露天控制爆破施工技术及工程应用

■温章寿（宁德沈海复线双福高速公路有限责任公司，宁德352100）



露天控制爆破施工技术及工程应用

■温章寿
（宁德沈海复线双福高速公路有限责任公司，宁德352100）

在路基工程深挖路堑施工中，石方开挖控制爆破是路基施工的重点，它直接影响路基工程的各项技术和经济指标，因此在深挖石质路堑施工中大量运用控制爆破。控制爆破是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆破过程中既不影响周围居民，爆破后又能完成预计开挖方量的一种控制爆破技术。本文以宁德沈海复线双福高速公路A3合同段的K19+046～K19+745.5段路基为实例，阐述露天控制爆破技术在石质路堑开挖中的应用。

高速公路控制爆破施工工艺应用

1工程概况

1.1工程简介

本标段区处于太姥山山脉，东临东海，北与浙江省相毗邻，路线所经地区地形地貌较为复杂，地形总体的趋势是西北高，东南低，为丘陵及山区地形，线路经过中低山及丘陵地貌区，峰峦叠嶂，山岭耸立。丘陵坡地自然坡度一般达30°以上，局部陡壁坡度达50°以上。K19+ 046～K19+745.5段路基地层及工程地质主要为侏罗系上统南园组（J3n），为（晶屑）熔结凝灰岩、凝灰熔岩、碎斑熔岩，青灰色，灰色，熔结凝灰质结构，块状构造，裂隙较发育，岩石破碎-较破碎，岩质较新鲜、坚硬，为较坚硬岩-坚硬岩，具有全、强、中、微各风化岩。

本段路基位于福鼎市管阳镇花亭村，临近国道，距离国道最远130m，最近20m，且两处路堑高边坡爆破区（K19+310～K19+565六级路堑边坡、K19+565～K19+710五级路堑边坡）距离当地民房较近，最近为65.9m，如图1所示。

图1　K19+046～K19+745.5段路基平面图

1.2开挖方案

为了保证在深挖石质路堑开挖施工过程中的安全与进度，提高施工效益，采用钻爆法开挖、控制爆破施工技术。开挖采用ZGYX430液压行走潜孔钻机，钻孔直径90mm～145mm，钻孔深度最深可达30m。

1.3爆破要求

（1）爆破产生的震动必须控制在国家规范要求氛围内；

（2）爆破飞石必须控制在60m范围内；

（3）争取使用少量炸药，爆破大量石方，控制爆破成本。

2露天爆破施工技术

2.1爆破工艺流程

露天爆破施工工艺流程如图2所示，具体施工工艺如下所述。

（1）确定露天控制爆破方案：地质条件调查→钻孔参数确定→控爆参数选择。

（2）实施起爆作业：确定炮眼位置→定位开眼→钻孔→清孔→装填炸药→起爆→检查控爆效果。

（3）参数动态修正：确定爆破方案后，先选取与深挖石质路堑地质情况近似或一致的围岩进行控制爆破试验，起爆后根据控爆效果修改设计参数，根据新的设计参数对深挖石质路堑进行爆破，重复上述工作，不断地根据实际情况对光爆设计参数进行动态修正，保证控爆效果及施工安全、进度。

图2　露天控爆施工工艺流程图

2.2确定露天控制爆破方案

2.2.1地质条件调查

根据施工图纸《工程地质勘查报告》以及对现场踏勘来看，K19+300处需爆破最大深度达27.8m，0～1.2m为覆盖土，1.2～2.2m为全风化岩，2.2～2.8m为强风化岩，2.8～ 19.6m为中风化岩，19.6～27.8m为弱风化岩。

针对炮头机已经打不动的中风化岩，拟采取露天控制爆破施工。

?图3　需露天控制爆破现场工点图

2.2.2露天控制爆破参数选定

根据现场地质条件和施工设备情况，选定爆破参数如下：

（1）炮孔直径：根据液压行走潜孔钻机D=90mm

（2）炮孔深度：H=8.5m

本工程爆破属于中深孔爆破，为降低爆破有害效应及自上而下台阶进行钻孔爆破，台阶高度8m左右。

（3）孔距：L1=4m，排距：L2=4m

（4）最小抵抗线（底盘抵抗线）：根据钻孔作业安全条件，计算如（1）式

W1≥Hctgα+B（1）

式中：W1—最小抵抗线，m；α—台阶坡面角，本工程中约为85°；H—台阶高度；B—从钻孔中心至坡顶线的安全距离，对大型钻机，B≥2.0～3.0m；

经计算W1≥8ctg85°+2.0=2.7m。

（5）爆破作用指数：n=0.7，根据爆破作用原理，松动爆破的爆破作用指数0＜n＜0.75，我们选择n=0.7；

（6）标准炸药消耗量：k=0.45kg/m3，根据国内爆破经验选定；

（7）炸药选择：采用直径Φ70mm的2号岩石乳化炸药，根据开挖断面形式、地质情况及现场试爆情况选定；

（8）爆破器材：非电毫秒雷管采用3、5、7、9段，根据现场孔位决定；传爆材料采用导爆管、导爆索。

（9）单孔计算装药量：

第一排孔的每孔装药量：

Q=q·a·W1·H=0.45×4×2.7×8.5=41.31kg

第二排起每孔装药量：

Q=k·q·a·b·H=1.1×0.45×4×4×8.5=67.32kg

式中：k—考虑受前面各排孔的矿岩阻力作用的增加系数，k=1.1～1.2；

中深孔爆破炮孔布置示意图如图4所示。

图4　中深孔爆破水平布孔（梅花形）示意图

2.2.3安全防护措施

爆破安全控制措施有两方面：一是减小爆破对周边设施、人员及环境产生的影响；二是减小爆破作业过程中的风险。为保证施爆过程中的安全，本工程安排专业安全人员负责警戒；并采取以下措施，降低爆破施工安全风险。

（1）严格控制药量及填塞质量，并对施爆区采取在被爆点上方进行钢筋网、钢板、沙袋材料等多层覆盖；

（2）爆破抵抗线朝向空地方向；

（3）在施爆区靠近民房一侧，施做填筑土堆及搭建适当长度及一定高度的双排竹排架。

（4）爆破施工对空气和水体污染源主要是炸药爆炸产生的有毒气体（包括N和P的氧化物），粉尘。起爆后用消防车及时洒水，减少有毒气体、粉尘扩散；

（5）爆破炸药产生的大部分消耗在周围岩石的破坏上，冲击波只是由炮孔逸出的爆炸能量引起的，根据有关资料，这部分能量小于总能量的20%，因此冲击波对周围环境影响较小。

（6）根据萨道夫斯基公式（2）对爆破振动效应进行验算，

（2）

式中：Q——最大一段药量，kg；K、α——与地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。本工程爆破，根据现场地质岩性情况偏保守的取K=250，α=1.8；R——爆源中心至建筑物距离；V——振动速度。

经计算：本工程距离爆破点最近点取60m，爆破振动引起的振速为3.462cm/s，小于规允许值。

2.3爆破施工

2.3.1确定炮眼位置

根据现场需爆破石方，加上考虑线路右线60多米处当地民房，民房结构为砖混，采取露天控制爆破，临空面朝向线路左线，控制个别飞石爆破过程中只能飞向左线。炮眼孔距与排距都选择为4m。

2.3.2定位开眼

按确定好的炮眼位置，炮孔要平行于山体临空面的坡度，位置误差控制在10cm以内。

2.3.3钻孔

将液压行走潜孔钻就位，在确定的炮眼位置开始钻孔，钻头直径为90mm，控制各个炮眼位置误差在10cm以内。

2.3.4清孔

装填炸药前将炮眼内的岩粉、积水清理干净，并检查炮眼深度、角度、方向，对不符合要求的炮眼进行处理。2.3.5装填炸药

采用非电毫秒延期雷管起爆。炮孔深度平均8.5m，连续装填2号岩石乳化炸药，剩余空间采用黄土堵塞密实。装填炸药示意图如图5所示：2.3.6起爆

图5　装药示意图

起爆联接网络采用复式网络，起爆前爆破员对起爆网络进行检查，导爆管不得打结、拉伸，各炮眼雷管连接段数一致，且同一断面起爆顺序应由内向外。

2.3.7检查控爆效果

控爆后检查爆破效果，确保达到预期松动效果，保证松动石方达到预期数量，控制飞石数量，个别飞石只能定向线路左线，确保无飞石朝向民房方向。

2.4参数动态修正

每次开挖控爆后，根据检查记录和实际效果对控爆参数进行修正改进，以便更好地控制开挖石方数量，控制对周围民房的扰动，保证施工安全。

根据对现场实际情况的统计，及时正确地修正炮眼参数，更好的控制施工进度及施工成本。

（1）炮眼孔距及排距适当减小至3.5～3.8m。（2）适当增大第一排炮眼最小抵抗线到2.8m。

3结束语

露天控制爆破施工是路基工程深挖石质路堑的一项技术含量较高的施工技术，我们必须提高认识，根据山体的地形地质、周围环境的安全隐患、施工机械等各方面因素，编制适当合理的施工组织设计，对工程施工进度、成本、安全具有重大意义。