抚顺远洋城复杂环境下高边坡爆破技术

由 强

（中铁九局集团 爆破工程有限公司，辽宁 沈阳 110002）

1 工程概况

远洋城项目为远洋地产在抚顺首发之作，项目位于城市北中轴之上、高尔山旁，顺城将军片区内，项目总规划建筑体量近200万平，为了给学校区和部分住宅区提供足够的建筑面积和稳定的边坡。由我们对抚顺远洋城半圆形山体进行高边坡爆破，总石方爆破土石方量约62.5万m3，爆破坡体高度45m到60m不等，岩体坡角为70°。

2 爆破施工难点

2.1 施工质量控制难度大

该工程半圆形边坡总长度达527m，整个爆破区域同时施工，爆破作业的同时进行多个楼体基础开挖。整个现场作业人员多、工程范围大、工期较紧。该区域岩石节理不发育，主要由玄武岩和安山岩组成。该山体位于原有采石场内，现场地形地貌起伏较大，钻机钻进作业面不理想，难度较大。爆破形成的陡坡处岩体有原始裂隙，并相互交错，边坡危石易发生崩落。

2.2 爆破飞石控制要求高

该工程边坡背面西南侧为伴山林溪别墅区，北侧为待拆迁的平房区，爆破施工，尤其是爆破时的封锁警戒对周围居民的生活和休息影响较大。施工中要求严格控制高边坡爆破的飞石。

3 爆破方案选择

本工程高边坡爆破开挖分为两个区域，分别为预裂区和主爆区。靠近设计边坡的炮孔采用预裂爆破以保证其稳定性及平整度，其余区域为主爆区。该爆破工程均采用松动爆破，采取微差控制一次起爆药量，严格控制填塞长度，减少爆破震动和飞石，增加防护措施，防止爆破对周围人员和建筑物的造成损害。

3.1 主爆孔爆破参数

主爆孔的特点是装药量大，孔较深。它的主要参数包括：炮孔直径、抵抗线、孔深、孔距、排距、装药结构、布孔方式等。

（1）炮孔直径：本工程采用JK580(D)履带式液压钻机，钻头直径d为115mm。

钻孔直径：D=F×d

式中：d——钻头直径，mm;

F——孔眼扩大系数，一般取(1.05-1.4)，根据现场岩石情况，则D=122mm。

（2）底盘抵抗线 W底：W底=（25-35）d

底盘底抗线受许多因素影响，变动范围较大。本工程按上述公式取，W底=3.0m。

（3）孔深 L：

孔深根据山体台阶高度、开挖边坡坡度和超深确定。根据现场环境台阶高度及岩石具体情况，测量确定炮眼深度。

钻孔倾角：钻孔倾角的般取值范围是60°-90°，本工程根据现场开挖边坡比为1：0.4，结合边坡高度特点及实际施工经验，台阶高度H取15m，钻孔倾角α取75°。

超深可按下式确定:h=（0.10-0.15）H，式中：H——台阶高度，m。本工程中取超深为1.5m，并根据施工经验和实际情况进行调整。

孔深L=H/sinα+h，代入上述数据L=17m。

（4）炮孔间距和排距：a=（1.0-2.0）W底，本工程 a 取 4m。 b=（0.8-1.0）a，本工程 b 取 3m。

（5）单位消耗炸药量q一般取0.35-0.5kg/m3，根据现场岩石试爆情况，此处取 0.4kg/m3;前排单孔装药量：Q=q×a×W底×H/sinα，代入上述数据，得74.5kg。

（6）装药情况：因本爆区山体水系较为发达，故采用2号岩石乳化炸药，规格选用φ=90mm管状。主炮孔采用连续装药方式，装药时要保证密实、连续。使用φ=32mm管状乳化炸药做为起爆药包，讲普通毫秒导爆导雷管插入其中，并用导爆管套牢固。

（7）填塞长度：l=（0.9-1.0）W底，W底——底盘抵抗线，m。 填塞长度与填塞质量、填塞材料密切相关。本工程采用钻孔时排出的岩碴填塞，为保证填塞质量，本工程取4m。

3.2 边坡预裂孔爆破参数

进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓，此种爆破技术为预裂爆破。预裂爆破不仅在垂直、倾斜开挖壁面上得到广泛应用；在规则的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用预裂爆破。预裂爆破适用于稳定性差而又要求控制开挖轮廓的软弱岩层。本工程为了保证边坡稳定性，并使爆破坡面较为平整，使用预裂爆破，在主爆区爆破之前，预先沿着设计的边坡轮廓线爆破出一条一定宽度的裂缝，以保护剩余山体的稳定和平整。

（1）炮眼直径d：本工程采用JK580(D)履带式液压钻机，钻头直径d为115mm。

钻孔直径：D=F×d

式中：d——钻头直径，mm;

F——孔眼扩大系数，一般取(1.05-1.4)，根据现场岩石情况，则D=122mm。

（2）炮眼间距计算：

a——炮孔间距，m；

σ压——岩石的极限抗压强度，kPa；

σ拉——岩石的极限抗拉强度，kPa；

μ——岩石的泊松比；

D——炮孔直径。

查阅有关资料，结合本工程情况，a取1m。

（3）不偶合系数：

δ=D/d卷=122/32=3.8

δ——不偶合系数；

d卷——炮孔间距，m；

D——炮孔直径。

（4）线装药密度：

根据预裂爆破经验公式通式：

q线——炮孔的线装药密度，kg/m；

σ压——岩石的极限抗压强度，MPa；

a——炮孔间距，m；

D——炮孔直径，m；

K，α，β，γ——均为系数，m；

查阅有关资料，结合本工程情况，q线取375 g/m。

（5）炮眼深度：

炮眼深度根据两阶段施工图设计台阶高度以及设计的边坡倾角来确定，为了保护碎落台的稳固，不设超深。当台阶高度为15m，开挖边坡坡度为75°时，则孔深L=H/sinα=15.5m。

（6）装药。将φ=32mm的小药卷与导爆索一起连续或间隔绑在一根竹片上，形成所需长度的药串。孔底1.5m范围内绑双药卷。炮孔装药时，按实际孔深作药串，以防孔口部分不能满足空孔长度的要求，致使爆破形成过深的爆破漏斗。

②非线性层:我们在输入层与LSTM隐藏层中间加入了非线性激活层,目的是引入更多的非线性特征,从而更好的反映数据的变化规律。该层的输出可表示为:

4 起爆网络和起爆方式

为了满足工程进度要求，加大一次爆破规模，同时严格控制同段起爆药量，并减少外界各类电流引起的误爆事故，本工程采用普通毫秒导爆管，为减少爆破震动，采用孔内孔外同时分段微差起爆，导爆管之间用四通连接件相连，形成交叉闭合环形网路。按设计要求和预裂爆破原理，边坡预裂孔先于主爆区炮孔起爆，采用串并联相结合的方式连接。起爆网络采用电容式起爆器带激发笔起爆。预裂孔先于主爆孔至少75ms起爆。

5 覆盖爆破区域防止飞石

覆盖爆破区域是防止飞石的重要手段，覆盖材料一般选择强度高、质量大、韧性好的材料，将爆破区域进行覆盖，防止飞石产生。本工程采用由废旧车胎编织而成的炮被做为覆盖材料。距离别伴山临溪墅区近的炮孔采用双层炮被覆盖。

6 爆破安全设计

爆破产生的主要危害效应有：爆破振动产生的危害、爆破冲击波及噪声产生的危害及个别飞散物产生的危害。根据国内外大量工程实测资料及多次工程实践经验分析，只要控制得当，这些危害效应就不会对一定范围内的人员、建筑和设施造成任何不良影响。

6.1 爆破飞石安全计算

爆破产生的个别飞石的最大距离由下式确定:

R=20n2×W×Kf

式中：n——最大一个药包的爆破作用指数，对于安全距离不足的爆破区，必须严格控制爆破作用指数n，此取n=0.75；

W——最大一个药包的最小抵抗线；

Kf——系数，取1.0-1.5；

代入上式计算得出，R=54m，加上有效的防护措施，飞石不会对周围人员及建筑造成任何影响。

6.2 爆破地振波安全计算

按照苏联科学家萨道夫斯基由实验归纳出爆破地面振动速度经验计算公式，本工程爆破应考虑的重点保护目标是西南侧的伴山林溪别墅区和北面的待拆迁平房区。根据该民房的结构特性，按照我国《爆破安全规程》确定的标准，取安全振动速度(质点垂直振速)V=2cm/s，综合考虑爆破地震波振动速度，计算如下:

V=K’K（Q/R3）α/3导出

Q=（V/K’K）3/αR3

式中：Q——炸药量（齐爆时为总装药量，微差爆破时为最大一段装药量），kg；

V——地面质点峰值振动速度（被保护目标的安全振动速度），cm/s;

R——爆点中心至被保护目标的距离，m；

K’——微差控制爆破修正系数，通常取0.25;

K，α——与爆破地形、地质条件等有关的系数和地震波衰减指数，可通过试验和经验确定。

根据本工程周围的实际情况，参考相关资料，选取K=150，α=1.5。将V=2cm/s,R=30m代入，则最大单次允许起爆药量为：Q=76.8kg，本次爆破最大单孔装药量为74.5kg，故采用逐孔逐响。

6.3 空气冲击波

本工程每个爆破区域使用多个段别普通毫秒导爆管雷管，采用毫秒延期爆破技术来削弱空气冲击波的强度。同时，加强填塞及保证填塞质量，最终实现减小空气冲击波对周围构筑物的影响。

7 爆破效果分析

本工程采用台阶式分层深孔爆破，化解了高边坡爆破的施工难度，增加了作业面，加快了工程进度。从爆后效果来看，施工效果十分明显，整个高边坡爆破中基本无飞石现象，爆堆高度适中，成型后的边坡平整度均能符合要求，边坡稳定，达到预期的目标。采用预裂爆破技术，不仅减少了对周边民房的振动破坏影响，而且保证了石方边坡开挖质量，减少了超欠挖现象。

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［2］何伦君.爆破安全工程实用手册[M].机械工业出版社，2006.

［3］贾和荣.高边坡路堑控制爆破施工工艺探讨[J].市政技术，2007.

［4］陈稳科.谈清水塘水电站左岸高边坡爆破设计[J].中国高新技术企业，2009.