緊靠民房高速公路路塹深孔松動(dòng)控制爆破技術(shù)研究

鄭先奇

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司 浙江湖州 313000)

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和綜合國(guó)力的快速提升，各種大規(guī)模的工程建設(shè)突飛猛進(jìn)，施工的環(huán)境條件越來(lái)越復(fù)雜。有的項(xiàng)目周邊建(構(gòu))筑物密集、人員眾多、車(chē)流量大，爆破安全管理難度大。高速公路緊靠民房路塹石方采用爆破開(kāi)挖，必將面臨諸多難以解決和應(yīng)對(duì)的問(wèn)題。在復(fù)雜環(huán)境區(qū)域進(jìn)行爆破施工，如何將爆破產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)控制在安全范圍內(nèi)，是深孔松動(dòng)控制爆破施工的重難點(diǎn)。

2 工程概況

甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線(xiàn)南塘至黃華段第4合同段緊靠民房路塹，距寺廟約10 m，距民房約4 m，距廠房8 m，距路塹開(kāi)挖邊線(xiàn)3 m有一棟7層的住宅樓。路塹里程K265+320～K265+520，長(zhǎng)度200 m，平均高度25 m，平均寬度34 m，開(kāi)挖石方工程數(shù)量約17萬(wàn)m3。路塹基巖為凝灰?guī)r，裸露地表，中風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r組成，中風(fēng)化巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體較完整，自穩(wěn)性較好。

3 爆破方案

路塹最大開(kāi)挖高度30 m，有3層邊坡需爆破，臺(tái)階高度10 m，邊坡坡率1∶0.75，各臺(tái)階邊坡均設(shè)2.0 m寬的安全平臺(tái)。根據(jù)路塹的地形，爆破施工時(shí)按編號(hào)順序從上至下、分層、分塊進(jìn)行(見(jiàn)圖1)，其中主爆區(qū)和巖墻弱松動(dòng)區(qū)采用深孔臺(tái)階控制爆破，緩沖區(qū)采用光面爆破，同一水平工作面的推進(jìn)方向先中間后兩邊，爆區(qū)作業(yè)的推進(jìn)方向?yàn)橄葍啥撕笾虚g。緩沖區(qū)控制在2～3 m，巖墻弱松動(dòng)區(qū)不小于8.4 m。

圖1 緊靠民房路塹邊坡斷面爆破順序

4 爆破設(shè)計(jì)

4.1 深孔臺(tái)階控制爆破參數(shù)選擇

根據(jù)爆破區(qū)域周?chē)煌耐獠凯h(huán)境，應(yīng)分別選用不同的爆破參數(shù)。距民房等建(構(gòu))筑物30 m以外區(qū)域采取深孔臺(tái)階控制爆破。

(1)臺(tái)階高度:H＝6.0～10 m；(2)鉆孔直徑:D＝90 mm；(3)最小抵抗線(xiàn):W＝(20～40)D；(4)超鉆深度:h＝(0.15～0.35)W；(5)鉆孔傾角:α＝80°～90°；(6)鉆孔深度:L1＝(H/sinα)+h；(7)炮孔間距:a＝(1.1～1.2)W；(8)炮孔排距:b＝(0.6～1.0)W；(9)布孔方式:采用梅花形布置；(10)炸藥單耗:一般取q＝0.3～0.4(kg/m3)，依實(shí)際試爆效果進(jìn)行調(diào)整；(11)炮孔填塞長(zhǎng)度:L2＝4.0～4.5 m(不得小于4.0 m，以防沖孔)。深孔臺(tái)階控制爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 深孔臺(tái)階松動(dòng)控制爆破參數(shù)選取

在實(shí)際爆破時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖性變化和距建(構(gòu))筑物距離，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)格控制單段最大起爆藥量和總藥量，將爆破振動(dòng)速度控制在2.0 cm/s以?xún)?nèi)。每一次爆破炸藥總用量在240～270 kg，炮孔數(shù)量為21～22個(gè)。

4.2 裝藥結(jié)構(gòu)

采取連續(xù)耦合的裝藥結(jié)構(gòu)。主炮孔藥卷直徑為φ70 mm，如圖2所示。

圖2 主炮孔裝藥結(jié)構(gòu)

4.3 爆破網(wǎng)路[1-6]

起爆網(wǎng)路采取“同列同段孔外等間隔控制微差”起爆網(wǎng)路。所謂“同列同段”，系同一列炮孔裝同一段別的毫秒雷管；所謂“孔外等間隔微差”系每一排炮孔均用同一段的毫秒雷管并聯(lián)，然后，排與排串聯(lián)在一起。圖3中最外一列炮孔均裝第7段毫秒雷管，中間一列裝第9段毫秒雷管，最內(nèi)側(cè)一列裝第11段毫秒雷管，每一排均用第11段毫秒雷管并聯(lián)，然后，串聯(lián)起來(lái)同時(shí)起爆。這種形式的起爆網(wǎng)路，每個(gè)炮孔爆破振動(dòng)不疊加，十分有利于減振。

圖3 同列同段孔外等間隔微差起爆網(wǎng)路

同列同段孔外等間隔微差起爆網(wǎng)路，所需毫秒雷管的段別少，只需幾個(gè)段別的毫秒雷管，就可以實(shí)現(xiàn)等間隔微差，從巖石微差爆破理論分析，有利于巖石的破碎。這種起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有鋪設(shè)爆破網(wǎng)路簡(jiǎn)便、所需雷管段別少、裝炮不易出錯(cuò)、準(zhǔn)爆和費(fèi)用低等特點(diǎn)。為確保網(wǎng)路準(zhǔn)爆，宜采取雙雷管和雙導(dǎo)爆管網(wǎng)路。

5 爆破技術(shù)措施

5.1 平整場(chǎng)地、臨空面修整

在爆破前，對(duì)前排炮孔臨空面進(jìn)行修整，采用液壓破碎錘將凹凸的立面修整平整，使臨空面抵抗線(xiàn)厚度均勻。通過(guò)液壓破碎錘修整不規(guī)則臨空面，對(duì)爆破產(chǎn)生的危害控制起到了關(guān)鍵作用。通過(guò)非爆破手段將不可控的地形結(jié)構(gòu)進(jìn)行修整和改造，對(duì)修整后的邊坡或平面進(jìn)行打鉆布孔、裝藥起爆，使爆破效果按預(yù)期意圖得以實(shí)現(xiàn)[7]。

5.2 炮孔布置

根據(jù)爆破設(shè)計(jì)的炮孔間距、排距，進(jìn)行炮孔平面布置，炮孔布置力求準(zhǔn)確。對(duì)于臨空面前排的炮孔，最小抵抗線(xiàn)不能過(guò)小，以防止最小抵抗線(xiàn)方向出現(xiàn)飛石。依照從邊到里的順序標(biāo)定鉆孔位置。在位置確定后，通過(guò)測(cè)尺保證爆破孔施工角度，精確的角度可以使爆破的巖石面平順。測(cè)量工作完成后，測(cè)量人員應(yīng)進(jìn)行炮孔位置復(fù)核，保證其與設(shè)計(jì)的最小抵抗線(xiàn)吻合[8]。

5.3 鉆孔、清孔、驗(yàn)孔

采用潛孔鉆機(jī)鉆打φ＝90 mm炮孔，按照現(xiàn)場(chǎng)布置的孔位施鉆，并準(zhǔn)確地控制好孔位、方向、傾斜角和孔深。根據(jù)鉆孔作業(yè)面凹凸的高差、實(shí)際傾斜情況，估算出每個(gè)炮孔深度，使炮孔底處于在同一水平面上，使爆破后的平臺(tái)平齊。鉆孔完成后，用適宜的材料堵塞住孔口，保證孔內(nèi)無(wú)雜物。炮孔鉆完后將孔內(nèi)石粉吹干凈。

5.4 炸藥填裝、起爆網(wǎng)路連接

采用人工裝藥，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)的藥量和孔內(nèi)段別毫秒雷管進(jìn)行裝藥，往孔中裝藥時(shí)，要定量定位。采用微差爆破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“單孔單響”，控制最大單段藥量。嚴(yán)格控制每次爆破單段最大藥量和總藥量，盡量減少對(duì)周?chē)穹康挠绊慬9]。

把組裝好的7、9、11段毫秒雷管及炸藥分別運(yùn)到爆破現(xiàn)場(chǎng)，把炸藥分好放在各個(gè)炮孔旁。將雷管插入藥卷中加工成起爆藥包，插入藥卷中的雷管應(yīng)用膠帶纏繞捆扎固定，徐徐放入到炮孔底，裝完藥后回填堵塞至炮孔口。連接好起爆網(wǎng)路并檢查無(wú)誤后，引至安全起爆點(diǎn)。

5.5 堵塞、覆蓋、警戒起爆

由巖石爆破破碎機(jī)理可知，巖石的破碎主要靠“波”的作用和高壓爆炸氣體膨脹作用。如果炮孔堵塞不密實(shí)，高壓爆炸氣就會(huì)從炮孔中迅速逸出，從而降低了對(duì)巖石的破壞作用，達(dá)不到一定的破碎度，所以堵塞的長(zhǎng)度和質(zhì)量至關(guān)重要。為了防止爆破產(chǎn)生飛石，炮孔雖有很好的堵塞質(zhì)量還不夠，還應(yīng)有足夠的堵塞長(zhǎng)度。炮孔堵塞長(zhǎng)度不得小于最小抵抗線(xiàn)。加強(qiáng)炮泥堵塞，無(wú)藥部分全部采用炮泥堵塞，減小炮孔前方的沖擊力，進(jìn)而減小沖擊波對(duì)結(jié)構(gòu)物的破壞力[10]。堵塞物用黏土和細(xì)砂拌和，其粒度≤30 mm，含水量15%～20%，一般以手握緊能使之成型，松手后不散開(kāi)，且手上不沾水跡為宜[11]。用木棍分層搗固密實(shí)，注意保護(hù)孔中的導(dǎo)爆管不要受到損傷。

將編織袋中裝不含碎石塊的細(xì)土或砂，縱橫交錯(cuò)成“井”字形在炮孔上疊壓二層。覆蓋橡膠“炮被”，“炮被”以搭接的形式連接在一起，搭接長(zhǎng)度大于15 cm，在爆破網(wǎng)路連接完成并檢查連接無(wú)誤后，將爆破區(qū)域全面搭接覆蓋。橡膠“炮被”上再用壓砂包，每平方米加壓砂包4個(gè)。單塊的橡膠“炮被”用鐵絲連成整體，可以有效地控制爆破飛石及飛散物。

爆破施工存在一定的危險(xiǎn)性和不確定性，起爆前必須做好安全警戒。一般的爆破警戒距離應(yīng)大于200 m，爆破前，要派安全員拉起警戒線(xiàn)并在路口攔截過(guò)往人員，即將起爆時(shí)，要發(fā)出視覺(jué)信號(hào)和聽(tīng)覺(jué)信號(hào)，確認(rèn)無(wú)任何危險(xiǎn)后，爆破員收到起爆命令后進(jìn)行起爆。

5.6 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)

爆破振動(dòng)測(cè)試是爆破施工的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)監(jiān)測(cè)指導(dǎo)爆破施工，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，使爆破效果達(dá)到最好。選取最近的建(構(gòu))筑物、抗震能力最弱的建(構(gòu))筑物或糾紛集中的建(構(gòu))筑物布置測(cè)振點(diǎn)。按照由近及遠(yuǎn)布置測(cè)振點(diǎn)時(shí)，遵循同一直線(xiàn)上布點(diǎn)原則。爆破距離10 m、20 m、40 m、80 m布置測(cè)振點(diǎn)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，最近的測(cè)振點(diǎn)振動(dòng)速度控制在2 cm/s以?xún)?nèi)，爆破振動(dòng)控制較好，周邊建筑物沒(méi)有受到影響。

6 結(jié)束語(yǔ)

甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線(xiàn)南塘至黃華第4合同段緊靠民房路塹、巖墻深孔弱松動(dòng)控制爆破，采用低威力、低爆速的炸藥，裝藥頂部至邊坡面的距離應(yīng)大于或等于1.5倍底盤(pán)抵抗線(xiàn)的距離。緩沖區(qū)邊坡采用光面爆破，將炸藥卷按一定間距，均勻地綁在竹片上，藥卷緊靠導(dǎo)爆索，竹片靠向保留邊坡側(cè)，確保了邊坡穩(wěn)定、光滑和平整，減少了邊坡修整量。

深孔松動(dòng)控制爆破設(shè)計(jì)，根據(jù)爆破點(diǎn)周?chē)煌耐獠凯h(huán)境，采取了不同的爆破參數(shù)，并采用了一系列綜合的技術(shù)措施，使爆破產(chǎn)生的危害得到了有效控制，達(dá)到了輕微震感、無(wú)飛石的良好效果。