撫順遠洋城復雜環(huán)境下高邊坡爆破技術

由 強

（中鐵九局集團 爆破工程有限公司，遼寧 沈陽 110002）

1 工程概況

遠洋城項目為遠洋地產(chǎn)在撫順首發(fā)之作，項目位于城市北中軸之上、高爾山旁，順城將軍片區(qū)內(nèi)，項目總規(guī)劃建筑體量近200萬平，為了給學校區(qū)和部分住宅區(qū)提供足夠的建筑面積和穩(wěn)定的邊坡。由我們對撫順遠洋城半圓形山體進行高邊坡爆破，總石方爆破土石方量約62.5萬m3，爆破坡體高度45m到60m不等，巖體坡角為70°。

2 爆破施工難點

2.1 施工質量控制難度大

該工程半圓形邊坡總長度達527m，整個爆破區(qū)域同時施工，爆破作業(yè)的同時進行多個樓體基礎開挖。整個現(xiàn)場作業(yè)人員多、工程范圍大、工期較緊。該區(qū)域巖石節(jié)理不發(fā)育，主要由玄武巖和安山巖組成。該山體位于原有采石場內(nèi)，現(xiàn)場地形地貌起伏較大，鉆機鉆進作業(yè)面不理想，難度較大。爆破形成的陡坡處巖體有原始裂隙，并相互交錯，邊坡危石易發(fā)生崩落。

2.2 爆破飛石控制要求高

該工程邊坡背面西南側為伴山林溪別墅區(qū)，北側為待拆遷的平房區(qū)，爆破施工，尤其是爆破時的封鎖警戒對周圍居民的生活和休息影響較大。施工中要求嚴格控制高邊坡爆破的飛石。

3 爆破方案選擇

本工程高邊坡爆破開挖分為兩個區(qū)域，分別為預裂區(qū)和主爆區(qū)?？拷O計邊坡的炮孔采用預裂爆破以保證其穩(wěn)定性及平整度，其余區(qū)域為主爆區(qū)。該爆破工程均采用松動爆破，采取微差控制一次起爆藥量，嚴格控制填塞長度，減少爆破震動和飛石，增加防護措施，防止爆破對周圍人員和建筑物的造成損害。

3.1 主爆孔爆破參數(shù)

主爆孔的特點是裝藥量大，孔較深。它的主要參數(shù)包括：炮孔直徑、抵抗線、孔深、孔距、排距、裝藥結構、布孔方式等。

（1）炮孔直徑：本工程采用JK580(D)履帶式液壓鉆機，鉆頭直徑d為115mm。

鉆孔直徑：D=F×d

式中：d——鉆頭直徑，mm;

F——孔眼擴大系數(shù)，一般取(1.05-1.4)，根據(jù)現(xiàn)場巖石情況，則D=122mm。

（2）底盤抵抗線 W底：W底=（25-35）d

底盤底抗線受許多因素影響，變動范圍較大。本工程按上述公式取，W底=3.0m。

（3）孔深 L：

孔深根據(jù)山體臺階高度、開挖邊坡坡度和超深確定。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境臺階高度及巖石具體情況，測量確定炮眼深度。

鉆孔傾角：鉆孔傾角的般取值范圍是60°-90°，本工程根據(jù)現(xiàn)場開挖邊坡比為1：0.4，結合邊坡高度特點及實際施工經(jīng)驗，臺階高度H取15m，鉆孔傾角α取75°。

超深可按下式確定:h=（0.10-0.15）H，式中：H——臺階高度，m。本工程中取超深為1.5m，并根據(jù)施工經(jīng)驗和實際情況進行調(diào)整。

孔深L=H/sinα+h，代入上述數(shù)據(jù)L=17m。

（4）炮孔間距和排距：a=（1.0-2.0）W底，本工程 a 取 4m。 b=（0.8-1.0）a，本工程 b 取 3m。

（5）單位消耗炸藥量q一般取0.35-0.5kg/m3，根據(jù)現(xiàn)場巖石試爆情況，此處取 0.4kg/m3;前排單孔裝藥量：Q=q×a×W底×H/sinα，代入上述數(shù)據(jù)，得74.5kg。

（6）裝藥情況：因本爆區(qū)山體水系較為發(fā)達，故采用2號巖石乳化炸藥，規(guī)格選用φ=90mm管狀。主炮孔采用連續(xù)裝藥方式，裝藥時要保證密實、連續(xù)。使用φ=32mm管狀乳化炸藥做為起爆藥包，講普通毫秒導爆導雷管插入其中，并用導爆管套牢固。

（7）填塞長度：l=（0.9-1.0）W底，W底——底盤抵抗線，m。 填塞長度與填塞質量、填塞材料密切相關。本工程采用鉆孔時排出的巖碴填塞，為保證填塞質量，本工程取4m。

3.2 邊坡預裂孔爆破參數(shù)

進行石方開挖時，在主爆區(qū)爆破之前沿設計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開挖爆破的振動波，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓，此種爆破技術為預裂爆破。預裂爆破不僅在垂直、傾斜開挖壁面上得到廣泛應用；在規(guī)則的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用預裂爆破。預裂爆破適用于穩(wěn)定性差而又要求控制開挖輪廓的軟弱巖層。本工程為了保證邊坡穩(wěn)定性，并使爆破坡面較為平整，使用預裂爆破，在主爆區(qū)爆破之前，預先沿著設計的邊坡輪廓線爆破出一條一定寬度的裂縫，以保護剩余山體的穩(wěn)定和平整。

（1）炮眼直徑d：本工程采用JK580(D)履帶式液壓鉆機，鉆頭直徑d為115mm。

鉆孔直徑：D=F×d

式中：d——鉆頭直徑，mm;

F——孔眼擴大系數(shù)，一般取(1.05-1.4)，根據(jù)現(xiàn)場巖石情況，則D=122mm。

（2）炮眼間距計算：

a——炮孔間距，m；

σ壓——巖石的極限抗壓強度，kPa；

σ拉——巖石的極限抗拉強度，kPa；

μ——巖石的泊松比；

D——炮孔直徑。

查閱有關資料，結合本工程情況，a取1m。

（3）不偶合系數(shù)：

δ=D/d卷=122/32=3.8

δ——不偶合系數(shù)；

d卷——炮孔間距，m；

D——炮孔直徑。

（4）線裝藥密度：

根據(jù)預裂爆破經(jīng)驗公式通式：

q線——炮孔的線裝藥密度，kg/m；

σ壓——巖石的極限抗壓強度，MPa；

a——炮孔間距，m；

D——炮孔直徑，m；

K，α，β，γ——均為系數(shù)，m；

查閱有關資料，結合本工程情況，q線取375 g/m。

（5）炮眼深度：

炮眼深度根據(jù)兩階段施工圖設計臺階高度以及設計的邊坡傾角來確定，為了保護碎落臺的穩(wěn)固，不設超深。當臺階高度為15m，開挖邊坡坡度為75°時，則孔深L=H/sinα=15.5m。

（6）裝藥。將φ=32mm的小藥卷與導爆索一起連續(xù)或間隔綁在一根竹片上，形成所需長度的藥串?？椎?.5m范圍內(nèi)綁雙藥卷。炮孔裝藥時，按實際孔深作藥串，以防孔口部分不能滿足空孔長度的要求，致使爆破形成過深的爆破漏斗。

②非線性層:我們在輸入層與LSTM隱藏層中間加入了非線性激活層,目的是引入更多的非線性特征,從而更好的反映數(shù)據(jù)的變化規(guī)律。該層的輸出可表示為:

4 起爆網(wǎng)絡和起爆方式

為了滿足工程進度要求，加大一次爆破規(guī)模，同時嚴格控制同段起爆藥量，并減少外界各類電流引起的誤爆事故，本工程采用普通毫秒導爆管，為減少爆破震動，采用孔內(nèi)孔外同時分段微差起爆，導爆管之間用四通連接件相連，形成交叉閉合環(huán)形網(wǎng)路。按設計要求和預裂爆破原理，邊坡預裂孔先于主爆區(qū)炮孔起爆，采用串并聯(lián)相結合的方式連接。起爆網(wǎng)絡采用電容式起爆器帶激發(fā)筆起爆。預裂孔先于主爆孔至少75ms起爆。

5 覆蓋爆破區(qū)域防止飛石

覆蓋爆破區(qū)域是防止飛石的重要手段，覆蓋材料一般選擇強度高、質量大、韌性好的材料，將爆破區(qū)域進行覆蓋，防止飛石產(chǎn)生。本工程采用由廢舊車胎編織而成的炮被做為覆蓋材料。距離別伴山臨溪墅區(qū)近的炮孔采用雙層炮被覆蓋。

6 爆破安全設計

爆破產(chǎn)生的主要危害效應有：爆破振動產(chǎn)生的危害、爆破沖擊波及噪聲產(chǎn)生的危害及個別飛散物產(chǎn)生的危害。根據(jù)國內(nèi)外大量工程實測資料及多次工程實踐經(jīng)驗分析，只要控制得當，這些危害效應就不會對一定范圍內(nèi)的人員、建筑和設施造成任何不良影響。

6.1 爆破飛石安全計算

爆破產(chǎn)生的個別飛石的最大距離由下式確定:

R=20n2×W×Kf

式中：n——最大一個藥包的爆破作用指數(shù)，對于安全距離不足的爆破區(qū)，必須嚴格控制爆破作用指數(shù)n，此取n=0.75；

W——最大一個藥包的最小抵抗線；

Kf——系數(shù)，取1.0-1.5；

代入上式計算得出，R=54m，加上有效的防護措施，飛石不會對周圍人員及建筑造成任何影響。

6.2 爆破地振波安全計算

按照蘇聯(lián)科學家薩道夫斯基由實驗歸納出爆破地面振動速度經(jīng)驗計算公式，本工程爆破應考慮的重點保護目標是西南側的伴山林溪別墅區(qū)和北面的待拆遷平房區(qū)。根據(jù)該民房的結構特性，按照我國《爆破安全規(guī)程》確定的標準，取安全振動速度(質點垂直振速)V=2cm/s，綜合考慮爆破地震波振動速度，計算如下:

V=K’K（Q/R3）α/3導出

Q=（V/K’K）3/αR3

式中：Q——炸藥量（齊爆時為總裝藥量，微差爆破時為最大一段裝藥量），kg；

V——地面質點峰值振動速度（被保護目標的安全振動速度），cm/s;

R——爆點中心至被保護目標的距離，m；

K’——微差控制爆破修正系數(shù)，通常取0.25;

K，α——與爆破地形、地質條件等有關的系數(shù)和地震波衰減指數(shù)，可通過試驗和經(jīng)驗確定。

根據(jù)本工程周圍的實際情況，參考相關資料，選取K=150，α=1.5。將V=2cm/s,R=30m代入，則最大單次允許起爆藥量為：Q=76.8kg，本次爆破最大單孔裝藥量為74.5kg，故采用逐孔逐響。

6.3 空氣沖擊波

本工程每個爆破區(qū)域使用多個段別普通毫秒導爆管雷管，采用毫秒延期爆破技術來削弱空氣沖擊波的強度。同時，加強填塞及保證填塞質量，最終實現(xiàn)減小空氣沖擊波對周圍構筑物的影響。

7 爆破效果分析

本工程采用臺階式分層深孔爆破，化解了高邊坡爆破的施工難度，增加了作業(yè)面，加快了工程進度。從爆后效果來看，施工效果十分明顯，整個高邊坡爆破中基本無飛石現(xiàn)象，爆堆高度適中，成型后的邊坡平整度均能符合要求，邊坡穩(wěn)定，達到預期的目標。采用預裂爆破技術，不僅減少了對周邊民房的振動破壞影響，而且保證了石方邊坡開挖質量，減少了超欠挖現(xiàn)象。

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［3］賈和榮.高邊坡路塹控制爆破施工工藝探討[J].市政技術，2007.

［4］陳穩(wěn)科.談清水塘水電站左岸高邊坡爆破設計[J].中國高新技術企業(yè)，2009.