敏感設(shè)施周圍土石方爆破技術(shù)

摘 要:該工程爆破區(qū)域周圍有重要的敏感設(shè)施，在該敏感設(shè)施周圍進(jìn)行路基開挖爆破，采取了調(diào)整炮孔裝藥結(jié)構(gòu)、選用低爆速低威力炸藥、微差起爆控制單響藥量等技術(shù)措施，有效降低了爆破振動(dòng)，保證了爆破效果。

關(guān)鍵詞:敏感設(shè)施控制爆破爆破振動(dòng)

中圖分類號(hào):O38文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)08(b)-0045-02

1 工程概況

懷柔某廠區(qū)于2002年開始規(guī)劃建設(shè)，一期庫(kù)房已經(jīng)于2003年建成并投入使用。廠區(qū)所處位置地震基本烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。本區(qū)屬燕山沉降帶的宣化-密云隆斷區(qū)的一部分，為丘陵地區(qū)，地形起伏較大。線路所經(jīng)地段未見大的斷層構(gòu)造，東側(cè)有一條隱伏斷層，距線路尚有一段距離，對(duì)工程影響不大。

山坡表層為厚0.5～1m粉土及粉質(zhì)黏土(富含植物根系)，呈松散、稍濕狀態(tài);其下為侏羅系中統(tǒng)J2凝灰?guī)r，全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化層比較破碎，泥質(zhì)膠結(jié)，厚約3～5m，基本承載力σ0＝350～500kPa;下伏弱風(fēng)化層，厚度大于5m，基本承載力σ0＝500～800kPa。

新擴(kuò)建鐵路專用線離已建2#庫(kù)房最近距離45m，并且該庫(kù)房?jī)?nèi)有敏感設(shè)施，爆破沖擊波及爆破振動(dòng)要求控制在允許的范圍內(nèi)。爆破施工區(qū)域周圍環(huán)境見圖1。

2 爆破方案

因受爆破區(qū)域周圍敏感設(shè)施限制，該區(qū)域爆破必須嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)、減少飛石。經(jīng)分析研究及現(xiàn)場(chǎng)試爆，最終確定采用低爆速低威力炸藥、微差起爆控制單響藥量、調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)等技術(shù)措施減小爆破振動(dòng)影響;采用加強(qiáng)覆蓋、加長(zhǎng)堵塞長(zhǎng)度等措施控制爆破飛石。

為保證爆破效果、降低炸藥單耗、減輕振動(dòng)，爆破采用梯段微差爆破，底部采用空腔不耦合裝藥[1]。爆破參數(shù)設(shè)計(jì)如下。

(1)鉆孔直徑:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，選用CM351履帶式潛孔鉆機(jī)，鉆孔直徑為D=115mm;

(2)梯段高度H:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形特點(diǎn)，該區(qū)域爆破梯段高度為3～6m;

(3)鉆孔深度:m;

(4)底板抵抗線:，該區(qū)域取m;

(5)炮孔間距a:

m;

(6)炮孔排距b:m;

(7)炸藥單耗q:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試爆試驗(yàn)，選定km/m3;

(8)單孔裝藥量Q:Q=qaHW;

(9)裝藥長(zhǎng)度:(g為每米裝藥量);

(10)堵塞長(zhǎng)度:應(yīng)保證堵塞長(zhǎng)度;

(11)底部空腔高度:取空腔高度為0.2～0.5m。

3 安全措施

3.1 控制爆破技術(shù)措施

為保證爆破安全和爆破效果，該區(qū)域采取了如下控制爆破技術(shù)措施:

(1)采用合理的炸藥單耗。根據(jù)2#庫(kù)附近爆破區(qū)域的巖石特性和地質(zhì)狀況，確定合理的單耗，該區(qū)域取炸藥單耗為kg/m3[2]，并在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，控制裝藥量;

(2)采用合理的爆破孔網(wǎng)參數(shù)。根據(jù)炸藥單耗、巖石特性和地質(zhì)狀況，確定合理的爆孔間距和排距，使炸藥較均勻的分配在整個(gè)爆破區(qū)域[3]，減少消耗在產(chǎn)生爆炸飛石和空氣沖擊波上的炸藥能量;

(3)控制最大單響藥量。根據(jù)爆破振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)，確定最大單響藥量，嚴(yán)格控制起爆時(shí)差和起爆順序。

(4)根據(jù)已完爆破施工，對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過對(duì)爆破破碎塊度、爆破飛石飛散距離、爆破振動(dòng)速度等數(shù)據(jù)的分析，反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，使爆破效果達(dá)到最佳，爆破副作用降到最低。

(5)充分利用地形特點(diǎn)，分區(qū)域爆破施工。先爆破離2#庫(kù)房相對(duì)較遠(yuǎn)區(qū)域，離2#庫(kù)房較近區(qū)域可以為先施工區(qū)域形成天然屏障，減少爆破飛石和空氣沖擊波對(duì)2#庫(kù)房的危害，最后施工離2#庫(kù)房較近區(qū)域。

(6)合理利用臨空面。充分研究爆破區(qū)域地形特點(diǎn)，盡量選擇有利于控制爆破飛石的自由面作為爆破臨空面，從而確定最小抵抗線方向和鉆孔角度。

3.2 爆破防護(hù)措施

由于2#庫(kù)房附近爆破區(qū)域巖體的非均一性和炸藥能量的非均勻分布性，爆破飛石和空氣沖擊波的產(chǎn)生具有方向上的不確定性，為嚴(yán)格控制爆破飛石和空氣沖擊波，除改善控制爆破技術(shù)外，爆破施工中，針對(duì)2#庫(kù)房附近爆破區(qū)域的特點(diǎn)，所采取的覆蓋防護(hù)措施如下:

(1)對(duì)每次爆破的區(qū)域進(jìn)行覆蓋防護(hù)，根據(jù)炮孔布置和巖石特性，預(yù)估爆破飛石產(chǎn)生的主要區(qū)域，對(duì)該部位加強(qiáng)防護(hù);

(2)覆蓋防護(hù)材料為輪胎和鋼板，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育等飛石嚴(yán)重區(qū)域采用兩種材料綜合防護(hù)，輪胎位于底部，上覆鋼板，相鄰鋼板應(yīng)相互搭接(詳見圖2);

(3)面向2#庫(kù)房的臨空面用鋼板遮擋覆蓋，并且保證鋼板穩(wěn)固，防止滑落;

(4)炮孔孔口和鋼板之間搭接部位用裝土編織帶壓蓋;

(5)對(duì)避雷針等設(shè)施進(jìn)行遮擋防護(hù)，詳見圖3。

3.3 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)

為了監(jiān)測(cè)爆破施工對(duì)2#庫(kù)房的影響，評(píng)估爆破設(shè)計(jì)和施工效果，在爆破施工過程中，對(duì)2#庫(kù)房附近進(jìn)行了爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

根據(jù)爆破現(xiàn)場(chǎng)的地形和地質(zhì)條件，2#庫(kù)附近爆破區(qū)域的巖石為中等硬度巖石，且有一定程度的風(fēng)化，爆區(qū)和2#庫(kù)房之間有一條天然的減震溝，爆破振動(dòng)衰減相對(duì)較快，因此，在爆破振動(dòng)速度計(jì)算公式[4]中，K值和α值采取相對(duì)保守取值，取K=180，=1.65。

則爆破振動(dòng)速度理論計(jì)算公式應(yīng)為:

(1)

按上述公式，根據(jù)控制振動(dòng)速度和爆源至保護(hù)對(duì)象最近距離(R=45m)，反算得出的最大單響藥量Q，并根據(jù)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)爆破最大單響藥量進(jìn)行優(yōu)化。

4 爆破效果

(1)爆破減震效果明顯。由于采用了控制最大單響藥量、選用合理的起爆時(shí)差、調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)和合理堵塞等措施，有效的減弱了爆破振動(dòng)，2#庫(kù)房?jī)?nèi)敏感設(shè)施未收到影響。

(2)無爆破飛石危害。足夠的堵塞長(zhǎng)度和合理的裝藥結(jié)構(gòu)，以及嚴(yán)密的覆蓋防護(hù)措施，使得爆破飛石控制在5m以內(nèi)，很好的保護(hù)了周圍設(shè)施的安全。

5 結(jié)語(yǔ)

在該區(qū)域爆破施工中，采取控制單響藥量、選用合理的裝藥結(jié)構(gòu)，采取嚴(yán)密覆蓋防護(hù)等措施，減弱了爆破振動(dòng)，合理的控制了爆破飛石和空氣沖擊波，保證了爆破效果。

參考文獻(xiàn)

[1]宗琦.裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)爆炸能量傳遞的影響[J].阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1997，16(1).

[2]劉殿中.工程爆破使用手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1999.

[3]宗琦.楊呂俊.巖石中爆炸沖擊波能量分布規(guī)律初探[J].爆破，1999，16(2).

[4]爆破安全規(guī)程(GB6722-2003)[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2003.