復(fù)雜環(huán)境下洞庫(kù)爆破開(kāi)挖安全技術(shù)

王騰蛟，姜 波，李海川，賀書(shū)義，王夢(mèng)君，林可心

(1.空軍工程大學(xué)航空工程學(xué)院，西安 710038；2.西部戰(zhàn)區(qū)空軍甘寧片區(qū)工程建設(shè)指揮部，蘭州 730020；3.空軍第一空防工程處，北京 100080；4.西部戰(zhàn)區(qū)空軍工程質(zhì)量監(jiān)督站，成都 610000；5.空軍第二工兵技術(shù)勤務(wù)大隊(duì)質(zhì)量監(jiān)督站，廣州 510052)

人工、機(jī)械、爆破開(kāi)挖是3種主要的地下工程施工手段[1-3]，人工開(kāi)挖費(fèi)時(shí)費(fèi)力，只適合局部施工；機(jī)械開(kāi)挖快速高效，應(yīng)用廣泛；對(duì)于質(zhì)地堅(jiān)硬的巖體，爆破開(kāi)挖是最佳選擇[4]。爆破開(kāi)挖雖能解決巖體堅(jiān)硬難以施工的難題，但在施工過(guò)程中產(chǎn)生的爆破振動(dòng)、爆破飛石、空氣沖擊波等有害效應(yīng)[5-6]易對(duì)周?chē)娜藛T和建(構(gòu))筑物造成損傷。因此，研究地下工程爆破開(kāi)挖安全技術(shù)具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)在爆破開(kāi)挖安全方面展開(kāi)了廣泛研究[7-10]，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)爆破有害效應(yīng)的控制。葉朝良等[11]以徐鹽鐵路徐淮場(chǎng)路塹土石方爆破開(kāi)挖工程為研究背景，以控制爆破振動(dòng)、爆破飛石、爆破沖擊波、爆破有害氣體和噪聲為施工目標(biāo)，總結(jié)出一套行之有效的安全防護(hù)體系；唐海等[12]以張家界禾家村站東側(cè)的路塹山體爆破開(kāi)挖工程為背景，分析了周?chē)穹?、路基、邊坡的爆破控制?biāo)準(zhǔn)，制定出保證鐵路正常運(yùn)營(yíng)和周邊村莊安全的爆破開(kāi)挖安全技術(shù)；Zhou Kui等[13]在公路隧道施工中，通過(guò)合理設(shè)置爆破開(kāi)挖施工順序，采用淺孔毫秒爆破技術(shù)，以減少爆破振動(dòng)效果和沖擊作用。雖然這些學(xué)者在爆破開(kāi)挖安全技術(shù)方面取得了許多成果，但是其研究背景中爆區(qū)周?chē)沫h(huán)境簡(jiǎn)單，受保護(hù)的對(duì)象較為單一，而且多為路塹工程[14-16]，對(duì)地下洞庫(kù)工程爆破開(kāi)挖安全技術(shù)的研究較少。

基于此，本文介紹了以蘭州市附近山溝內(nèi)某洞庫(kù)爆破開(kāi)挖為背景，綜合考慮爆區(qū)周?chē)?構(gòu))筑物及存放危險(xiǎn)品的安全，從改進(jìn)爆破技術(shù)和制定防護(hù)措施兩個(gè)角度對(duì)地下洞庫(kù)爆破開(kāi)挖安全技術(shù)進(jìn)行研究的過(guò)程，為周?chē)械厣?、地下?構(gòu))筑物且存有危險(xiǎn)品的復(fù)雜環(huán)境下地工程的爆破施工提供參考。

1 工程概況

某洞庫(kù)爆破開(kāi)挖地點(diǎn)位于蘭州市附近山溝內(nèi)某庫(kù)區(qū)。洞庫(kù)斷面采用圓拱直墻型和公路洞庫(kù)式橢圓形，圓拱直墻型洞庫(kù)分不同斷面，開(kāi)挖寬5～6.6 m，高6～6.5 m；公路洞庫(kù)式橢圓型洞庫(kù)開(kāi)挖寬13.318 m，高12.1 m。其中，KD-1-1#洞庫(kù)環(huán)境最復(fù)雜，進(jìn)口處與1#洞庫(kù)(彈藥教具)、2#洞庫(kù)(圖庫(kù))、3#洞庫(kù)(空置)、4#洞庫(kù)、5#洞庫(kù)(引信)的水平距離分別為23、103、33、48、90 m；KD-1-1#洞庫(kù)口與1#地面庫(kù)房(無(wú)引信彈藥)、2#地面庫(kù)房(在建)、3#地面庫(kù)房(無(wú)引信彈藥)的距離分別為95、150、70 m，其他洞庫(kù)環(huán)境較好。施工掌子面距離洞口50 m；爆破點(diǎn)距離1～5#洞庫(kù)口分別為61、100、49、56、102 m，在建洞庫(kù)和原有洞庫(kù)在同一高程，爆區(qū)位置及周邊環(huán)境如圖1所示。

圖1 爆區(qū)位置及周邊環(huán)境
Fig.1 Explosion location and surrounding environment

爆破區(qū)域周邊環(huán)境復(fù)雜，必須采取多種安全措施和防護(hù)手段，避免爆破產(chǎn)生的振動(dòng)、飛石、空氣沖擊波等有害效應(yīng)對(duì)四周需保護(hù)的建(構(gòu))筑物、工程設(shè)施等造成損壞，避免爆破施工對(duì)在用危險(xiǎn)品洞庫(kù)等建(構(gòu))筑物產(chǎn)生不利影響，確保周?chē)缆?、建筑、設(shè)施及附近人員的安全。

2 工程難點(diǎn)

洞庫(kù)洞身為紅砂巖和紅板巖，巖性致密堅(jiān)硬，硬度為4～6，層理不顯，不透水，地表無(wú)水。根據(jù)公路洞庫(kù)圍巖分級(jí)的相關(guān)規(guī)定[17]可知，洞庫(kù)圍巖為Ⅲ級(jí)。

爆破地點(diǎn)KD-1-1#洞庫(kù)環(huán)境復(fù)雜，洞庫(kù)爆破施工的難點(diǎn)如下：

1)在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)既要完成爆破施工工作，又必須嚴(yán)密做好爆破安全防護(hù)，時(shí)間緊、任務(wù)重、難度大；

2)四周需要保護(hù)的目標(biāo)較多，距離近，要求高，安全顧慮大。

制定爆破方案和施工組織設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮該工程的難點(diǎn)，確保洞庫(kù)的爆破開(kāi)挖達(dá)到如下要求：

1)在規(guī)定的工期內(nèi)，完成洞庫(kù)爆破開(kāi)挖的施工任務(wù)，確保工程整體建設(shè)的正常推進(jìn)；

2)爆破要充分發(fā)揮洞庫(kù)圍巖的自穩(wěn)能力，避免對(duì)其造成嚴(yán)重破壞。一方面，要防止施工過(guò)程中洞庫(kù)垮塌；另一方面，要保護(hù)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)；

3)確保爆破效果，控制爆破總量。爆破開(kāi)挖后的洞庫(kù)巖壁要達(dá)到光面爆破的效果，以便于后續(xù)錨噴支護(hù)施工的開(kāi)展；確定爆破方案要以爆破效果和工程安全為基礎(chǔ)，以最優(yōu)的施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為目標(biāo)；

4)嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)、飛石和沖擊波等有害效應(yīng)，特別是爆破振動(dòng)，實(shí)時(shí)量測(cè)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控，要求施工措施與工況相適應(yīng)，從而確保圍巖穩(wěn)定以及周?chē)渌ㄖ⒃O(shè)施和人員的安全。

3 爆破方案

洞庫(kù)爆破施工受爆源、介質(zhì)和洞庫(kù)自身的影響，可能會(huì)引起鄰近在用洞庫(kù)圍巖的失穩(wěn)或損傷?？刂茙r壁破壞，保證圍巖穩(wěn)定，是爆破施工的核心目標(biāo)，在施工中堅(jiān)持“少擾動(dòng)、快加固、勤量測(cè)、早封閉”的原則，控制爆破振動(dòng)對(duì)鄰近在用洞庫(kù)圍巖的損傷。

洞庫(kù)屬于Ⅲ級(jí)圍巖，采用短進(jìn)尺、弱爆破的預(yù)裂爆破技術(shù)；全斷面開(kāi)挖，巖石地段采取鉆爆施工，同時(shí)多段位起爆，控制爆破規(guī)模和循環(huán)進(jìn)尺。根據(jù)安全要求設(shè)計(jì)了循環(huán)進(jìn)尺1.0 m、炮孔深1.4 m和循環(huán)進(jìn)尺1.5 m、炮孔深1.9 m的兩種爆破開(kāi)挖方案，以此控制質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度；將適量的炸藥均勻布置在炮孔中，設(shè)計(jì)非電延時(shí)起爆網(wǎng)路，以達(dá)到降低爆破振動(dòng)強(qiáng)度的目的；為控制爆破飛石，底孔采用松動(dòng)爆破技術(shù)，最大限度地降低對(duì)臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)和在用洞庫(kù)的影響，保證在用洞庫(kù)的安全；結(jié)合對(duì)洞庫(kù)內(nèi)和地面的振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，適時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，以滿足施工要求。

采用以上爆破開(kāi)挖方案時(shí)應(yīng)確保臨時(shí)支護(hù)的跟進(jìn)，對(duì)于可能采用超前錨桿或注漿小導(dǎo)管的施工段落應(yīng)確保施工質(zhì)量，保證進(jìn)行鉆爆施工時(shí)圍巖穩(wěn)定；實(shí)際地質(zhì)條件與地勘報(bào)告有出入時(shí)，及時(shí)調(diào)整爆破方案。

3.1 炮孔設(shè)計(jì)

1)炮孔數(shù)目。炮孔個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)以環(huán)境最復(fù)雜且兩側(cè)有在用危險(xiǎn)品洞庫(kù)的KD-1-1#洞庫(kù)為設(shè)計(jì)依據(jù)，馬蹄形斷面尺寸為5 m×6.1 m，洞庫(kù)開(kāi)挖斷面面積為29 m2。炮孔數(shù)目計(jì)算[18]如下：

(1)

式中：N為炮孔數(shù)目，個(gè)；f為巖石堅(jiān)固性系數(shù)，取f=6；S為巷道掘進(jìn)斷面面積，m2。

經(jīng)計(jì)算，N=56。

2)炮孔參數(shù)。在炮孔總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將炮孔細(xì)分為掏槽孔、輔助孔和周邊孔(底板孔)。根據(jù)不同炮孔的不同要求，對(duì)3種炮孔的爆破參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)(見(jiàn)表1～表3)。

表1 掏槽孔爆破參數(shù)

表2 輔助孔爆破參數(shù)

表3 周邊孔爆破參數(shù)

對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)斷面進(jìn)行爆破施工時(shí)，部分爆破參數(shù)需參照標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行調(diào)整，其中各孔的裝藥結(jié)構(gòu)和填塞長(zhǎng)度等參數(shù)保持不變。掏槽孔的孔距和排距與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)斷面相同；輔助孔的孔距調(diào)整范圍為0.8～1.2 m，排距調(diào)整范圍為0.6～0.9 m；周邊預(yù)裂孔的孔距調(diào)整范圍為0.5～0.7 m。在施工過(guò)程中結(jié)合施工效果和反饋的相關(guān)信息，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，確保施工安全。

3)炮孔布置。洞庫(kù)掘進(jìn)爆破的掏槽孔采用矩形布置，孔深分為1.4 m和1.9 m，排距0.5 m，孔口距2.0 m，與掌子面構(gòu)成的夾角為60°；輔助孔的孔深分為1.2 m和1.7 m，排距0.7 m，孔距1.0 m，采用半圓弧形和矩形設(shè)置方式；周邊預(yù)裂爆破孔的鉆孔角度與掌子面成5°夾角，孔距0.5 m，沿洞庫(kù)的邊界線均勻布置。施工過(guò)程中，輔助孔炮孔位置的調(diào)整范圍為5～10 cm，其余炮孔調(diào)整幅度一般不得大于5 cm，開(kāi)挖斷面的炮孔布置如圖2所示。

注：雷管段別為毫秒段別
圖2 炮孔布置
Fig.2 Layout of blasthole

3.2 炮孔裝藥量

依據(jù)規(guī)定[18]，單孔裝藥量計(jì)算如下：

(2)

式中：Q0為單孔裝藥量，kg；α為裝藥系數(shù)，按照爆破類(lèi)型的不同，一般取0.45～0.8；L為掌子面上布置的炮孔長(zhǎng)度，m；G為各藥卷的質(zhì)量，kg；h為各藥卷的長(zhǎng)度，m。

爆破開(kāi)挖的炮孔直徑均設(shè)計(jì)為50 mm；考慮洞庫(kù)的水文地質(zhì)特性和光面爆破的施工要求，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，在采用2#巖石乳化炸藥時(shí)，設(shè)計(jì)掘進(jìn)爆破的炸藥單耗為0.7 kg/m3；炮孔填塞長(zhǎng)度取0.6～1.0 m。工程爆破中常用φ32 mm的乳化炸藥卷，藥卷質(zhì)量一般為0.2 kg/卷，每個(gè)藥卷的長(zhǎng)度按0.2 m計(jì)算，則不同循環(huán)進(jìn)尺的裝藥量分別如表4～表5所示。

表4 1.0 m進(jìn)尺裝藥量分配

表5 1.5 m進(jìn)尺裝藥量分配

因此，單循環(huán)爆破進(jìn)尺為1 m和1.5 m時(shí)的總裝藥量分別為21.1、29.4 kg。

3.3 裝藥結(jié)構(gòu)與起爆網(wǎng)路

1)裝藥結(jié)構(gòu)。炮孔裝藥均采用不耦合裝藥方式，使用φ32 mm，長(zhǎng)200 mm的藥卷，以減少爆破施工對(duì)圍巖造成的損傷，削弱爆破的振動(dòng)響應(yīng)。為改善爆破效果，在炮孔底部放置起爆藥卷，通過(guò)反向起爆炸藥的方式引爆所有炮孔內(nèi)炸藥；周邊孔采用導(dǎo)爆索起爆，確保所有周邊孔同時(shí)起爆，以獲得更好的爆破效果。炮孔的裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示，使用木竹質(zhì)材料制作炮棍，將粘土和細(xì)沙按照1∶3的比例拌合，制成均勻的混合物，用于填塞炮孔。

圖3 周邊預(yù)裂爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)
Fig.3 Charge structure of peripheral pre-cracking blasthole

2)起爆網(wǎng)路。按照預(yù)裂孔、中間掏槽孔、外圍輔助孔的先后順序進(jìn)行逐排延時(shí)起爆，同排炮孔同時(shí)起爆，預(yù)裂孔和掏槽孔的起爆延時(shí)時(shí)間大于100 ms。對(duì)于主爆區(qū)的起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)，依據(jù)同次起爆、孔內(nèi)分段延時(shí)的原則，布設(shè)非電導(dǎo)爆管。每個(gè)炮孔放置1發(fā)非電延時(shí)導(dǎo)爆管雷管，所有雷管采用四通連接，孔外放置MS1段傳爆雷管，傳爆雷管與導(dǎo)爆管束反向聯(lián)接，通過(guò)導(dǎo)爆管雷管引爆傳爆雷管。

按照網(wǎng)路設(shè)計(jì)的起爆順序進(jìn)行爆破開(kāi)挖，以滿足各炮孔之間延時(shí)時(shí)間的要求。1.0 m進(jìn)尺爆破方案與1.5 m進(jìn)尺爆破方案起爆順序基本相同，預(yù)裂孔采用導(dǎo)爆索起爆，各孔的起爆導(dǎo)爆索采用導(dǎo)爆管雷管起爆。以現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際情況為依據(jù)，及時(shí)調(diào)整炮孔深度、單孔裝藥量、炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)等相關(guān)爆破參數(shù)，且盡可能使所有炮孔的底部在同一平面內(nèi)。

4 爆破有害效應(yīng)分析與控制措施

由于此項(xiàng)工程的爆破地點(diǎn)位于危險(xiǎn)品庫(kù)區(qū)，且周?chē)h(huán)境相對(duì)復(fù)雜，進(jìn)行爆破施工需考慮的有害效應(yīng)主要有爆破振動(dòng)、飛石和空氣沖擊波。以國(guó)內(nèi)外類(lèi)似的爆破工程為參照，結(jié)合以往實(shí)際工程的施工經(jīng)驗(yàn)，分析相關(guān)因素，采取相應(yīng)措施，適當(dāng)控制爆破規(guī)模，以有效降低爆破危害效應(yīng)，避免其對(duì)周?chē)藛T、建筑和設(shè)施造成不良影響。

4.1 爆破振動(dòng)

在爆區(qū)部分設(shè)施暫時(shí)移走的條件下，爆破地震波易引起在用危險(xiǎn)品洞庫(kù)等建(構(gòu))筑物的振動(dòng)，對(duì)其結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定造成不良影響。

本次爆破采用淺孔控制爆破技術(shù)，爆破的振動(dòng)頻率f>50 Hz，根據(jù)相關(guān)規(guī)范[18]，確定洞庫(kù)和在用地面庫(kù)房的允許安全振動(dòng)速度(質(zhì)點(diǎn)垂直振速)閾值均取1.5 cm/s，最大安全藥量按照KD-1-1#洞庫(kù)水平距3#洞庫(kù)49 m計(jì)算，可按照薩道夫斯基公式計(jì)算爆破地震波理論振速。由于此次爆破采取內(nèi)部裝藥多點(diǎn)分布的毫秒延時(shí)控制爆破方式，可采用修正后的公式[18]計(jì)算：

(3)

式中：v為保護(hù)對(duì)象的安全振動(dòng)速度，cm/s；K為受地質(zhì)條件和爆破地形等因素影響的系數(shù)；K′為延時(shí)爆破修正系數(shù)；Q為最大一段爆破開(kāi)挖的裝藥量，kg；R為爆點(diǎn)中心與目標(biāo)之間的距離，m；α為地震波的衰減指數(shù)。

本工程通過(guò)預(yù)裂孔爆破或開(kāi)挖減振溝的方式，有效減弱了爆破產(chǎn)生的地震波對(duì)建(構(gòu))筑物的影響。為徹底消除對(duì)四周(構(gòu))筑物的振動(dòng)影響，對(duì)預(yù)裂孔起爆同樣需要控制單段裝藥量，分2段起爆，單段藥量最大約為6 kg。鑒于洞庫(kù)四周均為軟巖，為確保安全，故根據(jù)規(guī)范[18]取K=250，K′=1,α=1.8，則最大一段起爆藥量為

=23.5 kg

因此，爆破按照循環(huán)進(jìn)尺為1.0 m、最大單段爆破量為7.6 kg，以及循環(huán)進(jìn)尺為1.5 m、最大單段爆破量為11.4 kg的兩種方案均滿足裝藥量要求，其振動(dòng)計(jì)算結(jié)果分別如表6～表7所示。

表6 循環(huán)進(jìn)尺為1.0 m的振速計(jì)算

表7 循環(huán)進(jìn)尺為1.5 m的振速計(jì)算

通過(guò)計(jì)算并分段裝藥，可保證各庫(kù)房的結(jié)構(gòu)安全，采用預(yù)裂爆破可降低30%～50%的爆破振動(dòng)。兩種方案計(jì)算出的各建筑物的振動(dòng)速度均小于1.5 cm/s，滿足爆破開(kāi)挖設(shè)計(jì)要求。

方案二的爆破量大，爆破振動(dòng)強(qiáng)，且3#洞庫(kù)距離KD-1-1#洞庫(kù)爆破點(diǎn)最近，因此，從采用方案二時(shí)的3#洞庫(kù)的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)(見(jiàn)圖4)結(jié)果可以看出，實(shí)際測(cè)得3#洞庫(kù)最大振動(dòng)速度為0.83 cm/s，在安全允許振速1.5 cm/s范圍內(nèi)，與計(jì)算結(jié)果相差不大。從爆破結(jié)果看，周邊各洞庫(kù)和地面庫(kù)均無(wú)明顯損傷，未發(fā)生碎石掉落。因此，爆破開(kāi)挖設(shè)計(jì)合理，滿足振動(dòng)安全要求。

圖4 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果
Fig.4 Monitoring results of blasting vibration

4.2 爆破飛石

爆破產(chǎn)生的飛石易對(duì)周?chē)慕?構(gòu))筑物和公路造成危害。爆破飛石最大飛散距離可按下式[18]確定：

Rf max=KfqD

(4)

式中：Kf為受爆破方式、炮孔填塞長(zhǎng)度和地質(zhì)地形條件等因素影響的系數(shù)；q為爆破施工的炸藥單耗，kg/m3；D為炮孔直徑，mm。

根據(jù)工程實(shí)際和施工經(jīng)驗(yàn)，取Kf=1.2，q=0.7 kg/m3，D=40 mm，則Rf max=34 m。本工程為松動(dòng)爆破且在洞內(nèi)，洞內(nèi)飛石安全控制距離為100 m。

加強(qiáng)填塞和防護(hù)是降低飛石距離的有效途徑之一。施工時(shí)，按設(shè)計(jì)填塞，并在爆破位置采取嚴(yán)密的防護(hù)措施，可以降低爆破飛石對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害效應(yīng)。

4.3 空氣沖擊波

壓縮周?chē)諝馑纬傻某瑝?，其?jì)算公式[18]為

(5)

式中：Q為一次起爆的最大藥量，kg，由設(shè)計(jì)方案確定；α為沖擊波衰減指數(shù)，取α=1.76；K為分散延時(shí)影響系數(shù)，毫秒延時(shí)取K=0.3；R為爆破中心至保護(hù)目標(biāo)的距離，由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定；

本次爆破中，方案一Q=7.6 kg，方案二Q=11.4 kg，取R=102 m和R=49 m計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表8所示。

表8 空氣超壓計(jì)算

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》[18]的規(guī)定，確保人員安全的沖擊波允許超壓為Δp≤2 kPa，確保建筑物安全的沖擊波允許超壓為Δp≤5 kPa，分析上述結(jié)果可知，爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波小于國(guó)家所規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)周?chē)娜藛T和建筑物造成危害。

4.4 爆破有害效應(yīng)的預(yù)防措施

4.4.1 爆破振動(dòng)

綜合考慮起爆點(diǎn)與需要保護(hù)的建(構(gòu))筑物之間的空間位置關(guān)系，深入分析存在的影響因素，對(duì)可能產(chǎn)生的爆破振動(dòng)采取有針對(duì)性的預(yù)防措施。

1)凡需保護(hù)的建(構(gòu))筑物均需采取預(yù)裂措施，以盡快形成溝槽，從而減少對(duì)建(構(gòu))筑物的振動(dòng)影響。

2)結(jié)合孔內(nèi)裝藥和分散布藥的爆破方式，采取一次點(diǎn)火和分段延時(shí)相結(jié)合的起爆方式，實(shí)現(xiàn)能量分散釋放，避免集中釋放。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)不同爆點(diǎn)產(chǎn)生的地震波波峰與波谷相互疊加，以削弱地震波的能量，從而降低爆破振動(dòng)。

3)綜合考慮建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)的抗振能力和爆點(diǎn)之間的空間位置關(guān)系，以此作為計(jì)算一段最大裝藥量的指標(biāo)依據(jù)，保證爆破振動(dòng)對(duì)建(構(gòu))筑物的影響處于安全范圍內(nèi)。

4.4.2 爆破飛石

對(duì)于爆破飛石，以其飛行距離作為主要的控制指標(biāo)，可采取以下針對(duì)性的預(yù)防措施：

1)為使設(shè)計(jì)值始終大于實(shí)際最小抵抗線，鉆設(shè)炮孔前要對(duì)試爆體的尺寸進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，同時(shí)控制最小抵抗線的方向始終背離被保護(hù)建(構(gòu))筑物的方向，以減少爆破飛石對(duì)建(構(gòu))筑物的損傷；

2)認(rèn)真把關(guān)炮孔填塞質(zhì)量，精準(zhǔn)控制炮孔單耗藥量；

3)精心施工，嚴(yán)格控制裝藥長(zhǎng)度與單孔藥量；

4)在所有爆破孔位上部嚴(yán)密覆蓋一層舊木工板，再蓋一層密目網(wǎng)，避免個(gè)別飛石逸出，以消除爆破飛石對(duì)附近建筑設(shè)施的影響。

4.4.3 空氣沖擊波

對(duì)于爆破產(chǎn)生的空氣沖擊波，為控制其引發(fā)的空氣超壓值處于安全范圍，可針對(duì)性地采取以下措施：

1)改進(jìn)爆破方式，采用內(nèi)部裝藥、分散布藥和延時(shí)起爆的組合爆破方式；

2)嚴(yán)格控制炮孔填塞長(zhǎng)度，認(rèn)真把關(guān)炮孔填塞質(zhì)量；

3)采用橡膠管包裹裸露的傳爆雷管，以確保傳爆穩(wěn)定；

4)遮擋或覆蓋爆炸氣體可能逸散的場(chǎng)所和部位，以阻斷空氣沖擊波的傳播。

5 爆破效果

采用短進(jìn)尺、弱爆破的預(yù)裂爆破技術(shù)，進(jìn)行全斷面開(kāi)挖，循環(huán)進(jìn)尺，底孔以松動(dòng)爆破為主，爆破開(kāi)挖施工效果如圖5所示。

圖5 爆破開(kāi)挖施工效果
Fig.5 Blasting excavation construction effect

經(jīng)過(guò)精細(xì)設(shè)計(jì)和施工，爆破后的洞庫(kù)巖壁表面平整、光滑，沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)易掉落的大塊碎石；爆破沒(méi)有對(duì)洞庫(kù)圍巖造成嚴(yán)重破壞，充分發(fā)揮了巖體的自穩(wěn)能力，而且爆破對(duì)初期的支護(hù)結(jié)構(gòu)也沒(méi)有造成不良影響。本次施工實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制和有效防護(hù)的目標(biāo)，爆破地震波引起的振動(dòng)沒(méi)有對(duì)周?chē)慕?構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)造成損傷，爆破飛石被控制在一定范圍內(nèi)，沒(méi)有出現(xiàn)爆破飛石失控危害人員和建筑設(shè)施的現(xiàn)象，爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波也得到了有效控制，沒(méi)有超過(guò)人員和建筑物結(jié)構(gòu)能承受的安全標(biāo)準(zhǔn)，爆破施工效果較好。

6 結(jié)語(yǔ)

蘭州某洞庫(kù)工程爆破開(kāi)挖已順利完成，施工效果較好，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，可為其他類(lèi)似工程提供參考。

1)由于爆區(qū)周?chē)h(huán)境復(fù)雜，建(構(gòu))筑物多且存有危險(xiǎn)品，且主要的有害效應(yīng)有爆破振動(dòng)、爆破飛石和空氣沖擊波，因此，采用短進(jìn)尺、弱爆破的預(yù)裂爆破技術(shù)，在重點(diǎn)保護(hù)目標(biāo)前設(shè)置減振溝槽，從而減少對(duì)目標(biāo)的振動(dòng)影響。

2)采用不耦合裝藥的爆破方式，使能量分散釋放，減少地震波對(duì)建(構(gòu))筑物的振動(dòng)影響，從而達(dá)到保護(hù)結(jié)構(gòu)和洞庫(kù)圍巖的目的。

3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地面和洞庫(kù)內(nèi)的爆破振動(dòng)情況，根據(jù)測(cè)試結(jié)果及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，以滿足施工技術(shù)要求，確保完成施工任務(wù)。

4)起爆網(wǎng)路采用非電導(dǎo)爆管閉合串聯(lián)法，通過(guò)導(dǎo)爆管雷管孔內(nèi)延時(shí)構(gòu)成的網(wǎng)路起爆，各區(qū)之間網(wǎng)路采用復(fù)式連接法，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠傳爆，改善爆破效果。

5)根據(jù)不同開(kāi)挖區(qū)域的不同地質(zhì)狀況，采取1.0 m和1.5 m不同進(jìn)尺相結(jié)合的方式，在保證安全的前提下，達(dá)到最佳的爆破效果。