城市復(fù)雜環(huán)境石方精細(xì)快速爆破挖運(yùn)施工技術(shù)與應(yīng)用

李友軍，肖婷，汪惠真

(1.廣東中人集團(tuán)建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510515；2.廣東中人巖土工程有限公司，廣東 廣州 510515)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)工業(yè)建設(shè)事業(yè)的不斷推進(jìn)，城市范圍內(nèi)石方開(kāi)挖量逐年加大，受城市建設(shè)復(fù)雜環(huán)境、工程項(xiàng)目進(jìn)度要求、施工安全等因素影響，城市石方爆破面臨開(kāi)挖工程量大、工期緊、對(duì)爆破控制要求嚴(yán)格等問(wèn)題[1?5]。對(duì)于城市復(fù)雜環(huán)境下石方挖運(yùn)工程，采用中深孔爆破為主、淺孔控制爆破為輔，數(shù)碼雷管微差控制起爆網(wǎng)路的精細(xì)化爆破工藝，采用多點(diǎn)、多區(qū)域作業(yè)，多臺(tái)階、循環(huán)道路的運(yùn)輸方式，很好地解決了城市石方挖運(yùn)工程周邊環(huán)境復(fù)雜、開(kāi)挖工程量大、工期緊、對(duì)爆破控制要求嚴(yán)格等突出問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)城市復(fù)雜環(huán)境下石方的快速挖運(yùn)。

1 石方精細(xì)快速爆破挖運(yùn)施工技術(shù)原理

城市復(fù)雜環(huán)境下石方挖運(yùn)施工中，靠近建筑物區(qū)域進(jìn)行淺眼控制爆破，以減小爆破施工對(duì)周邊環(huán)境影響，并為后續(xù)中深孔爆破開(kāi)辟自由面；通過(guò)爆破參數(shù)優(yōu)化和爆破網(wǎng)路適配性調(diào)整，采用數(shù)碼電子雷管微差控制逐孔起爆網(wǎng)路，提高爆破的精細(xì)化程度；將施工區(qū)域劃分為多塊爆破區(qū)域，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多區(qū)域同時(shí)或間隔施工作業(yè)，保證石方開(kāi)挖、運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性；考慮路網(wǎng)交通特性，為優(yōu)化運(yùn)輸路徑，采用多臺(tái)階、循環(huán)道路的運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸時(shí)間最優(yōu)化。

1.1 石方精細(xì)快速爆破

采用中深孔爆破為主、淺孔控制爆破為輔的爆破工藝，其中靠近建筑區(qū)域采用淺孔臺(tái)階控制爆破，以便為后續(xù)中深孔爆破開(kāi)辟自由面，減小對(duì)周邊建筑物的影響，提高了大方量石方的爆破開(kāi)挖效率；采用數(shù)碼電子雷管微差控制逐孔起爆網(wǎng)路，確保了孔間、排間延時(shí)時(shí)間準(zhǔn)確性，避免同段別雷管爆破藥量疊加，有效減少爆破振動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境影響；根據(jù)理論計(jì)算數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析結(jié)果，進(jìn)行數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路延時(shí)時(shí)間設(shè)置（每孔延時(shí)時(shí)間35 ms），確保了爆破拋擲方向的準(zhǔn)確性，提高有效拋擲率，增加石方塊度均勻性，實(shí)現(xiàn)與機(jī)械裝運(yùn)的匹配性，提高了裝運(yùn)效率和爆破的精細(xì)化程度。

1.2 多點(diǎn)、多區(qū)域作業(yè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)石方工程量的實(shí)際特征，將施工區(qū)域立體上劃分為3 個(gè)臺(tái)階，每個(gè)臺(tái)階平面將整個(gè)爆破作業(yè)區(qū)域均衡劃分為3 個(gè)以上的獨(dú)立作業(yè)區(qū)域，將所有作業(yè)區(qū)域分別標(biāo)記為已爆區(qū)、待爆區(qū)、準(zhǔn)備區(qū)。實(shí)時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際裝運(yùn)情況，靈活布置作業(yè)區(qū)域的分布。即根據(jù)已爆區(qū)石方運(yùn)輸情況，制定詳細(xì)爆破施工和運(yùn)輸計(jì)劃安排，靈活布置待爆區(qū)、準(zhǔn)備區(qū)，其中待爆區(qū)、準(zhǔn)備區(qū)包含一個(gè)或多個(gè)作業(yè)點(diǎn)、作業(yè)區(qū)域，進(jìn)行多點(diǎn)、多區(qū)域同時(shí)或間隔施工作業(yè)，保證準(zhǔn)備作業(yè)、石方爆破開(kāi)挖、運(yùn)輸?shù)裙ば虻倪B續(xù)性和工程快速施工。

1.3 多臺(tái)階、循環(huán)道路的運(yùn)輸路徑

考慮路網(wǎng)交通特性中道路類型、道路幾何特性、社會(huì)車(chē)輛干擾等影響因素，進(jìn)行運(yùn)輸路徑優(yōu)化。考慮路徑優(yōu)化結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用多臺(tái)階、循環(huán)道路的運(yùn)輸方式。施工區(qū)域立體上劃分為3 個(gè)臺(tái)階，每個(gè)臺(tái)階建立環(huán)形的運(yùn)輸?shù)缆?，上下臺(tái)階間設(shè)置2 條聯(lián)通線路，不同臺(tái)階聯(lián)通線路均衡交錯(cuò)布置，保證運(yùn)輸暢通性；制定詳細(xì)運(yùn)輸計(jì)劃，根據(jù)“三一”原則（一車(chē)裝車(chē)、一車(chē)等待、一系列車(chē)運(yùn)輸），保證車(chē)輛安排，實(shí)現(xiàn)石方裝運(yùn)的連續(xù)性，提高運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸時(shí)間最優(yōu)化。

2 工程應(yīng)用

某項(xiàng)目土石方爆破開(kāi)挖工程石方量約130 萬(wàn)m3，距離爆破作業(yè)區(qū)域最近21.5 m，東面南部為上頭塘村，距離爆破作業(yè)區(qū)域最近210.0 m。南面為濱江大道，距離爆破作業(yè)區(qū)域最近50.0 m。西面北側(cè)部臨近一住宅區(qū)，距離爆破作業(yè)區(qū)域最近約150.0 m，西面南側(cè)部分為空地，距離200 m 內(nèi)為新建設(shè)學(xué)校工地。北面臨近一在建工程，距離爆破作業(yè)區(qū)域最近20.0 m，爆破作業(yè)最近空地超過(guò)250.0 m；北臨某城市大道，距離爆破作業(yè)區(qū)域最近210.0 m。地面設(shè)計(jì)平面高差20.0～58.0 m，地面起伏比較大。本工程土方量大，工期緊，周邊環(huán)境復(fù)雜，石方運(yùn)輸受社會(huì)交通影響較大。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 區(qū)域劃分

根據(jù)多點(diǎn)、多區(qū)域作業(yè)劃分的方法，施工區(qū)域劃分如圖1 所示。

圖1 區(qū)域劃分平面示意

3.2 運(yùn)輸路徑

考慮路網(wǎng)交通特性中道路類型、道路幾何特性、社會(huì)車(chē)輛干擾等影響因素，進(jìn)行運(yùn)輸路徑優(yōu)化。采用多臺(tái)階、循環(huán)道路的運(yùn)輸方式。施工區(qū)域立體上劃分為3 個(gè)臺(tái)階，每個(gè)臺(tái)階建立環(huán)形的運(yùn)輸?shù)缆罚舷屡_(tái)階間設(shè)置2 條聯(lián)通線路，裝運(yùn)實(shí)現(xiàn)一車(chē)裝車(chē)、一車(chē)等待、一系列車(chē)運(yùn)輸。如圖2、圖3 所示。

圖2 環(huán)形運(yùn)輸路線

圖3 “三一”原則實(shí)際裝運(yùn)

3.3 炮孔布置

采用潛孔鉆機(jī)，臺(tái)階爆破炮孔一般情況下垂直布放，平面布置成梅花型。其中，淺孔爆破炮孔直徑d=38～42 mm，中深孔爆破炮孔直徑為76 mm。如圖4 所示。

圖4 炮孔布置

3.4 爆破參數(shù)

離重要建構(gòu)筑物30～50 m 內(nèi)巖體采用淺眼控制爆破方法，離重要建構(gòu)筑物大于50 m 巖體采用深孔臺(tái)階控制爆破方法。與以往爆破經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，經(jīng)適配性優(yōu)化，得出本次相應(yīng)爆破參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)爆破主要參數(shù)

3.5 起爆網(wǎng)路

采用數(shù)碼電子雷管微差控制逐孔起爆網(wǎng)路，根據(jù)理論計(jì)算數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析結(jié)果，進(jìn)行數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路延時(shí)時(shí)間設(shè)置（每孔延時(shí)時(shí)間35 ms），同一分層采用逐孔起爆形式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，可多個(gè)分層石方一同爆破。

3.6 安全措施

（1）裝藥時(shí)保證炮孔的堵塞長(zhǎng)度和質(zhì)量，裝藥結(jié)束后，先在每個(gè)炮孔上壓一個(gè)沙袋，然后在沙袋上方分別壓鐵皮和若干沙包，控制飛石的方向和距離；

（2）需要特殊保護(hù)建構(gòu)筑物，在需保護(hù)物前5～10 m 處，用竹桿或建筑用腳手架架設(shè)安全保護(hù)屏障，即在搭防護(hù)架爆破方向一側(cè)架設(shè)雙層建筑用防護(hù)網(wǎng)，兩側(cè)用鐵絲打樁拉住。

4 爆破效果

爆破后，爆破拋擲方向準(zhǔn)確，有效拋擲率提高，石方塊度均勻性良好，提高了裝運(yùn)效率，周?chē)普駝?dòng)、飛石、沖擊波等次生災(zāi)害對(duì)周邊環(huán)境沒(méi)有影響，整體爆破效果良好。

據(jù)測(cè)算，較其他類似工程相比，采用該技術(shù)進(jìn)度快，可靠性強(qiáng)，工期明顯提前30 d 左右，施工成本節(jié)約105 萬(wàn)元，創(chuàng)造綜合經(jīng)濟(jì)效益約350 萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

本技術(shù)為城市復(fù)雜環(huán)境石方精細(xì)快速爆破挖運(yùn)工程提供了一種新的施工工藝，為城市復(fù)雜環(huán)境石方精細(xì)快速爆破挖運(yùn)施工工藝發(fā)展提供了技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)了城市復(fù)雜環(huán)境中石方爆破精細(xì)快速開(kāi)挖，為建設(shè)單位創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可為其他類似工程的實(shí)施提供較好的借鑒作用。