在特殊環(huán)境下土石方爆破的施工技術(shù)

馮明偉

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

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在特殊環(huán)境下土石方爆破的施工技術(shù)

馮明偉

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

根據(jù)建設(shè)方的整體工程進(jìn)度計(jì)劃，以及對場地的合理利用，場平土石方爆破進(jìn)行到一定階段后，其他施工單位按計(jì)劃陸續(xù)進(jìn)場，這些單位的臨建設(shè)施基本都在爆破警戒區(qū)以內(nèi)，爆破危險(xiǎn)性很大。本文介紹在這些特殊環(huán)境下土石方爆破的施工技術(shù)，主要是爆破施工設(shè)計(jì)和爆破防護(hù)措施。

爆破方案 爆破設(shè)計(jì) 防護(hù)措施

1 工程概況

某工程項(xiàng)目隨著工程開挖的進(jìn)展，爆破開挖區(qū)高程逐漸降低，并逐漸轉(zhuǎn)移向開挖區(qū)的臨邊，部分場平區(qū)域達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并已經(jīng)移交，其他施工單位根據(jù)建設(shè)方的要求陸續(xù)進(jìn)場，在場平區(qū)內(nèi)根據(jù)總平面布置搭設(shè)臨建區(qū)，這些臨建設(shè)施基本都在《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)要求的爆破警戒區(qū)以內(nèi)。

本爆破開挖區(qū)域距混凝土拌合站約120m，距破碎系統(tǒng)約78m；社會道路在爆破區(qū)巒嶺山腳下旁邊繞過，臨邊滾石有可能危及道路。本區(qū)域的爆破采取距爆區(qū)≤100m的松動(dòng)爆破和其他部位的控制爆破。

現(xiàn)場開挖爆破時(shí)，需要做好爆破飛石和爆破震動(dòng)等方面的控制措施?？偟囊笫窃诖藦?fù)雜環(huán)境的條件下，確保爆破施工安全、質(zhì)量的前提下保證施工進(jìn)度。

2 爆破施工的原則和要求

2.1 設(shè)計(jì)原則

(1)由于巖石破碎、節(jié)理發(fā)育或巖石變化較大，要嚴(yán)格控制飛石的方向和距離；

(2)為了減少對臨邊區(qū)其他施工單位生產(chǎn)臨建區(qū)的爆破飛石和震動(dòng)的影響，孤石采用手風(fēng)鉆解炮，整體巖石采用控制爆破和松動(dòng)爆破技術(shù)，減小鉆孔孔徑，密打孔，少裝藥，分層裝藥，控制堵塞長度及堵塞質(zhì)量，采取一定的防護(hù)措施，有效控制飛石的范圍及爆破震動(dòng)；

(3)針對不同的巖石地質(zhì)，采用不同的爆破施工技術(shù)，選擇合理的孔網(wǎng)參數(shù)及爆破工藝，選擇合理的裝藥結(jié)構(gòu)。

2.2 施工方案確定

從現(xiàn)場的開挖過程中可以看到，該區(qū)域地質(zhì)情況大致可以分為以下兩種：(1)整版巖石，但可能存在石夾土現(xiàn)象；(2)土夾石，頂部為粘土夾雜塊石覆蓋物，再往下挖存在土夾石即包裹孤石現(xiàn)象。根據(jù)開挖顯示的不同地質(zhì)情況，采用不同的爆破施工方法。

(1)若開挖揭露地質(zhì)狀況為整版的巖石，但可能存在石夾土現(xiàn)象。采用深孔臺階微差擠壓爆破，使大塊石翻出來再采用手風(fēng)鉆解炮爆破。臺階高度控制在5m～10m，鉆孔孔徑為φ138mm。同時(shí)采用控制爆破技術(shù)，密集性布孔，適當(dāng)減小裝藥單耗，增加堵塞長度，選取合理的雷管段別等措施。局部地段采用松動(dòng)爆破措施；

(2)若開挖揭露地質(zhì)狀況為土夾石，頂部為粘土夾雜塊石覆蓋物，再向下挖存在土夾石即包裹孤石現(xiàn)象。采用手風(fēng)鉆解炮及分層裝藥的爆破措施，反鏟拋方的施工方法配合挖運(yùn)；

(3)考慮到本區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜，若為整塊巖石采用臺階爆破，則爆破使用炸藥以硝銨為主，乳化炸藥為輔，對于地下水豐富部位，采用全乳化裝藥，并且爆破施工中采用分層裝藥；若采用手風(fēng)鉆解炮，則爆破采用炸藥為全乳化炸藥，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況采用分層裝藥。雷管主要采用毫秒微差非電雷管或采用導(dǎo)爆索起爆，塑料導(dǎo)爆管連接，脈沖起爆器起爆。采用孔外、孔內(nèi)分段，以滿足最大一段起爆藥量控制要求。

3 爆破設(shè)計(jì)

3.1 爆破臺階高度(H)的確定

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況和以往爆破經(jīng)驗(yàn)，將開挖的臺階高度調(diào)整為5m～10m，采用自上而下的分層爆破方式。松動(dòng)爆破臺階高度為6m～7m。

3.2 布孔方式

在臨空面方向采用多排、梅花型布孔，爆破孔采用垂直孔。對于石夾土現(xiàn)象突出地段，適當(dāng)加密布孔。

3.3 爆破參數(shù)的確定

3.3.1 臺階爆破設(shè)計(jì)

3.3.1.1 單位炸藥消耗量(q)。q的選取與巖性、臺階高度、自由面數(shù)量、炸藥種類和炮孔直徑等多種因素有關(guān)，本工程巖石節(jié)理破碎及石夾土現(xiàn)象，為達(dá)到較為理想的爆破效果，q值取0.45kg/m3～0.6kg/m3。

3.3.1.2 孔徑(d)、炮孔深度(L)及超鉆深度(h′)。炮孔直徑d=138mm，炮孔深度L=h+h′，h為臺階高度，h′為超鉆深度，取h′=0.5m～1.5m。

3.3.1.3 底盤抵抗線(W1)。底盤抵抗線W1=2.5m～3.2m，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整。

3.3.1.4 孔距a和排距b。由于施工區(qū)域地質(zhì)破碎、節(jié)理復(fù)雜而且伴有石夾土的現(xiàn)象，適宜采用密集性布孔，以達(dá)到良好的破碎效果。孔深5m～10m時(shí)，a=2.8m～4.2m，b=2.0m～2.4m，可根據(jù)情況在現(xiàn)場適當(dāng)調(diào)整。

3.3.1.5 堵塞長度(Lc)。堵塞長度Lc=3m～3.2m，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)狀況，若巖石地質(zhì)復(fù)雜則取大值。

3.3.1.6 單孔裝藥量(Q)。第一排單孔按公式(1)計(jì)算，其他排單孔按公式(2)計(jì)算：

Q=qaW1h

(1)

Q=Kqabh

(2)

其中K取1.1。

3.3.1.7 裝藥結(jié)構(gòu)。由于開挖部位均為臨邊部位，對于其他單位的臨建設(shè)施的影響比較大，所以爆破施工采用控制爆破技術(shù)，減少裝藥量，采取分層裝藥結(jié)構(gòu)，即爆破孔(干孔)采用分層耦合裝藥結(jié)構(gòu)，在每個(gè)分層裝藥段上部采用部分硝銨炸藥，每個(gè)分層起爆藥包使用2#巖石乳化炸藥實(shí)施反向起爆，并在孔口堵塞段適時(shí)加輔助藥包；爆破孔若為水孔，采用乳化炸藥等防水性炸藥，其他步驟與干孔一致?？變?nèi)每個(gè)分層起爆器材采用8#微差非電毫秒雷管或?qū)П鳌?/p>

3.3.1.8 爆破網(wǎng)路。整個(gè)爆破網(wǎng)路采用非電毫秒雷管，實(shí)施逐排微差擠壓爆破。由于本段石質(zhì)節(jié)理破碎，為防止爆破氣體因雷管延期太長而過早泄露，因此孔間微差及各排間微差均取稍小值。

3.3.2 孤石解炮爆破設(shè)計(jì)

3.3.2.1 爆破參數(shù)

施工區(qū)域若為土夾石地質(zhì)，根據(jù)以往的爆破經(jīng)驗(yàn)，采用小孔徑少藥量的爆破方法，使孤石破碎。采用YT-28型手風(fēng)鉆打孔解炮，孔徑采用42mm。

當(dāng)孤石體積大于5m3時(shí)，藥孔深度(L)為石塊高度的1/3～1/2。體積在10m3以下的塊石，鉆一個(gè)孔即可；體積大于10m3的塊石，應(yīng)配置數(shù)個(gè)炮孔，炮孔的間隔(a)為孔深的1～2倍。裝藥量按每m380g～150g分層裝藥。

3.3.2.2 孤石解炮單位耗藥量計(jì)算

q′=Kf﹒q

式中：q′——大塊孤石解炮的單位耗藥量kg/m3；

q——臺階爆破時(shí)巖石爆破單位耗藥量kg/m3；

Kf——爆破自由面修正系數(shù)，系數(shù)值見表1。

表1 爆破自由面修正

4 爆破防護(hù)措施

4.1 采用控制爆破技術(shù)和松動(dòng)爆破技術(shù)縮小危險(xiǎn)區(qū)，合理確定爆破參數(shù)，減少裝藥量，特別注意最小抵抗線的實(shí)際長度和方向，避免出現(xiàn)大的施工誤差；在爆破設(shè)計(jì)上，盡量減小爆破作用指數(shù)，選用最佳的爆破最小抵抗線，合理選擇起爆順序和延時(shí)間隔。

4.2 詳盡掌握爆破區(qū)域的介質(zhì)情況，注意避免將藥包放在軟弱夾層或基礎(chǔ)的結(jié)合縫上。

4.3 做好炮孔的堵塞工作，嚴(yán)防堵塞物中夾雜碎石塊。

4.4 在控制爆破中，對爆破裝藥部位進(jìn)行嚴(yán)密覆蓋。具體措施為：采用竹跳板對爆破區(qū)整片覆蓋；然后采用鐵絲網(wǎng)覆蓋，最后使用土袋滿鋪壓在最上一層(注意：不能破壞已經(jīng)聯(lián)接好的爆破網(wǎng)路)，采取三層覆蓋措施，基本可以保證周邊建(構(gòu))筑物安全。爆破覆蓋防護(hù)見圖1所示。

圖1 爆破覆蓋防護(hù)示意

通過以上的安全防護(hù)及技術(shù)措施，并在爆破時(shí)做好爆破警戒工作，切實(shí)落實(shí)安全生產(chǎn)的各項(xiàng)制度，爆破個(gè)別飛散物不會對建(構(gòu))筑物和人員造成損害。

5 結(jié)語

本文介紹了特殊環(huán)境下的爆破方案、爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)路和器材等以及解決此種爆破所面臨的安全問題的一系列措施。本工程在整個(gè)施工過程中，沒有發(fā)生一起安全事故，也沒有對周圍建(構(gòu))筑物造成損壞，爆破取得圓滿成功，為類似工程提供了較為重要的借鑒和指導(dǎo)作用。

〔1〕霍永基.工程爆破論文選編.北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1993.9.

〔2〕蔡澤軍，陳仲超.復(fù)雜環(huán)境土石方爆破設(shè)計(jì)與施工[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011.2.

馮明偉(1981.10-)，男，吉林省伊通縣人，工程師，項(xiàng)目部副經(jīng)理，主要從事現(xiàn)場施工管理等工作。

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