高危區(qū)域土石方泄能槽的爆破施工技術(shù)研究

袁承堯 蹇林君 侯 慎 鄒同陽 張 超 劉 路

中建五局第三建設(shè)有限公司 湖南 長沙 410004

在山區(qū)建筑開挖爆破領(lǐng)域，距離民房較近、緊鄰高邊坡坡腳線、拆遷困難或受資金影響無法大面積搬遷、施工腹地狹小等條件，均屬于高危區(qū)域土石方爆破，若采用的開挖爆破方式不當(dāng)，會對坡腳處居民生命財產(chǎn)安全造成極大的災(zāi)難。建設(shè)工程中居民區(qū)高危區(qū)域土石方爆破是一個較難解決的問題，也是業(yè)主投訴較多、安全隱患較大的問題之一。針對這種長期困擾設(shè)計、建設(shè)、施工方的難題，在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，創(chuàng)造性地提出高危區(qū)域土石方泄能槽爆破施工技術(shù)，很好地解決了高危區(qū)域鄰近既有居民房土石方爆破的難題，取得了良好的社會及經(jīng)濟(jì)效益。

1 高危區(qū)域土石方泄能槽爆破施工技術(shù)原理

從合理設(shè)置泄能槽、科學(xué)設(shè)置振動波減振孔、嚴(yán)格控制裝藥量、主動防治飛石及落石、坡腳擋防等環(huán)節(jié)入手，避免爆破土石方過程中能量傳遞至坡腳，防止爆破過程中的飛石，減少爆破振動波波及既有建筑物，從而確保施工安全，保障百姓生命財產(chǎn)安全。

2 高危區(qū)域土石方泄能槽爆破施工操作要點(diǎn)

2.1 泄能槽設(shè)計及施工

1）根據(jù)施工組織方案施工工期，利用式（1）計算出每天需完成土石方的數(shù)量。

2）泄能槽設(shè)計為保障爆破體完全泄能及爆破體石頭不滾落出泄能槽，應(yīng)根據(jù)每天需施工的土方量乘以1.5倍進(jìn)行泄能槽的尺寸設(shè)計，且應(yīng)滿足挖掘及運(yùn)輸車輛通行要求。

3）泄能槽施工即先在路基范圍內(nèi)適當(dāng)位置采用機(jī)械鑿出1條泄能槽通道，具體以個別飛石距離作為泄能槽與建筑物的距離。以重慶磁井段項(xiàng)目為例，泄能通道寬度約4 m、深度約3 m，形成預(yù)裂爆破的泄能凌空面，使爆破石塊安全落在鑿出的泄能槽口內(nèi)，確保坡腳下房屋及人身安全，具體采用式（2）進(jìn)行計算[1]。

式中：R—飛石距離；

K—安全系數(shù)，與地形、風(fēng)向等有關(guān)，取1.5；

n—爆破作用指數(shù)，預(yù)裂爆破時取0.5；

W—抵抗線，取1.0 m。

4）推進(jìn)方式。泄能槽以起始段落起點(diǎn)或結(jié)束段落起點(diǎn)為第一次施工，清理出泄能槽，開始待爆巖體預(yù)裂爆破，待爆巖體每次爆破高度應(yīng)小于泄能槽深度，再依次進(jìn)行泄能槽預(yù)裂爆破及待爆巖體預(yù)裂爆破，每施工出5～10 m的泄能槽長度，依次循環(huán)縱向分臺階向前推進(jìn)[2]，保留巖體緊隨泄能槽及待爆巖體推進(jìn)。泄能槽如圖1所示。具體推進(jìn)方式按圖2中的①→②→③→④→⑤→⑥……順序進(jìn)行，直至施工完畢，其中每層開挖高度的關(guān)系為H①＞H②＞H③，依次推進(jìn)同樣H④＞H⑤＞H⑥。

圖1 泄能槽設(shè)計示意

圖2 泄能槽施工順序示意

5）預(yù)裂爆破經(jīng)驗(yàn)公式計算法。預(yù)裂爆破經(jīng)驗(yàn)公式如式（3）所示。

2.2 減振孔設(shè)計及施工

1）在設(shè)計開挖邊線外加密、加大炮眼孔徑[3]，形成爆破震動的隔離緩沖地帶，鉆出雙排或多排深孔（孔深視爆破深度、房屋基礎(chǔ)深度及結(jié)構(gòu)而定），當(dāng)爆破的振動波傳至此地帶時，就會被這些孔吸收消耗掉大部分能量，使隔離帶后面的房屋區(qū)域受到的震動大大減小，從而削弱或阻斷爆破振動波向房屋基礎(chǔ)傳遞擴(kuò)散，從而避免房屋開裂或損壞，將爆破施工時對地面建筑物的影響降至最低，以保證民房及居民的安全。設(shè)置減振孔相較于未設(shè)置減振孔，對爆破產(chǎn)生最大振動波速的減振效果明顯，設(shè)置雙排減振孔減振效果可達(dá)15%～30%，設(shè)置多排減振孔的減振效果更佳。

2）減振孔施工注意事項(xiàng)：減振孔的孔深[4]須根據(jù)爆破深度、房屋基礎(chǔ)深度及結(jié)構(gòu)而定；減振孔在深度上須深入房屋基礎(chǔ)3～5 m；若需更好地減小振動波，可設(shè)置多排減振孔或增大減振孔設(shè)計；減振孔不能堵塞，孔內(nèi)雜物要及時清理；采用多排減振孔時，可采用梅花形布置；為達(dá)到更好的減振效果可適當(dāng)縮小孔間距。減振孔設(shè)計如圖3所示，減振孔設(shè)計參數(shù)為：孔徑90 mm，間距200 mm，排距200 mm，孔深6～10 m，布置形式為一字形。

圖3 減振孔設(shè)計示意

2.3 坡腳防護(hù)體

為確保留邊爆破施工中落石不到達(dá)民房，對百姓人身及財產(chǎn)安全造成影響，建議在減振孔內(nèi)側(cè)設(shè)置雙排鋼管防護(hù)架（圖4），防護(hù)架設(shè)置柔性鋼絲繩網(wǎng)（圖5）。

圖4 坡腳防止落石防護(hù)體系架體搭設(shè)示意

圖5 坡腳防止落石防護(hù)柔性鋼絲繩網(wǎng)示意

2.4 爆破體防護(hù)

1）爆破場地位于山坡上，極易產(chǎn)生爆破飛石，根據(jù)飛石距離計算公式，爆破飛石在一般地段可落在控制范圍內(nèi)，但在有近距離住戶的路段還不滿足相關(guān)安全規(guī)范要求，必須采取爆破界面主動防護(hù)控制措施，避免石塊肆意飛濺至坡腳下住戶房屋處而威脅財產(chǎn)和人身安全。

2）為預(yù)防預(yù)裂爆破時零星石塊到處飛濺，必須對爆破體進(jìn)行覆蓋。覆蓋設(shè)計為先在孔口上覆蓋1層草墊，再在草墊上覆蓋橡膠墊、鋼絲網(wǎng)（錨桿鎖定），爆破體防護(hù)覆蓋材料構(gòu)造如圖6、圖7所示。

圖6 爆破體主動防護(hù)示意

圖7 爆破體主動材料示意

2.5 爆破體施工

1）爆破前應(yīng)進(jìn)行小范圍試驗(yàn)段施工，以總結(jié)收集各項(xiàng)參數(shù)，成功后方可進(jìn)行大面積爆破。格式布孔、對角微差起爆如圖8所示，圖中序號為爆破順序。

圖8 格式布孔、對角微差起爆示意

2）爆破體施工參數(shù)設(shè)計參考值：爆破臺階高度為1 m，孔徑為42 mm，前排抵抗線寬1 m，孔間距1.2 m，排間距1.2 m，超鉆深度0.2 m，炮孔深度1.23 m，炸藥單耗0.3～0.4 kg/m3，每孔炸藥用量0.52 kg。

3）預(yù)裂爆破后巖石只呈現(xiàn)破裂和松動狀態(tài)，其爆破施工應(yīng)符合國家現(xiàn)行施工及安全規(guī)范。步驟為：鑿巖→裝藥→起爆→警戒。解除警戒時需特別注意，起爆后應(yīng)過5 min后，爆破作業(yè)員方可進(jìn)入爆區(qū)檢查爆破情況，確認(rèn)安全起爆無險情后，方可解除警戒放行。

3 效益分析

通過對高危區(qū)域土石方泄能槽爆破施工工藝的實(shí)施，確保了坡腳居民安全，較好地節(jié)約了拆遷資金，降低了拆遷難度，加快了施工速度，大大降低了施工成本。

經(jīng)項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用，傳統(tǒng)高危區(qū)域爆破施工技術(shù)每立方米投入費(fèi)用211.38元，高危區(qū)域土石方泄能槽爆破施工技術(shù)每立方米投入費(fèi)用53.33元，每立方米施工成本降低158.05元。

4 結(jié)語

本文通過結(jié)合工程實(shí)例，在分析常規(guī)爆破施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出高危區(qū)域土石方泄能槽爆破施工工藝，減少了項(xiàng)目部分不必要的損失。該工藝具有以下幾方面的優(yōu)勢：

1）綠色環(huán)保：采用本技術(shù)無需大量拆除房屋，大大減少拆遷垃圾，能較好地保持居民原有生活環(huán)境。

2）適用性強(qiáng)：本技術(shù)適用于各類建筑工程居民區(qū)土石方高危爆破施工，亦適用于市政、房建、公路、鐵路等下方有不可搬遷和不能受損的構(gòu)造物項(xiàng)目。

3）快速經(jīng)濟(jì)：采用本技術(shù)無需大量拆除房屋，大大節(jié)約了工程拆遷資金，在原巖體形成泄能槽后可快速推進(jìn)工程進(jìn)度，大大降低了工程施工成本。

4）安全性：本技術(shù)采取合理設(shè)置泄能槽、科學(xué)設(shè)置振動波減振孔、嚴(yán)格控制裝藥量、主動防治飛石及落石、坡腳擋防等方式，避免爆破土石方過程中的能量傳遞至坡腳，防止爆破過程中的飛石，減少爆破振動波波及既有建筑物，確保了施工安全，保障了百姓生命及財產(chǎn)安全。

高危區(qū)域土石方泄能槽爆破施工技術(shù)的應(yīng)用不僅促進(jìn)了相關(guān)問題的解決，還為社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)中高危區(qū)域土石方爆破施工技術(shù)未來的發(fā)展和創(chuàng)新提供了新思路。