津縣中和鎮(zhèn)境內(nèi)，石方開炸工程量集中，工程量大，垂直最大開挖深度50余米。地面橫坡陡峭，右下側(cè)為上清河一級電站大壩及導(dǎo)流明渠，主要設(shè)施處于K82+320～K82+380右坡角處。路線右側(cè)60 m有10 kV高壓線和移動通訊電纜通過。如何避免附近民用結(jié)構(gòu)物受到土石方開挖影響及保證便道通行成為該段施工的關(guān)鍵。對該段進行現(xiàn)場勘察、測量，為保證施工的安全及施工進度，該段必須采取嚴格的控制爆破及防護措施。

1 高速公路土石方開挖爆破方案的比較和確定

1.1 初步擬定方案

1.1.1 方案1：采用兩級防護及剝離爆破方法

一級：在路基邊沿右側(cè)設(shè)立鋼軌排架防護阻擋滾石；二級：電站站房及引水渠采用圓木覆蓋，防止?jié)L石砸壞被保護物；對石方開挖采用手風鉆鉆孔，小爆破由右及左方向逐層爆破開挖，逐步向邊坡推進。

1.1.2 方案2：采用三級防護，淺孔小臺階爆破

用方案1中提到的防護方法對保護物進行防護，同時沿開炸石方地面線加設(shè)鋼管排架覆蓋，由坡底至坡頂全防護，阻止?jié)L石向下沖擊路基右側(cè)的兩級防護。

利用從上至下開挖方式，采用手風鉆鉆孔，利用淺孔密炮方式進行爆破。

以上方案重點提出對專用便道的保通問題，時間必須2 d施工2 d通行，通行只能在鉆孔的時間內(nèi)。

1.1.3 方案3：采用三級防護深孔掏槽爆破

用方案2的防護方法；采用淺孔臺階爆破創(chuàng)造大于7 m的工作平臺，利用液壓鉆或潛孔鉆鉆孔，采取毫秒微差爆破方法，由上至下逐層開挖。

1.2 三種方案的比較與選擇

從前期施工情況看，采用兩級防護對于底層開挖有效，但靠左側(cè)邊坡將越來越高，滾石的勢能增大，原來的兩級防護將不能有效阻止?jié)L石對被保護物的損壞。采用三級防護后，將能大大削弱滾石的勢能。方案2采用淺孔臺階爆破，每天完成的工作量極少，安全雖可以有保障，但施工進度緩慢，工期將無法保證。采用方案3能保證安全和進度，但由于只有一個工作面，鉆機浪費太大，工程成本較高。

2 土石方開挖爆破防護設(shè)計

2.1 一級防護

利用Φ120 cm以上圓木對引水渠和站房側(cè)面進行覆蓋和遮擋，防止被飛石和滾石砸損。圓木架排在被保護物上方，利用抓釘和8#鐵絲加固連接。

（1）引水渠防護（見圖1）

圖1 引水渠防護

（2）站房防護（見圖2）

圖2 站房防護

（3）引水隧道口防護（見圖3）

圖3 引水隧道口防護

2.2 二級防護

沿路基右邊沿按3 m間隔架立鋼軌，從K82+320～K82+380 m，總計60 m，加設(shè)圓木（直徑大于12 cm）攔阻滾石，圓木用鐵絲固定在鋼軌內(nèi)側(cè)。

2.3 三級防護

沿開挖地面線，架立鋼管排架，在巖體上用手風鉆鉆1.5m深的孔，灌注10#砂漿，打入Φ18螺紋鋼筋，外部螺紋鋼筋應(yīng)作大于10 cm垂直彎起，鋼管固定在螺紋鋼筋垂直彎起上，排架采取豎向間距1 m，縱向間距1.5 m架設(shè)，然后在排架內(nèi)側(cè)加設(shè)竹跳板，竹跳板用Φ8鐵絲固定在鋼管排架上。

3 爆破設(shè)計

3.1 地震波控制及單響最大藥量

由于水渠、引水隧道、站房、大壩均屬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地震波依據(jù)中華人民共和國《爆破安全規(guī)程》（GB6722－2003）的質(zhì)點最大允許速度（cm/s）控制，以最保守方式取5 cm/s。

其中：Q為最大單響藥量，kg；R為爆破點至被保護物的最小距離，m；V為質(zhì)點最大允許速度，取5 cm/s；K、α為巖性地質(zhì)參數(shù)，本路段以保守取法K取250，α取1.8。

經(jīng)過現(xiàn)場測量，最近的被保護物離爆破點最小距離為19.4 m，按 20 m 計算，Q=160 kg。

3.2 深孔布置及裝藥

（1）淺孔處理臺階按常規(guī)施工方法，裝藥不能超過孔深1/2，嚴格控制飛石。

（2）從上邊坡設(shè)計線往右側(cè)，用手風鉆鉆孔開辟大于7m的工作平臺后進行深孔布孔，沿邊坡按設(shè)計坡比鉆斜孔，其它鉆直孔，每孔孔深控制在10m，孔間距4m，排距3m。

（3）裝藥以堵塞大于3.5 m為宜，以控制飛石產(chǎn)生，外側(cè)孔堵塞按L1=b+H/i，進行控制，其中H=3.5 m，i為實際地形坡比。

（4）裝藥結(jié)構(gòu)。L1是堵塞長度，L1≥3.5 m，L2是裝藥長度。

（5）起爆網(wǎng)絡(luò)。采用孔內(nèi)高段位，孔外低段位，用孔外毫秒微差控制地震波，以單孔10 m計，每孔L2=L－L1=10－3.5=6.5 m，用散裝銨銻油或乳化炸藥，按常規(guī)經(jīng)驗：6 kg/m，即單孔藥量 q=6.5×6=39 kg，以最大單響藥量160 kg計算，160/39=4.1，即最多4個孔為一單響起爆。

（6）孔網(wǎng)設(shè)計?？變?nèi)采用10段非電雷管作起爆雷管，孔外利用1段非電串聯(lián)，3段和5段進行毫秒微差，見圖4。

圖4 孔網(wǎng)設(shè)計

（7）外側(cè)剩余石方處理在每次深孔爆破完成后，極可能留下外側(cè)三角形根坎，采用手風鉆弱爆破處理，創(chuàng)造下一個工作平臺。

4 特殊情況的應(yīng)對措施

4.1 不良地質(zhì)情況處理

本工程卡斯特地形溶洞較多，給爆破裝藥帶來許多麻煩，為此裝藥時遇到溶洞或夾縫可采取以下方式處理，見圖5。

圖5

在溶洞底部裝藥后，加入用10段和1段聯(lián)接的起爆雷管，其中1段作為起爆雷管應(yīng)置入溶洞下方的炸藥內(nèi)。溶洞上方孔可以加水泥口袋、草或堵塞紙袋封閉后堵塞50 cm左右，再裝炸藥至堵塞L1長度位置，裝10段起爆雷管，然后堵塞，炮孔引出將有兩發(fā)或多發(fā)10段雷管，全部捆綁在孔外的聯(lián)接雷管上，進入孔外孔網(wǎng)實施爆破。若有多個溶洞或裂縫用此方法類推解決。

4.2 鉆機選擇

按本工程地質(zhì)情況，臺階處理以開山牌手風鉆鉆孔，鉆孔直徑Φ40，深孔宜采用液壓鉆機鉆Φ90孔，控制延米6 kg炸藥?？晒┻x擇的鉆機有英格索蘭、湯普諾克和阿特拉斯鉆機，該幾種機型鉆孔速度快且較穩(wěn)定。

4.3 爆破出渣

（1）本工程采用縱向開挖，頂部開炸后，石渣用挖掘機縱向翻倒的方法，盡快創(chuàng)造下一個工作平臺。

（2）以本工程開炸長度，進入到第三個臺階時，即下挖20 m時，可用松渣修便道供運輸車運輸。

5 安全注意事項

（1）爆破按照《爆破安全規(guī)程》有關(guān)要求，警戒距離在250 m以上，電雷管起爆。爆破后，安全員和炮工必須對現(xiàn)場進行檢查，安排清理懸石，確保安全后方能進入下一道工序施工。應(yīng)經(jīng)常檢查防護狀況，有松動或破壞時應(yīng)及時加固處理。

（2）個別飛石安全距離的確定。以保護物所在地質(zhì)點峰值振動速度作為判斷標準。

V=K（Q1/3/R）α

式中：V為地面質(zhì)點的峰值振動速度，cm/s；R為觀測點到爆源中心的距離，m；Q為炸藥量，kg；K、α是與爆破條件、巖石特性有關(guān)的系數(shù)

Rf=20n2wkf

式中：Rf為個別飛散物對人員的安全允許距離，m；n為最大藥包的爆破作用指數(shù)；w為最大藥包的最小抵抗線，m；kf為安全系數(shù)。

［1］何漢鵬.城市地基石方工程控制爆破［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），1989，（4）.

［2］蔡路軍，馬建軍，葉洲元.高陡邊坡控爆減震技術(shù)的探討［A］.湖北省爆破學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)會議論文集［C］.2001.

［3］劉高飛，李向國.電氣化復(fù)線高路塹拓寬安全快速石方控爆技術(shù)［A］.第九屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅲ卷［C］.2000.