控制爆破技術(shù)在穿黃北區(qū)工程中的應(yīng)用

孫富通，趙亮亮，段文君

（1.天津市水利工程有限公司，天津 300222；2.水利部海河水利委員會(huì)，天津 300170）

1 前言

控制爆破技術(shù)是根據(jù)工程要求或爆破的具體條件，通過(guò)精心設(shè)計(jì)、施工、防護(hù)等技術(shù)措施，嚴(yán)格控制爆炸能釋放過(guò)程和介質(zhì)破壞過(guò)程，既達(dá)到預(yù)期的爆破效果，又要將爆破范圍、破壞程度等控制在規(guī)定范圍之內(nèi)的一種爆破方法。該技術(shù)現(xiàn)在已在水電、交通、城市建筑物拆除等領(lǐng)域中得到較廣泛的應(yīng)用。

2 工程概況

南水北調(diào)東線第一期穿黃工程北區(qū)灘地埋管工程坐落于山東省東平縣斑鳩店鎮(zhèn)解山村，設(shè)計(jì)樁號(hào)為4+934.807-6+534.807，全長(zhǎng)1 600 m。該段工程為南水北調(diào)東線第一期引東平湖湖水穿黃河灘地部分，全部現(xiàn)澆混凝土埋管坐落于黃河大堤內(nèi)側(cè)的灘地上。與穿黃隧洞豎井相接，樁號(hào)為6+444.807-6+534.807段為石方開(kāi)挖段，長(zhǎng)90 m。石方開(kāi)挖斷面如圖1所示。

穿黃豎井附近場(chǎng)地狹小。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，渠道左側(cè)征地線以外民房距離爆破點(diǎn)最小距離為135 m，渠道右側(cè)征地線以外簡(jiǎn)易民房距離爆破點(diǎn)最小距離為50 m。爆破施工時(shí)，必須采用控制爆破的方式進(jìn)行，以保證民房在施工期間的安全。

3 爆破方案設(shè)計(jì)

渠道石方最大開(kāi)挖深度14 m，坡比為1∶0.2漸變至垂直面，一級(jí)馬道以上坡比1∶2。本區(qū)石方主要為薄板狀灰?guī)r夾頁(yè)巖，薄層灰?guī)r與頁(yè)巖互層。巖體裂隙發(fā)育較為破碎，呈強(qiáng)風(fēng)化狀。

為了避免爆破過(guò)程中產(chǎn)生飛石，工程以松動(dòng)爆破為主，采用分梯段開(kāi)挖方式。根據(jù)開(kāi)挖斷面形式，在一級(jí)馬道以上高程36～42 m處，采用淺孔爆破開(kāi)挖；一級(jí)馬道至建基面高程26～36 m、開(kāi)挖深度10 m處，采用淺孔預(yù)裂爆破、底部保護(hù)層爆破。

3.1 爆破材料

炸藥：選用2號(hào)巖石乳化炸藥，其主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 2號(hào)巖石乳化炸藥主要技術(shù)指標(biāo)

雷管：選用電雷管。

3.2 淺孔爆破

淺孔爆破采用手風(fēng)鉆，每3 m為1個(gè)梯段，孔徑42 mm，預(yù)定孔網(wǎng)參數(shù)為：孔距1.2 m，排距0.8 m，梅花形布孔，巖石單位耗藥量為0.35 kg/m3，堵塞長(zhǎng)度為0.8 m。單孔裝藥量為1.01 kg。

3.3 預(yù)裂爆破

邊坡開(kāi)挖采用預(yù)裂爆破，梯段與主爆破孔相同，沿邊坡坡比鉆孔，鉆孔直徑為100 mm，藥卷直徑32 mm，炮孔間距為0.8 m，采用粘土砂進(jìn)行堵塞，堵塞長(zhǎng)度為0.8 m，線裝藥量為400 g/m。以上參數(shù)為初步估算，開(kāi)工后進(jìn)行試驗(yàn)校核，并在實(shí)際操作中進(jìn)行調(diào)整。

3.4 保護(hù)層開(kāi)挖爆破

基底的開(kāi)挖是通過(guò)保護(hù)層爆破開(kāi)挖法來(lái)完成的。施工爆破時(shí)，在經(jīng)過(guò)爆破試驗(yàn)后采取保護(hù)層一次爆破方法。初步確定預(yù)留保護(hù)層2.0 m，鉆孔孔徑42 mm，初步預(yù)定孔網(wǎng)參數(shù)為：孔距1.2 m，排距0.8 m，梅花形布孔，藥卷直徑32 mm，巖石單位耗藥量為0.35 kg/m3，堵塞長(zhǎng)度為1 m。單孔裝藥量為0.67 kg。底部設(shè)20 cm撬挖層，保護(hù)底部基巖不破壞。鉆孔布置如圖2所示。

3.5 爆破參數(shù)

3種類型爆破參數(shù)，見(jiàn)表2。

表2 爆破參數(shù)

3.6 爆破網(wǎng)絡(luò)連接

炮孔呈梅花形布置，采用導(dǎo)爆管連接各個(gè)炮孔中的起爆雷管，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采用孔內(nèi)、孔外微差爆破，如圖3所示。

3.7 爆破安全計(jì)算及措施

隨著藥包埋深的增加，空氣沖擊波的效應(yīng)迅速減弱。此時(shí)，對(duì)人和其他保護(hù)對(duì)象的防護(hù)首先考慮飛石和地震安全距離。

由于附近民房為泥漿砌塊石結(jié)構(gòu)，抗振動(dòng)性能較差，加上渠道石方主要為中硬度，按照國(guó)家爆破安全規(guī)程規(guī)定，最大允許振動(dòng)速度取0.5 cm/s。考慮渠道爆破區(qū)中心線至附近民房最小保護(hù)距離50 m，根據(jù)本地巖石性質(zhì)，k值取150，衰減系數(shù)值（a）取1.5。根據(jù)國(guó)家爆破安全規(guī)程要求，單孔裝藥量可取1.39 kg。

經(jīng)計(jì)算，最大允許單響藥量按照1.3kg進(jìn)行控制。在施工中，嚴(yán)格進(jìn)行控制，同時(shí)采用微差爆破，以降低振動(dòng)對(duì)附近民房等保護(hù)物的影響。

4 結(jié)論

（1）由于南水北調(diào)穿黃灘地埋管工程中成功地應(yīng)用了控制爆破技術(shù)，所以此次爆破未對(duì)附近民房造成坍塌、開(kāi)裂等形式的損壞，松動(dòng)爆破亦未發(fā)生飛石現(xiàn)象，從而使工程在進(jìn)度、質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)等各方面均取得較理想的效果。

（2）地質(zhì)勘測(cè)資料的準(zhǔn)確對(duì)爆破設(shè)計(jì)參數(shù)的選定具有決定意義，現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整是成功完成爆破施工不可或缺的環(huán)節(jié)。

（3）控制爆破采用增加毫差雷管數(shù)量及精密計(jì)算方法，實(shí)施分段起爆，減小了單響藥量，將爆炸震動(dòng)產(chǎn)生的地震波控制在可以承受的范圍內(nèi)，達(dá)到爆炸釋放的能量與巖石破壞吸收的能量的統(tǒng)一，從而保證這一過(guò)程處在可控狀態(tài)。