巖質(zhì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理中爆破技術(shù)的應(yīng)用

劉　剛

（江蘇省中成建設(shè)工程總公司，江蘇南京210041）

巖質(zhì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理中爆破技術(shù)的應(yīng)用

劉剛*

（江蘇省中成建設(shè)工程總公司，江蘇南京210041）

經(jīng)濟(jì)發(fā)展促使江蘇省石礦開采市場(chǎng)空前繁榮，但過度的開采不但破壞了生態(tài)環(huán)境，而且開采山體往往遺留高陡邊坡，誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，影響人類生活環(huán)境和安全。在連云港市連云港新海至徐圩港區(qū)公路工程采礦廢棄石質(zhì)高陡邊坡的地質(zhì)災(zāi)害治理過程中，工程環(huán)境復(fù)雜，而光面爆破、深孔爆破、水壓爆破等爆破技術(shù)的運(yùn)用，使整個(gè)工程安全、環(huán)保、順利地完成。實(shí)踐證明，爆破技術(shù)在大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害治理工程中有著重要意義。

地質(zhì)災(zāi)害；高陡邊坡；光面爆破；深孔爆破；水壓爆破

1　工程概況

1.1工程概況

項(xiàng)目區(qū)總體位于連云港新浦區(qū)東側(cè)，連云港前云臺(tái)山系推磨山南側(cè)?，F(xiàn)有路塹邊坡總體是北側(cè)陡、南側(cè)緩。路塹附近山體東側(cè)最高高程為160m左右，西側(cè)最高高程為130m左右，路塹底部最低高程約為15m左右。北側(cè)坡面分4級(jí)臺(tái)階開挖，臺(tái)階坡面高程依次為40m、70m、100m、130m，臺(tái)階寬度10m左右，坡面較陡，約65°～75°。坡面較為平整。南側(cè)開挖面不規(guī)整。南側(cè)坡面坡頂在調(diào)繪過程中發(fā)現(xiàn)有110kV高壓線電塔。

1.2區(qū)域地層

據(jù)我院完成的徐新路勘察成果，邊坡區(qū)的地質(zhì)特征如下：第四系土層坡體第四系坡積物，土性主要為可塑—硬塑狀粉質(zhì)粘土層，黃色、褐黃色，含少量礫石，局部夾碎石或滾石，薄層狀分布。基巖據(jù)地面地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭示，線路區(qū)基巖為中—晚元古代云臺(tái)組區(qū)域變質(zhì)巖系。路線區(qū)域以片麻巖為主，片理明顯，傾向110°～130°，傾角30°～45°，對(duì)線路北東一側(cè)坡面有不利的影響，巖體中發(fā)育綠泥片巖夾層。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

項(xiàng)目區(qū)位于一級(jí)構(gòu)造單元秦嶺造山帶之武當(dāng)—大別隆起區(qū)的東延部分—蘇膠隆起之上，區(qū)域構(gòu)造線走向主要為北北東—北東東。韌性剪切帶、褶皺及中新生代脆性斷裂發(fā)育，多期疊加作用明顯，面線構(gòu)造種類較多，屬于復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)。在基巖中，線性強(qiáng)變形帶與透鏡狀弱變形域交織分布，形成不均一變形，變形與變質(zhì)作用關(guān)系密切。本項(xiàng)目近場(chǎng)區(qū)無第四系活動(dòng)性斷裂存在。

2　施工方案選擇

2.1工程難點(diǎn)及治理原則

（1）工程難點(diǎn)：①環(huán)境復(fù)雜。南側(cè)坡面坡頂在調(diào)繪過程中發(fā)現(xiàn)有110kV高壓線電塔，靠近鐵塔區(qū)域需進(jìn)行控制爆破，確保安全。②邊坡高陡。開挖高差70～165m，原先石場(chǎng)不規(guī)則開挖，導(dǎo)致邊坡陡峭，部分有倒坡現(xiàn)象。③翻臺(tái)難度大。受礦區(qū)地勢(shì)所限，無法修建緩坡運(yùn)輸?shù)缆?，車輛無法上山裝運(yùn)，只能采用挖機(jī)翻臺(tái)，開挖高度高，翻臺(tái)工作量大。④治理路線長(zhǎng)。坡頂線長(zhǎng)3130m。⑤治理面積廣。整個(gè)邊坡治理面積約21.7×104m2，除了機(jī)械清理最終邊坡外，還需人工清理浮石，保證邊坡安全穩(wěn)定。⑥治理區(qū)靠近村莊，爆破施工給村民帶來不便。村民以環(huán)保和爆破危害為理由經(jīng)常到工地妨礙施工。

（2）治理原則：①確保邊坡安全，消除現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害隱患，避免產(chǎn)生次生災(zāi)害。②安全第一的前提下，盡量避免造成新的環(huán)境破壞。③地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)治理基本提供修建公路必須的路塹斷面（兼顧遠(yuǎn)期規(guī)劃斷面），同時(shí)消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，徹底解決徐新公路通車后的安全問題。

2.2施工方案的確定

邊坡的地質(zhì)災(zāi)害治理施工首要任務(wù)便是修坡施工，常用的方法有人工、機(jī)械和爆破施工。人工和機(jī)械施工適用于面積小、工程量小的低矮邊坡。大部分需治理的邊坡高陡，人工和機(jī)械施工不便，且機(jī)械施工成本高、進(jìn)度慢、粉塵多、噪音大，不適合長(zhǎng)時(shí)間施工。因此高陡邊坡采用爆破施工更加合理便捷，尤其是在大方量的修坡施工中，爆破施工的優(yōu)勢(shì)顯得尤為明顯。在爆破技術(shù)日新月異的今天，完全可采用可控制、可防護(hù)、更精細(xì)的爆破施工技術(shù)，達(dá)到高質(zhì)量、高安全、高進(jìn)度、低成本和低污染的高效環(huán)保施工目的。

依據(jù)治理邊坡地質(zhì)災(zāi)害工程的原則，針對(duì)本工程施工難點(diǎn)，并綜合各方法進(jìn)行比較，最終選擇爆破作為主要施工方法。通過多次召開現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議，組織有關(guān)專家設(shè)計(jì)爆破施工方案，最終采用復(fù)雜環(huán)境深孔爆破和水壓爆破相結(jié)合的總方案，邊坡采用光面爆破的方法進(jìn)行施工。

3　爆破設(shè)計(jì)及參數(shù)

3.1復(fù)雜環(huán)境深孔及深孔水壓爆破參數(shù)

在臺(tái)階高度選定、炮孔參數(shù)選擇與計(jì)算、炮孔裝藥量計(jì)算和起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)等方面，深孔水壓爆破與復(fù)雜環(huán)境深孔松動(dòng)控制爆破是完全一致的，所不同的僅僅是炮孔裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)，即將深孔松動(dòng)控制爆破計(jì)算的炮孔裝藥量減少20%左右作為深孔水壓爆破炮孔裝藥量；往炮孔中一定位置注入一定量的水，用含有一定水分的土填塞炮孔。所以深孔水壓爆破設(shè)計(jì)與深孔松動(dòng)控制爆破設(shè)計(jì)可以說是一樣的。

3.1.1爆破參數(shù)

對(duì)于外側(cè)一列炮孔和中間一列炮孔，H=10m、a= 3.5m、b=2.5m，暫取炸藥單耗q為0.35kg/m3，則每個(gè)炮孔裝藥量為Q=qabH=30.6kg。

內(nèi)側(cè)一列炮孔，通?？咨?～4.5m，如按此計(jì)算，臺(tái)階高為4.0m，取炸藥單耗q為0.30kg/m3，則每個(gè)炮孔裝藥量Q=10.5kg。炮孔布置如圖1所示。

深孔水壓爆破每個(gè)炮孔裝藥量比深孔松動(dòng)控制爆破減少約20%，則外側(cè)與中間的炮孔裝藥量為Q= 24.5kg，內(nèi)側(cè)炮孔裝藥量為Q1=8.4kg。裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1.2起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

僅以外側(cè)、中間和內(nèi)側(cè)3列炮孔為例，其起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)為中間一列炮孔均裝同一段毫秒雷管，內(nèi)側(cè)一列炮孔也裝同一段毫秒雷管，但要比中間的一列炮孔高2個(gè)段別；外側(cè)一列炮孔也裝同一段毫秒雷管，但要比內(nèi)側(cè)高出2個(gè)段別；炮孔外用同一段毫秒雷管把每一排炮孔伸出的導(dǎo)爆管并聯(lián)后再串聯(lián)，炮孔外同一段毫秒雷管段別可以選擇與外、中、內(nèi)一列炮孔相同段別，此種起爆網(wǎng)路即為常用的同列同段炮孔外等間隔控制延時(shí)起爆網(wǎng)路。

3.2光面爆破設(shè)計(jì)

為了坡面的完整性和可觀賞性，以及方便后期綠化施工，使用光面爆破修造邊坡。上部坡面開挖時(shí)，光面爆破炮孔間距1.0～1.2m，鉆孔時(shí)用標(biāo)尺精確控制角度、拉線控制方向。裝藥結(jié)構(gòu)采用了不耦合裝藥，不耦合系數(shù)2～3。藥包用?32mm小藥卷，捆綁在長(zhǎng)度大于炮孔深度的竹片上，孔內(nèi)采用導(dǎo)爆索連接。起爆前仔細(xì)檢查導(dǎo)爆索連接角度、網(wǎng)路連接，保證可靠起爆。

4　爆破安全

4.1爆破振動(dòng)

南側(cè)坡面坡頂110kV高壓線電塔及附近村莊，施工時(shí)必須防止電力鐵塔及民房因爆破振動(dòng)基礎(chǔ)松動(dòng)而倒塌。施工前現(xiàn)場(chǎng)勘查了地形和環(huán)境條件，采用復(fù)雜環(huán)境深孔爆破和水壓爆破技術(shù)，個(gè)別區(qū)域采用城鎮(zhèn)淺孔爆破。靠近鐵塔爆破時(shí)，根據(jù)“密打孔、少裝藥、弱爆破”的原則，為保證鐵塔安全，距離鐵塔50～100m的區(qū)域采用城鎮(zhèn)淺孔爆破的方法分層開挖。距離鐵塔100m處安全用藥量為178kg，本設(shè)計(jì)中10m孔深的單孔藥量為30.6kg，100m處可5孔同段起爆，所以距離鐵塔100m外采用深孔爆破較安全，可有效控制飛石。

4.2飛石防護(hù)

爆破施工對(duì)電力設(shè)施的影響還包括爆破產(chǎn)生的飛石危害。有效控制爆破飛石，除應(yīng)合理選擇爆破參數(shù)及抵抗線方向，為防患于未然，還應(yīng)采取以下措施進(jìn)行防護(hù)：

（1）為防止飛石過高，增加孔口填塞長(zhǎng)度，孔口用廢舊橡膠類輸送帶和沙包進(jìn)行覆蓋防護(hù)，對(duì)爆破薄弱部位再用荊笆、草簾和裝土的編織袋壓實(shí)。因水壓爆破本身藥量較小，采用一般覆蓋防護(hù)后基本可消除飛石的危害。

（2）注意最小抵抗線方向，不應(yīng)朝向電力鐵塔和高壓線。尤其在鐵塔附近爆破時(shí)，要控制好孔口的填塞質(zhì)量，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行填塞，防止填塞長(zhǎng)度過短，造成個(gè)別飛石砸向鐵塔及高壓線。

（3）在環(huán)境復(fù)雜、飛石防護(hù)要求較高的情況下，在覆蓋防護(hù)之上還可采用離空防護(hù)措施。采用尼龍網(wǎng)（網(wǎng)孔2～3cm），懸撐在單位爆破區(qū)域上方進(jìn)行防護(hù)，離空高度一般在2～3m，防護(hù)網(wǎng)范圍應(yīng)大于單位爆破區(qū)域，效果很好。離空防護(hù)示意如圖3所示。

5　結(jié)語(yǔ)

（1）通過本工程，增強(qiáng)了我們對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的緊迫感、責(zé)任感和使命感，達(dá)成生態(tài)環(huán)境建設(shè)的共識(shí)，并認(rèn)識(shí)到爆破技術(shù)在邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程中的重要性，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到進(jìn)行爆破施工方案設(shè)計(jì)時(shí)，除應(yīng)考慮滿足工程建設(shè)需要，而且還應(yīng)滿足環(huán)境的需求。

（2）工程爆破施工完畢后，電力設(shè)施在遷移前安然無恙，經(jīng)過爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，附近村子民房的振動(dòng)速度均在安全允許范圍內(nèi)，未超過1.0cm/s。實(shí)踐證明復(fù)雜環(huán)境下的爆破施工技術(shù)日趨成熟，控制爆破技術(shù)經(jīng)得起考驗(yàn)。

（3）本工程采用的深孔水壓爆破，爆后石渣塊度均勻，產(chǎn)生的爆破振動(dòng)小，滿足復(fù)雜環(huán)境下的爆破施工要求，有利于保證最終邊坡的穩(wěn)定，具有明顯的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益。同時(shí)也證明爆破技術(shù)在大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害治理工程中的重要地位。

生態(tài)環(huán)境建設(shè)是一項(xiàng)宏大的跨世紀(jì)工程，需要全社會(huì)的參與努力，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)達(dá)到“雙贏”的目的，推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

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TD235.3

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1004-5716（2016）01-0188-03

2015-01-15

劉剛（1974-），男（漢族），江蘇宿遷人，工程師，現(xiàn)從事巖土工程施工技術(shù)工作。