場平大面積淺孔大孔徑控制爆破研究

胡學祥，田承堯，陳泳利 （中建二局土木工程集團有限公司，北京 101100）

安徽淮北某酒廠廠區(qū)擴建工程在進行場平工程石方爆破施工作業(yè)中，總爆破量約為160萬m3，爆破區(qū)面積約20萬m2，擬建工程場地東西長約600m，南北寬約450m，為低山丘陵區(qū)，爆破區(qū)域三面環(huán)山，一面臨村莊，場平土石方爆破作業(yè)與主體土建施工同步進行，爆破施工難度較大。場平淺孔爆破工程量約占總量10%左右，淺孔爆破作業(yè)面積大，爆破作業(yè)需及時為土建主體施工提供作業(yè)面，施工進度壓力大，施工安全性要求較高，爆破控制作業(yè)難度較大。

1 高風壓大孔徑露天淺孔爆破施工方案選擇

該工程巖性為石灰?guī)r，堅固系數(shù)為10。經(jīng)統(tǒng)計爆破深度0～3m區(qū)域挖方量占總方量4%，爆破方量約6.4萬m3，其他相應(yīng)工程量見下表。

因該工程淺孔爆破面積大，工程量占總量的10%約16萬m3，且主體土建基坑爆破也存在淺孔爆破，工程量較大，施工進度壓力大。經(jīng)過對比分析，可采用手風鉆小孔徑露天淺孔爆破或高風壓大孔徑露天淺孔爆破，從經(jīng)濟性、適用性、安全性各方對比分析，現(xiàn)場采用高風壓大孔徑露天淺孔爆破。

場平大面積場平淺孔、深孔工程量統(tǒng)計表 表1

1.1 經(jīng)濟性對比分析

手風鉆小孔徑露天淺孔爆破：炮孔直徑36mm，孔深2m，炮孔間距a=（0.5～1.0）H取 0.6H為 1.2m，排距b=0.866a取1.0m，采用32mm藥卷炸藥，單節(jié)300g裝藥長度30cm，炸藥單耗0.44kg/m3，單孔裝藥量1.05kg，裝藥長度1050÷300×30cm=1.05m，堵塞長度2-1.05=0.95m，堵塞長度滿足1/3～2/5L（0.67～0.8m）要求。5000m3石方爆破需鉆孔約2000個，孔內(nèi)需用非電導爆管雷管2000發(fā)，孔外4孔一抓使用雙雷管連接需用非電導爆管雷管1000發(fā)，需用炸藥2100kg。

高風壓大孔徑露天淺孔爆破：炮孔直徑90mm，孔深3m，炮孔間距a=（0.5～1.0）H取 0.75H為 2.2m，排距b=0.866a取2.0m，采用70mm藥卷炸藥，單節(jié)2kg裝藥長度30cm，炸藥單耗0.53kg/m3，單孔裝藥量 6.7kg，裝藥長度 6.7÷2×30cm=1.0m，堵塞長度3.0-1.0=2.0m 不小于 20d（1.8m）滿足要求。5000m3石方爆破需鉆孔約380個，孔內(nèi)需用非電導爆管雷管380發(fā)，孔外4孔一抓使用雙雷管連接需用非電導爆管雷管190發(fā)，需用炸藥2546kg。

此處僅對材料與施工機械費用做了對比，人工費、爆破防護費等采用高風壓大孔徑露天淺孔爆破施工均有明顯的優(yōu)勢。

1.2 適用性對比分析

手風鉆小孔徑露天淺孔爆破：一般采用手風鉆人工打孔，人員機具需用量大，鉆爆速度慢效率低，大面積場平施工難以滿足工期進度要求。

高風壓大孔徑露天淺孔爆破：采用高風壓潛孔鉆打設(shè)淺孔，打孔效率能滿足工期要求，存在移鉆頻繁問題，但對場地較平整的大面積場平工程較適用。

1.3 安全性對比分析

不論是采用手風鉆小孔徑露天淺孔爆破還是采用高風壓大孔徑露天淺孔爆破，因爆破施工中炸藥單耗過多、堵塞長度不足、堵塞質(zhì)量不好易出現(xiàn)爆破飛石安全問題。在工程施工中均需加強孔網(wǎng)參數(shù)的設(shè)計、施工工藝過程的控制、孔口采用爆破成品防護設(shè)施覆蓋、加強施工警戒管理，以避免爆破安全事故的發(fā)生。

2 場平大面積高風壓大孔徑露天淺孔爆破設(shè)計研究

通過方案比選，本工程場平大面積淺孔爆破與基坑淺孔爆破中采用高風壓大孔徑露天爆破，探索了高風壓大孔徑露天淺孔爆破的參數(shù)選擇及爆破網(wǎng)路設(shè)計。

經(jīng)濟性對比分析表 表2

2.1 爆破參數(shù)設(shè)計

大面積淺孔高風壓大孔徑露天爆破通過對最小抵抗線Wd、孔距a、排距b、孔深L及裝藥長度與堵塞長度等孔網(wǎng)參數(shù)的設(shè)計，現(xiàn)場不斷實驗及總結(jié)改進孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計及藥包布置的合理性，以控制大面積淺孔高風壓大孔徑露天控制爆破效果。

2.2 爆破網(wǎng)路設(shè)計

大面積場平淺孔爆破施工作業(yè)時，單次爆破規(guī)模較大，爆破孔數(shù)較多，為減少導爆管雷管段別，方便施工作業(yè)，節(jié)約工程施工成本，該工程施工現(xiàn)場大多采用孔內(nèi)延期排間順序起爆、孔內(nèi)外延期微差擠壓爆破網(wǎng)路，爆破效果良好。

3 場平大面積淺孔大孔徑爆破控制

3.1 爆破方式

因廠區(qū)在一個三面環(huán)山的山谷中，只有局部區(qū)域與村莊相鄰，爆破條件相對較好，因此在對爆破震動的相求不高的區(qū)域，我們采用一次齊爆的方法，增強相鄰炮孔的共同作用，在孔眼布置上采用孔距和排距相同的方式。此種爆破方式在起爆點與拋擲方向均不固定的時候較適用。

對于只有單向臨空面且爆破振動影響不超過要求的區(qū)域，我們采用排間起爆的方式，通過臨空面加大爆破拋擲距離，形成較好的爆堆，便于挖裝。

高風壓大孔徑淺孔爆破參數(shù)設(shè)計表 表3

對于具有雙向臨空面且爆破振動影響要求較高的區(qū)域，我們采用孔內(nèi)外延期斜向爆破的方式，既通過孔排間微差擠壓爆破達到較好的爆破效果，又通過孔內(nèi)外延期使每個炮孔的延期時間形成微差，降低爆破振動影響。

3.2 爆破控制

場平露天爆破施工作業(yè)的有害效應(yīng)主要有爆破振動、爆破飛石、爆破沖擊波影響。

爆破振動控制措施：一是優(yōu)化爆破網(wǎng)路，通過爆破振動公式V=K（Q1/3/R)а，采用爆破測振儀進行爆破振動監(jiān)測，通過振動監(jiān)測結(jié)果推算出K、а，以控制各爆破區(qū)域的最大一段安全起爆藥量，并以其為依據(jù)，安排起爆雷管段別，是多孔一響還是單孔單響，采取有針對性的爆破網(wǎng)路，達到合理使用導爆管雷管，降低工程施工成本；二是采用在爆區(qū)邊緣打設(shè)減振孔，以降低對爆破區(qū)域緊鄰建構(gòu)筑物的影響，此項措施可降低爆破振動影響30～50%；三是采用電子雷管爆破網(wǎng)路，避免因重段引起的大振動，同時爆破網(wǎng)路設(shè)計簡單，施工方便。

場平大面積淺孔爆破網(wǎng)路設(shè)計及分析 表4

圖1 TC-4850測振儀監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測及波形數(shù)據(jù)

控制飛石控制措施：保證堵塞質(zhì)量，不但要保證堵塞長度，而且要保證堵塞密實；慎重對待斷層、軟弱帶、張開裂隙、成組發(fā)育的節(jié)理、溶洞、覆蓋層等地質(zhì)構(gòu)造，采取間隔堵塞，調(diào)整藥量，避免過量裝藥等措施；多排爆破時選擇合理的延遲時間，防止因前排帶炮（后沖），造成后排最小抵抗線大小與方向失控；對炮孔采用成品爆破防護炮被進行覆蓋防護，在結(jié)構(gòu)物外圍搭設(shè)雙排腳手架防護網(wǎng)進行爆破飛石防護。

圖2 采用成品飛石防護炮被覆蓋防護

爆破沖擊波控制措施：在露天臺階爆破中，為避免爆破沖擊波對地表接力網(wǎng)路造成影響，需要對炮孔進行合理的堵塞，保證堵塞質(zhì)量；保證堵塞質(zhì)量，特別是第一排孔，如果工作面出現(xiàn)較大后沖，必須保證足夠的堵塞長度；考慮地質(zhì)異常，采取措施，例如斷層、張開裂隙處要間隔堵塞，大裂隙處要避免過量裝藥。

4 結(jié)語

針對大面積場平淺孔爆破采用高風壓鉆機大孔徑淺孔爆破施工作業(yè)，提高了施工功率，節(jié)約了工程施工成本，使該工程大面積場平淺孔爆破工期加快1/3；同時，通過采用多排孔內(nèi)外分段毫秒延期微差擠壓爆破、孔內(nèi)孔間排間異段別毫秒延期單孔逐爆、淺孔臺階分層松動控制爆破、確保堵塞長度條件下不斷優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)、成品爆破飛石防護炮被對炮孔進行平米防護覆蓋措施、爆破區(qū)邊緣鉆鑿不裝藥雙排減振孔降低爆破振動危害措施、數(shù)碼電子雷管進行精細爆破等技術(shù)措施，減少了爆破振動，改善了爆破效果，降低了爆破單耗，提高了爆破作業(yè)安全性。確保了爆破效果和施工安全，提高了企業(yè)信譽與市場競爭力，為同類工程施工提供了參考和指導意義。