重點(diǎn)旅游區(qū)不停業(yè)臨近邊坡爆破優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

吳嵩

文章結(jié)合南江雙線(xiàn)特大橋工程實(shí)例，介紹了漂流區(qū)上方峽谷橋墩邊坡施工爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，確保了旅游區(qū)旅游高峰期正常營(yíng)業(yè)，并將其對(duì)周邊植被的破壞降到最低。工程案例中所采取的措施和取得的成效對(duì)后續(xù)類(lèi)似條件下邊坡的爆破作業(yè)具有較好的借鑒和指導(dǎo)意義。

漂流區(qū);爆破;微定向;改變臨空面

0?引言

在旅游景區(qū)特別是旅游人員較多的地段進(jìn)行大方量石方爆破施工，需要制定安全有效的爆破方案和行之有效的支擋防護(hù)措施組成綜合保護(hù)系統(tǒng)，保障爆破區(qū)附近和下方游客和管理人員的人身財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)保障周邊輻射區(qū)域構(gòu)造建筑物不受破壞以及周邊生態(tài)環(huán)境受破壞程度可控。原設(shè)計(jì)為施工區(qū)下方景區(qū)停業(yè)1個(gè)月進(jìn)行封閉式施工，爆破施工為常規(guī)直接爆破，未考慮周邊環(huán)境保護(hù)情況。在實(shí)際施工協(xié)商中，旅游景區(qū)管理單位要求不停業(yè)及不得破壞周邊紅線(xiàn)范圍植被等。經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查和分析研究，采取優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)和增加支擋措施組建綜合防護(hù)體系，確保施工安全順利完成。

1?工程案例

1.1?工程概況

南江雙線(xiàn)特大橋橫跨貴州省開(kāi)陽(yáng)縣國(guó)家4A級(jí)南江大峽谷景區(qū)漂流河道和人行隧道，設(shè)計(jì)橋面距離漂流河道水面230 m。主墩位于“Ⅴ”型峽谷兩側(cè)邊（如圖1～2所示）?；A(chǔ)開(kāi)挖需要對(duì)主墩墩位處邊坡開(kāi)挖出平臺(tái)后才能進(jìn)行，邊坡巖土體結(jié)構(gòu)分布主要為：表層2 m范圍覆蓋碎石土，下層2～8 m范圍是Ⅳa級(jí)普通巖層（中風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖），底層8～18 m范圍為Ⅲa級(jí)堅(jiān)硬巖層（砂質(zhì)頁(yè)巖）。開(kāi)挖以石方為主，單個(gè)主墩邊坡開(kāi)挖量約為8 000 m3，采用微定向控制爆破施工。

1.2?施工控制要點(diǎn)分析

由于南江雙線(xiàn)特大橋橋址的特殊性，在邊坡開(kāi)挖爆破施工同時(shí)不允許對(duì)景區(qū)內(nèi)旅游和管理人員及結(jié)構(gòu)物造成較大安全威脅，因此工程控制要點(diǎn)包括工期、安全、環(huán)保等方面。施工爆破區(qū)位于峽谷兩側(cè)陡坡上，峽谷下方為國(guó)家重點(diǎn)旅游漂流景區(qū)的核心地帶，且爆破施工期間，景區(qū)正值旅游高峰期（游客數(shù)量為3 000～5 000人/d）不停止?fàn)I業(yè)。經(jīng)與旅游公司協(xié)商約定：（1）不允許使用較大規(guī)模爆破施工，不得對(duì)周邊非施工紅線(xiàn)區(qū)域環(huán)境植被造成破壞;（2）爆破施工期間，做好防護(hù)支擋措施，確保下方正常開(kāi)展旅游經(jīng)營(yíng)活

動(dòng)不受到影響。由于爆破規(guī)模限制，工期是正常施工的4倍，同時(shí)安全措施有非常大的提升，支擋措施費(fèi)用約達(dá)1 200萬(wàn)元。

2?邊坡爆破施工要點(diǎn)

2.1?總體思路

根據(jù)實(shí)際地形和施工需求，確定基本思路為：采用微定向控制爆破+機(jī)械輔助清理方案。微定向控制爆破的要求是：（1）根據(jù)支擋防護(hù)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制爆破后滾石大小≤0.4 m3，滑落至峽谷景區(qū)方向支擋處的滾石沖擊破壞控制在支擋防護(hù)指標(biāo)的70%以?xún)?nèi);（2）提高爆破設(shè)計(jì)，優(yōu)化參數(shù)，結(jié)合加強(qiáng)覆蓋防護(hù)，使受爆巖土體爆裂但不碎散、碎散但不飛出、滑塌但不滾落，在最大程度上控制飛石和滾石的產(chǎn)生;（3）人為設(shè)置爆破臨空面，將90%以上滾石引導(dǎo)至控制方向滑落，改變爆破臨空面方向，使飛石和滾石向安全方向拋灑（如圖3所示）。機(jī)械輔助清理的要求是采用挖掘機(jī)清表及刷坡，破碎機(jī)碎裂爆破大粒徑巖塊。

2.2?邊坡開(kāi)挖方案

開(kāi)挖施工順序?yàn)椋褐醴雷o(hù)施工→挖掘機(jī)清表→挖掘機(jī)+破碎機(jī)掘鑿臨空面→第一爆破區(qū)水平鉆孔松動(dòng)爆破施工+清方刷坡→第二爆破區(qū)豎向鉆孔松動(dòng)爆破施工+清方刷坡。邊坡開(kāi)挖兩大爆破區(qū)指的是：第一爆破區(qū)為嚴(yán)格控制爆破區(qū)，全部采用水平鉆孔爆破，范圍為刷坡頂點(diǎn)至型鋼欄柵防護(hù)頂下2 m，即9#墩到海拔標(biāo)高1 019.374 m，10#墩到海拔標(biāo)高1 018.846 m;第二爆破區(qū)為控制爆破區(qū)，主炮孔采用垂直炮孔，光爆眼采用水平鉆眼爆破，范圍為邊坡開(kāi)挖剩余部分（如圖4所示）。兩大爆破區(qū)內(nèi)再進(jìn)行分層爆破，分層臺(tái)階高度為2～3 m，以斜槽切入方式爆破刷坡，9#墩分三臺(tái)階爆破至施工平臺(tái)面（設(shè)計(jì)標(biāo)高處），1#臺(tái)階高2～8 m，2#臺(tái)階高7.5 m，3#臺(tái)階高8 m。炮眼采用手持式風(fēng)鉆鉆造，挖掘機(jī)+人工配合清渣。

2.3?爆破設(shè)計(jì)

為有效利用爆破效果，防止邊坡土石大量向線(xiàn)路右側(cè)或正面（非控制臨空面）方向滾落，造成防護(hù)堆積破壞，在斜槽布置炮眼時(shí)，兩側(cè)方預(yù)留1.5 m（控制臨空面輔助眼最小抵抗線(xiàn)為0.7 m）范圍內(nèi)不布置炮眼，待爆破完成后利用機(jī)械破碎方式，使得預(yù)留側(cè)土石向靠斜槽一面塌落并清理。

2.3.1?炮眼設(shè)計(jì)

（1）掏槽眼：掏槽眼的作用是在開(kāi)始刷坡面上爆破出一個(gè)槽穴，為后續(xù)爆破開(kāi)辟更多臨空面以創(chuàng)造良好的爆破條件。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用錐形掏槽拋擲方式進(jìn)行掏槽。其中鉆孔角度為70°，炮眼間距為70 cm，炮眼個(gè)數(shù)為4個(gè)。

（2）輔助眼：輔助眼位于掏槽眼與周邊眼之間，其作用是擴(kuò)大槽穴，為周邊眼的爆破創(chuàng)造臨空面。

（3）周邊眼：在遠(yuǎn)離峽谷側(cè)面設(shè)置周邊眼，其作用是使刷坡成型坡面為1：0.2的光滑整齊的斜坡。

2.3.2?炮眼數(shù)量及相關(guān)其他參數(shù)（以9#墩邊坡為例進(jìn)行設(shè)計(jì)）

（1）炮眼數(shù)量應(yīng)根據(jù)實(shí)際巖石強(qiáng)度、地質(zhì)構(gòu)造、自由面數(shù)、坑道尺寸、炸藥性質(zhì)、炮眼布置、炮眼直徑、炮眼長(zhǎng)度等因素，先按照下列計(jì)算確定炮眼數(shù)量，再經(jīng)過(guò)多次試爆優(yōu)化進(jìn)行調(diào)整：

N=q·S/（α·γ）（1）

q——單位炸藥消耗量，取值為0.74 kg/m3;

S——坑道斷面積，各斷面面積見(jiàn)表1;

α——炮眼裝填系數(shù)，取值為0.55;

γ——炸藥每米長(zhǎng)度的重量，取值為0.78 kg/m;

N——炮眼數(shù)。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

（2）根據(jù)光面爆破計(jì)算參數(shù)，炮眼間距為0.7 m，周邊眼炮眼直徑為0.04 m，最小抵抗線(xiàn)為0.86 m，每米孔深裝藥量為0.14 kg/m。

（3）單耗確定：?jiǎn)魏蘑?、Ⅳ、Ⅴ?jí)圍巖周邊眼取0.25 kg/m，斷面開(kāi)挖q取0.7～1 kg/m3，即單位耗藥量q=0.74 kg/m3。

炮眼平均分布在開(kāi)挖斷面上，掏槽眼深度比掘進(jìn)眼深20 cm，周邊眼間距以1：0.05斜率外插打眼（詳見(jiàn)表2）。

（4）堵塞長(zhǎng)度L：炮眼深度>1 m時(shí)，封泥長(zhǎng)度應(yīng)≥0.5 m。為加強(qiáng)封堵，避免爆破飛石，這里取L=0.7 m，采用炮泥封堵。

（5）因巖層變化較大，最佳微差爆破間隔時(shí)間為：

Δt=103/（5.5+2.3Cp·ρ/106）（2）

其中Cp為巖石的縱波速度;ρ為巖石密度。取第一、二臺(tái)階Cp=3 000 m/s，ρ=2 400 kg/m3，第三臺(tái)階Cp=4 000 m/s，ρ=2 800 kg/m3。參閱《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》表2-32巖石的縱波速度與密度表。

經(jīng)計(jì)算可知：采用6段微差起爆時(shí)，巖石自振周期第一、二臺(tái)階T1=2Δt1=90 ms，第三臺(tái)階T2=2Δt2=62 ms。

（6）根據(jù)非電毫秒雷管段別及延期時(shí)間表（見(jiàn)表3），一般選擇段別1、3、7，經(jīng)計(jì)算優(yōu)化選擇段別1選取雷管段別，結(jié)果見(jiàn)表4。

3?取得成效

本項(xiàng)目工程經(jīng)過(guò)優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)和施工支擋，共計(jì)經(jīng)歷了4個(gè)月施工，共計(jì)優(yōu)化爆破參數(shù)3次，使用爆破總藥量為：乳化炸藥3.16 t，硝胺炸藥0.75 t，電雷管1 507發(fā)，毫秒延時(shí)雷管1 100根，總計(jì)爆破次數(shù)72次。爆破石方包括主墩邊坡及部分便道，合計(jì)爆破石方量為18 700 m3，爆破效果良好。期間沒(méi)有影響到景區(qū)的正常營(yíng)業(yè)，沒(méi)有發(fā)生任何安全事故，未對(duì)紅線(xiàn)外環(huán)境造成破壞。

4?結(jié)語(yǔ)

通過(guò)主動(dòng)改變90°爆破臨空面微定向控制爆破新思路，配合增加防護(hù)支擋措施，有效控制了爆破過(guò)程產(chǎn)生的塊石大小及飛石、滾石的移動(dòng)方向和輻射范圍，確保了景區(qū)的正常營(yíng)業(yè)與工作人員及游客的人身安全，同時(shí)保證了紅線(xiàn)范圍外綠植不受爆破破壞。在本工程中將控制爆破技術(shù)與防護(hù)體系實(shí)現(xiàn)了完美結(jié)合，是復(fù)雜環(huán)境下邊坡開(kāi)挖控制爆破優(yōu)化設(shè)計(jì)的典型范例，極具借鑒意義。

[1]GB6722-2011，爆破安全規(guī)程[S].

[2]周水興，何兆益，鄒毅松，等.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]江正榮.建筑施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.