对渠道工程爆破的控制分析——以南水北调工程某标段为例

宋长岭(河北省水利水电勘测设计研究院,天津 300250)



对渠道工程爆破的控制分析
——以南水北调工程某标段为例

宋长岭
(河北省水利水电勘测设计研究院,天津 300250)

【摘 要】结合南水北调京石段应急供水工程Sxx标段石方开挖的实际要求,对爆破工程进行优化。采用控制爆破和城镇控制爆破两种方法,解决了爆破工程对于开挖施工时爆破飞石以及爆破震动控制的难点问题,同时满足了边坡开挖较高精度的要求;具体设计又分别采用了深孔和浅孔爆破,光面和预裂爆破相结合的爆破施工方案,达到了较好的爆破效果。

【关键词】控制爆破 城镇控制爆破 光面爆破 预裂爆破

1 工程概况

南水北调京石段应急供水工程渠道项目Sxx标段，位于顺平县蒲上乡蒲王庄村与白云乡东阳各庄村之间，其中石方明挖996576m3，存在如下难点:(1)爆破环境复杂，民房密集，必须采用城镇控制爆破进行石方开挖施工。(2)由于开挖石料部分用于护坡块石，因此要考虑爆破后石渣的粒径；沿线需先拉槽爆破创造临空面，且边坡需采用预裂爆破或光面爆破。(3)坡度较缓不利于石方爆破开挖施工。设计渠道边坡坡比小，开挖精度要求高；(4)施工用的输电线路沿渠道右侧权限假设距离开挖渠边缘近，一旦爆破损坏将影响施工用电。

2 爆破方案

采取从高到低、从上到下的开挖顺序；先行构筑物部位开挖，为后续施工创造条件。爆破开挖分四个作业区同步展开。对控制爆破区和城镇控制爆破区，分别采用不同爆破方法确保爆破安全，加快施工进度。

2.1 控制爆破类

采用深孔爆破为主，浅孔爆破为辅，进行主体石方开挖，深孔爆破用于深度大于5米的石方爆破开挖，浅孔用于修边清底和建基面保护层开挖。

爆破开挖具体方案如下:

(1)渠道边坡石方爆破开挖时，开挖边线处坡面爆破层厚度小于1.0m的采用小孔径(直径为38-42mm)光面爆破施工；厚度超过1.0m的采用大孔径(直径为80-110mm)光面爆破；其它边坡坡面均采用大孔径预裂爆破施工，预裂爆破与主爆孔爆破时差不少于100ms；控制爆破区边坡主体石方开挖采用深孔(直径为80-110mm)爆破从上到下、分层分梯段进行施工。

(2)控制爆破区，渠道石方爆破施工首先采用垂直于水流方向的大孔径V型掏槽爆破创造临空面，该槽沿渠道轴线长6.0m、布孔宽度为3-5m。后向两侧扩挖，扩挖采用大孔径深孔爆破施工，为后继渠道石方爆破开挖形成临空面。距开挖边线两侧预留1.5-2.0m厚的光爆层。后续渠道石方开挖沿渠道轴线方向，预留0.7m左右的保护层，由下游向上游开挖，其两侧边坡采用预裂爆破。本工地选用矩形或三角形布孔，排间起爆时采用三角形布孔，V形起爆时采用矩形或方形布孔。本工地选用矩形或三角形布孔，排间起爆时采用三角形布孔，V形起爆时采用矩形或方形布孔。

(3)为了避免使建基面岩体出现大量爆破裂隙，以及避免使原有构造裂隙和岩体的自然状态产生明显恶化，建基面开挖采用预留保护层的方法，保护层厚度采用设计要求预留为0.7m左右。保护层开挖采用大孔径水平预裂爆破，辅以垂直浅孔梯段爆破法一次爆破或小孔径垂直钻孔爆破法，根据现场爆破试验进行确定，选取对建基面影响小，施工进度快的开挖办法。

此爆破工程段采用非电导爆管雷管毫秒微差网络，起爆网络设计与施工必须保证每个炮孔按设计的起爆顺序、起爆的间隔时间全部引爆。

考虑到实际工程的复杂性，开挖过程中共采用了控制爆破(包括深孔、浅孔)和边坡爆破(包括预裂、光面)。爆破参数首先使用经验公式或工程类比法确定初值，再结合生产性试验加以调整。爆破参数的确定原则，一般根据钻孔机具的性能、岩石性质，并参照以往的工程经验选定其基本参数，施工中根据爆破效果不断进行调整和修正。保护层一次爆破开挖技术，孔底距建基面需加20cm的柔性垫层，采用锯末填充。爆破参数试验时，间排距、堵塞长度由大向小进行，最终得到一组最佳的爆破参数。

2.2 城镇控制爆破类

通过多钻孔少装药，分段微差爆破，抵抗线方向尽量背离房屋等控爆技术来控制爆破振动及飞石对房屋影响。

爆区距离民房最小距离为15m，民房结构多为毛石房，该房屋安全允许震速为1.0cm/s。经计算民房距爆破部位允许最大单响药量为1.25kg，该区如果采用深孔爆破，每孔装药量在5kg左右，该药量远超出安全最大起爆药量，故该区不宜采用深孔爆破，只有采用浅孔爆破，根据药量计算浅孔深度不能超过2m，根本不能满足爆破施工进度的要求和《安全爆破规程》，因此只有采用拆除距爆破开挖边线50m内的房屋。爆破施工方案如下:

(1)高边坡开挖。城镇控制爆破区边坡石方爆破开挖，开挖边线处边坡，治理爆破层厚度小于1.0m的采用小孔径(直径为38-42mm)光面爆破施工，如果光面爆破层厚度较薄时，视具体情况钻孔，尽量减少爆破飞石对房屋的破坏。厚度超过1.0m的边坡预留厚1.0-1.5m光爆层进行大孔径梯段高度为6m的光面爆破施工。起爆网络设计根据开挖区岩体地形采用成排布孔形式，导爆索微差分段并联起爆网络，采用波浪形起爆形式。

(2)渠道开挖。城镇控制爆破区渠道石方爆破施工，采用沿渠道轴线长2.4m、宽2-4m，分三个台阶，用小孔径V型掏槽孔爆破开挖(V型掏槽孔垂直于渠道轴线方向)，再向两侧扩挖，扩挖也采用小孔径浅孔爆破施工，为后继渠道石方爆破开挖形成临空面。其余渠段石方开挖从V型掏槽爆破处开始进行主体爆破开挖施工，主体石方采用大孔径孔、孔内微差和孔外排间微差爆破。渠道右侧采用距开口线6.6m处钻垂直预裂孔，进行预裂爆破，以减小对房屋爆破振动，预裂孔3孔为一段，渠道两侧壁预留1.5-2.0m厚的光爆层，进行大孔径光面爆破施工。

(3)渠道建基面保护层。采用预留保护层开挖的方法，保护层厚度采用工程类比法确定，初选保护层厚度为0.7m左右。在实际施工中保护层厚度应由现场爆破试验确定。保护层开挖采用水平预裂或一次性爆破保护层的施工方法。

保护层一次爆破开挖技术，孔底需加20cm的柔性垫层，采用锯末填充。此外，在进行爆破参数试验时，间排距、堵塞长度由大向小进行，尽可能得到一组最佳的爆破参数。缓冲爆破参数试验，有两个临空面，朝向村庄的抵抗线应大于另一面的抵抗线。这样最终得到一组松动破碎、爆渣成型、渣堆顶面微小沉降的爆破参数。

3 结语

为了达到爆破工程的优化合理，设计所采用的爆破参数也不是一成不变的，要结合具体的施工和实际情况进行调整，以求达到最佳控制效果。