論城鎮(zhèn)復(fù)雜環(huán)境條件下爆破危害的防控

潘振學(xué)

摘 要：通過某洞庫工程的施工，對所采取的防護(hù)結(jié)構(gòu)、爆破參數(shù)、爆破微差網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理性，以及控制或減小爆破沖擊波、振動、飛石、噪聲等危害的成效進(jìn)行實(shí)際論證。為確保周邊環(huán)境的安全，通過理論分析、計(jì)算，試爆、振動測試、防護(hù)結(jié)構(gòu)改造等控制技術(shù)，安全的解決了本工程的施工難點(diǎn)，取得了適合于本工程爆破環(huán)境要求的成功經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境 防護(hù)結(jié)構(gòu) 爆破危害 爆破控制

中圖分類號：F292 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0228-02

本文主要以爆破產(chǎn)生的危害對防護(hù)結(jié)構(gòu)和鄰近建（構(gòu)）筑物的影響為論點(diǎn)，通過某洞庫工程的施工，對所采取的防護(hù)結(jié)構(gòu)、爆破參數(shù)、爆破微差網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理性，以及控制或減小爆破沖擊波、振動、飛石、噪聲等危害的成效進(jìn)行實(shí)際論證。為確保周邊環(huán)境的安全，通過理論分析、計(jì)算，試爆、振動測試、防護(hù)結(jié)構(gòu)改造等控制技術(shù)，安全的解決了本工程的施工難點(diǎn)，取得了適合于本工程爆破環(huán)境要求的成功經(jīng)驗(yàn)，可供類似工程參考。

1 本工程主要概況

某洞庫工程位于城區(qū)范圍內(nèi)，施工場地狹小，周邊環(huán)境十分復(fù)雜，其中1號洞口正對面是某區(qū)變電所，最近點(diǎn)直線距離為38 m；2號洞口距變電所最近點(diǎn)直線距離約50 m，距離居民區(qū)28、29、30號樓最近點(diǎn)直線距離70 m，兩硐口相距38 m，南側(cè)離某古寺廟最近點(diǎn)直線距離約100 m，施工期間需重點(diǎn)防護(hù)。由于本工程的爆破環(huán)境十分復(fù)雜，爆破點(diǎn)距離居民小區(qū)、變電所、古寺廟等建筑物均在百米以內(nèi)，爆破安全評估定為B級爆破。

主體地下工程總開挖方量約為2.3萬m3，其中施工難點(diǎn)主要是兩個硐口段，包括：1號硐口長44.4 m，成型凈寬度為2.4 m，凈高為4 m；2號硐口長51.7 m，斷面開挖寬度為8.26 m，高度為5.7 m成型凈寬度為6.9 m，凈高為5.2 m。

2 爆破危害的分析及防護(hù)控制

本工程的主要難點(diǎn)在于硐口段的爆破安全，硐口正對面的變電所和居民小區(qū)，是本工程主要保護(hù)對象，在施工中必須同時控制爆破飛石、沖擊波和爆破振動所產(chǎn)生的危害不致對主要保護(hù)對象造成破壞，則是本工程安全防護(hù)的重點(diǎn)和底線，也是本文論述的中心。

2.1 爆破沖擊波、飛石危害的分析

鑒于本工程的復(fù)雜環(huán)境，對鄰近建筑物最直接的危害應(yīng)該是沖擊波和飛石的正面襲擊。根據(jù)爆破理論，爆炸沖擊波是由爆炸產(chǎn)物瞬間高速向空氣中膨脹并壓縮周圍空氣而形成；爆炸產(chǎn)生的部分巖塊，尤其是被爆巖體表面形成的碎石，伴隨著爆破氣體向四周飛散而形成飛石，二者幾乎在爆炸瞬間同時產(chǎn)生，共同構(gòu)成對周圍環(huán)境的危害。

對于爆破沖擊波的防護(hù)和控制，主要從設(shè)置合理的防護(hù)結(jié)構(gòu)和控制一次爆破總裝藥量兩個方面采取相應(yīng)技術(shù)措施加以防控；對于飛石的控制，不僅要對各個角度產(chǎn)生飛石的路徑進(jìn)行防護(hù)控制，更重要的是，要從合理的爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)絡(luò)、起爆順序等技術(shù)方面來聯(lián)合控制飛石的產(chǎn)生。

2.2 爆破沖擊波、飛石防護(hù)控制

本工程在防護(hù)結(jié)構(gòu)上首先采取了以建筑腳手架鋼管為骨架，頂部及四周鋪設(shè)竹簾封閉，兩側(cè)防護(hù)分內(nèi)外設(shè)置雙層竹簾，其中一側(cè)靠邊坡段留設(shè)門洞，做為出碴車進(jìn)出通道，爆破時用活動排架門封堵，炮后移開；硐口正對面竹簾后面加以砂包堆砌成墻，形成強(qiáng)有力的擋墻以抵抗沖擊波的迎面沖擊。內(nèi)層竹簾主要對爆破產(chǎn)生的沖擊波及飛石在攔擋的基礎(chǔ)上起導(dǎo)向作用，引導(dǎo)沖擊波及飛石沿設(shè)置的防護(hù)通道沖擊正面的砂包擋墻，外防護(hù)層為加強(qiáng)防護(hù)層，起到預(yù)防內(nèi)層竹簾被飛石擊穿的再次阻擋作用。整個防護(hù)即采取“堵”的方式進(jìn)行防護(hù)。硐口開門子，為了控制沖擊波能量，防止對防護(hù)排架的破壞，以小斷面導(dǎo)洞、短進(jìn)尺的開挖方式，減少一次起爆總藥量，采取孔內(nèi)毫秒延期網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行爆破。

首次試爆，使用炸藥量為32.25公斤，爆破后出現(xiàn)了防護(hù)棚頂部被沖擊波掀開、排架側(cè)立面的鋼管變形凸出呈大肚狀，有個別飛石從頂部飛出，所幸未飛出施工場地圍墻。雖未造成安全事故，但形成的飛石隱患以及防護(hù)排架受損，說明了防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理。

在有限的封閉式防護(hù)空間內(nèi)，爆炸產(chǎn)物伴隨碎石瞬間高速膨脹并壓縮防護(hù)空間內(nèi)的空氣形成沖擊波，在正面沖擊遇到強(qiáng)有力的砂包擋墻阻擋之后，勢必呈反射性向四周擴(kuò)散沖擊，在防護(hù)排架強(qiáng)度無法抵御這一強(qiáng)大沖擊之時，只能產(chǎn)生擴(kuò)容性變形、甚至從薄弱部位撕開口子的現(xiàn)象。因此，分析得出，防護(hù)上只采取“堵”的方式是不合適的，應(yīng)采取正面“堵”側(cè)面“導(dǎo)”兩方面結(jié)合的方式。據(jù)此，對防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理改造，將靠近砂包檔墻的兩側(cè)防護(hù)排架設(shè)置成豎百頁式，以疏導(dǎo)釋放沖擊波（見圖1）。該防護(hù)設(shè)置方式的優(yōu)越體現(xiàn)在兩個方面，一是最大限度控制了爆破作業(yè)面內(nèi)任何角度飛石可能飛出防護(hù)體的路徑，同時又有效的釋放了沖擊波。通過實(shí)際爆破驗(yàn)證，該防護(hù)結(jié)構(gòu)在之后的施工中不僅完全有效的阻擋了飛石，而且未有再次受損現(xiàn)象的發(fā)生。

防護(hù)棚為了形成封閉空間，搭設(shè)長度15 m，采用雙排42×3.5鋼管搭設(shè)，鋼管與坡面形成一個整體。防護(hù)棚高度比明洞洞頂高1 m，每側(cè)寬度比明洞邊墻寬0.5 m，采用扣件連接牢固。洞口正面設(shè)置防護(hù)墻，采用砂袋堆積至頂部，厚度2 m，寬度需比防護(hù)側(cè)墻各寬出2 m，外側(cè)用鋼管斜撐。防護(hù)側(cè)墻采用雙層竹腳板，頂部為竹腳板加安全網(wǎng)。在正面防護(hù)墻兩側(cè)單獨(dú)設(shè)置兩道泄能口，該口處竹腳板以夾角45°豎立在兩層鋼管之間（既不影響泄能又能防飛石）。

2.3 爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)絡(luò)控制

采用孔內(nèi)微差延期網(wǎng)絡(luò)起爆，在起爆順序上，爆破斷面上的炮孔首先由掏槽孔起爆，然后逐圈外擴(kuò)延時起爆，利用延時時差使內(nèi)圈起爆后為外圈創(chuàng)造第二個自由面，同時起到了改變爆破能量的作用方向和爆落巖石的運(yùn)動方向，增加巖石之間的相互對撞、破碎作用，使爆堆集中、減少飛石的產(chǎn)生。

眾所周知，在被爆巖體不存在某些自然弱面的正常情況下，最小抵抗線往往決定了爆破能量的走向及爆落巖塊的運(yùn)動方向。因此，對于輔助眼的布置，最小抵抗線應(yīng)設(shè)置為每一圈之間的圈距，原則上每一圈輔助眼的眼距必須大于其圈距，一般控制在圈距是眼距的2/3～3/4倍，周邊眼的眼距則按光面爆破的要求布置，原則上其眼距必須小于其內(nèi)圈輔助眼的圈距（光爆層厚度），使周邊眼的最小抵抗線位于周邊眼的眼距之間，才能獲得相對平整的開挖輪廓線。但必須做好炮孔的填塞，以確保爆破能量充分作用于破碎巖石，減少能量的外泄，控制和減少孔口產(chǎn)生飛石。

掏槽孔由于受自由面的限制，起爆時難免會產(chǎn)生飛石，對此可采取在距掏槽孔孔口部位近距離的位置，用草袋、竹簾等材料架設(shè)移動式或懸掛式近距防護(hù)，專門用以阻擋掏槽孔的正面飛石。

2.4 爆破振動的分析和防控措施

由于爆破引起的振動，常會造成鄰近地面建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生顛簸和搖晃，本工程主要保護(hù)對象為地面建筑物，其安全判據(jù)是爆破引起其質(zhì)點(diǎn)峰值振動速度和主振頻率兩個指標(biāo)。采用微差爆破技術(shù)、合理的設(shè)置分段延期時段，將一次用藥量化整為零，控制最大單響起爆藥量，是達(dá)到控制爆破振速的主要技術(shù)措施。無論分段情況如何，也無論一次爆破分成多少個段，但爆破振動主要取決于單響最大起爆藥量，將爆破振速和主振頻率控制在《爆破安全規(guī)程》表六規(guī)定的允許范圍內(nèi)，可以保證保護(hù)對象不會受到破壞。

根據(jù)保護(hù)對象的距離，這里以其中一個硐石爆破為例，按《爆破安全規(guī)程》有關(guān)振動速度公式預(yù)算最大單響起爆藥量：

Qmax=R3（v/k）3/a

式中Qmax為最大單響藥量kg；

v為允許振速，按不同保護(hù)對象取不同的允許振速。這里按本工程爆破設(shè)計(jì)方案評估確定的限值，取1.5 cm/s；

R為爆破中心到保護(hù)對象之間的距離m，這里以距離最近的變電所為保護(hù)對象，取50m；

K、α為爆破中心到保護(hù)對象之間與地形地質(zhì)有關(guān)的系數(shù)及衰減指數(shù)，這里取K=150，α=1.5，計(jì)算得出最大單響藥量： Qmax=12.5 kg，完全能夠滿足硐口開門時的爆破網(wǎng)絡(luò)中最大一單段裝藥量要求。

隨著硐體的延伸，由此可計(jì)算出不同距離R—Qmax的對應(yīng)值，作為最大單響起爆藥量的參考值，再以爆破振動測試為配合，指導(dǎo)和調(diào)整最大單響起爆藥量。分段延期時間是否合理，主要以爆破的主頻率不能疊加為原則，若間隔時間太長，雖可確保地震波完全不疊加，但先爆的炮孔在巖體中產(chǎn)生的裂縫會使后爆的炮孔造成高壓氣體泄漏，炸藥能量得不到充分利用，也影響巖石的破碎效果，使大塊率增加；更有甚者，延期時間太長，造成后爆炮孔抵抗線發(fā)生變化，將產(chǎn)生大量飛石、空氣沖擊波而引發(fā)飛石事故。

控制最大單響藥量，可以根據(jù)爆破的斷面及起爆順序，通過調(diào)整鉆孔深度來控制。

2.5 爆破振動測試情況

在此援引其中一次爆破測試結(jié)果做為分析依據(jù)：

測試儀器：TC—4850；測試地點(diǎn)：變電所；總裝藥量：64.35 kg；單響藥量：18 kg；距爆破點(diǎn)中心距離：65 m；炮次：1

測點(diǎn)數(shù)據(jù)見表1。

《爆破安全規(guī)程》表4中，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋規(guī)定的安全允許振速是標(biāo)準(zhǔn)是3.5～4.5 cm/s。實(shí)際振動檢測數(shù)據(jù)表明，遠(yuǎn)小于爆破安全評估的限值，完全符合爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

（1）通過在防護(hù)棚兩側(cè)采取了豎百頁式設(shè)置排架，最大限度控制了爆破作業(yè)面內(nèi)任何角度的飛石，同時又有效的釋放了沖擊波；取得了良好的控制爆破危害的實(shí)效，可在類似復(fù)雜爆破環(huán)境條件工程中推廣使用。

（2）隧道開挖采取合理的爆破參數(shù)，最大限度的控制了有害效應(yīng)的產(chǎn)生，控制最大單響藥量是減少爆破震動的關(guān)鍵，增加爆破段位以降低最大單響藥量是減少爆破震動的有效措施同時隧道成型取得了良好的光爆效果。

（3）爆破監(jiān)測是有效的控制手段，根據(jù)爆破監(jiān)測數(shù)據(jù)，測算出最大允許單響藥量，確保爆破安全距離。當(dāng)最大允許單響藥量滿足全斷面開挖時，即可進(jìn)行全斷面施工，提高施工效率。

參考文獻(xiàn)

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