泉州臺商投資區南北主干道二期工程路基石方爆破設計方案

■詹禎祥

（泉州臺商投資區城市建設發展有限公司，泉州 362000）

1 工程概況

泉州臺商投資區南北主干道二期工程位于泉州臺商投資區，道路北起通港路，南止濱海路，全長4.18km，紅線寬度68m。本工程路基石方爆破工程量約128.28萬m3，施工期為20 個月，工期緊，任務重。路基石方主要為弱風化花崗巖和強風化花崗巖，巖石為中等硬度，主要為次堅石，部分堅石，小部分為軟石。爆破區周邊民房、工廠等建筑物較多，最近距離僅為14m，若爆破過程不進行有效控制，勢必極大地影響人民生命財產的安全。

2 爆破總體設計方案

爆破作業作為路基石方施工的基本方法，其一次起爆效果和爆破安全性已被廣泛關注，合理的設計方案是確保高效、安全的關鍵。根據本工程開挖路段的設計資料、周邊環境、工程性質、道路斷面形狀的分析，爆破方法擬采用中深孔松動爆破和淺眼排孔輔助爆破配合的施工方法，爆破方法的特點如下：（1）中深孔爆破：爆破方案以90mm 中深孔爆破為主，采用松動爆破方式；按邊坡高度自上而下分臺階進行爆破，臺階高度控制在5.0m～10.0m 內。根據地形、巖石結構靈活布孔，爆破的臨空面朝向路線方向，避開房屋方向；（2）淺孔爆破：按邊坡高度自上而下分臺階進行爆破，臺階高度控制在2.0m～4.0m 內（不足2m 出按實際深度鉆孔），根據地形、巖石結構靈活布孔，爆破的臨空面朝向路線方向，避開房屋方向；大塊解小嚴格根據公式計算藥量；（3）光面爆破：沿開挖邊坡邊界布置密集炮孔，采用不偶合裝藥，在主爆區之后起爆，可以保持邊線整齊，盡量減少對邊坡的破壞。路基石方爆破以設計標高對山體分臺階分層爆破開挖，臺階高度控制為6m，分多個工作面進行爆破作業；嚴格按爆破設計方案實施，將爆破有害效應（爆破地震波、爆破沖擊波、個別飛石等）控制在安全范圍內。

3 爆破方法及參數計算

綜合考慮工程周邊環境、工期等因素，為滿足施工進度要求，優先選擇爆破效率較高的Φ90mm 大直徑鉆機施工，采用毫秒尾差起爆網路進行中深孔松動爆破。在主體爆破選用中深孔松動爆破的同時配合Φ42mm 小型手提式鑿巖機進行淺層開挖、地腳清理等淺孔爆破。中深孔設計采用新型的抗外電干擾極強的非電起爆系統起爆，起爆方式為非電起爆器起爆。

3.1 中深孔爆破方案

3.1.1 中深孔爆破技術基本參數如下：

（1）深孔爆破炮孔的直徑：d=90mm；

（2）孔深與超深

本工程深孔爆破，臺階高度H=6m，超深h 取0.5m，孔深L=H+h=6.5m。

（3）底盤抵抗線（W1）

根據鉆孔作業安全條件公式（1）

式中,W1—底盤抵抗線，m；

α 臺階坡面角，本工程中約85o；

H—臺階高度，m；

B—從鉆孔中心線至坡頂線的安全距離，對大型鉆機，B≥2.5～3.0m。

經計算W1≤6ctg85°+2.5=3m

（4）孔排距（a、b）孔徑為90mm 的深孔，根據巖石性質及過往工程經驗，取孔間距a=3m，孔排距b=2.5m。

（5）炸藥單耗（q）

采用松動爆破，q 取0.3～0.45kg/m3,現場實際單耗按經驗試爆后確定。

（6）單個藥包藥量計算

第一排孔的每孔裝藥量：

Q=q×a×W1×H=0.3×3×3×6=16.2kg

第二排起每孔裝藥量：

Q=k×q×a×b×H=1.1×0.35×3×2.5×6=17.3kg

式中，k—考慮受前面各排孔的巖石阻力作用的增加系數，k=1.1。

3.1.2 裝藥、充填設計

填塞長度：堵塞長度l2=(20～30)d，d 為炮孔直徑，單位mm。

深孔爆破的填塞長度一般取20～30 倍孔徑；本工程的典型梯段爆破中，孔徑Φ90mm 的爆破孔填塞長度大于2.7m，實際填塞長度不小于3m，并且采用密度較大的粘土進行密實填塞。

填塞質量：對于無水炮孔，孔口一律用濕黃土填塞，土中不得夾帶石塊，邊填土邊搗實。填塞時注意保護好雷管腳線。有水孔，用密度大的細沙填塞。

裝藥結構：選用乳化炸藥或硝胺炸藥，采用連續裝藥或分層裝藥。

3.1.3 中深孔爆破的炮孔布置

中深孔爆破采用爆破效果較好的梅花形布孔方式進行布孔。中深孔爆破炮孔布置如圖1 所示。一次布孔爆破2～3 排孔，且2 排為最佳。

圖1 中深孔爆破水平布孔 （梅花形）示意圖

3.1.4 中深孔爆破參數匯總表

中深孔控制爆破設計標準臺階高度為6m,但因現場地形地質條件的約束，很多情況下不能形成標準設計臺階，因而進行爆破參數設計時除進行了標準臺階的參數設計外，還選擇了5m、7m、8m 臺階作為備選參數。在其他臺階高度時，孔網參數應根據實際情況按設計計算方法適當調整。深孔控制爆破參數見表1 所示。

表1 中深孔爆破參數表

采用松動爆破，距離建（構）筑物距離越近單耗控制的越小。

3.2 淺孔排孔爆破方案

爆區內低于4m 部位，采用手式鉆孔鉆孔鉆機進行鉆孔，分層爆破開挖至設計高度。

3.2.1 參數計算

孔徑：d=38～42(mm)

孔深：H=4m 內

孔間距：a=1.2～1.5m

排間距及抵抗線：W=b=1.0～1.3m

超深：h=30cm

采用梅花形或矩形布孔。

藥量計算公式（2）：

式中：q—單位體積耗藥量，取0.35～0.4kg/m3，巖性軟，取小值，巖性硬，取大值。

最終單耗經試爆后確定，其他孔深裝藥量參照其進行計算。

當孔深為4m 時，每孔標準藥量Q=q×a×b×h=0.36×1.4×1.2×4=2.2kg

3.2.2 裝藥結構

前排分段裝藥，后排采用連續裝藥結構。

3.2.3 堵塞

采用沙土或炮泥堵塞，堵塞長度大于W。

3.2.4 淺孔爆破相關孔網參數可參照表2 進行選取。

表2 淺孔爆破參數表

3.2.5 大塊解小的抵抗線爆破

大塊解小盡量使用機械（液壓破碎錘）和風鎬進行，對于實在無法機械和人工破碎的大塊，方采用二次鉆孔爆破解小，參數如下：

孔徑d=38～42mm

孔深L=(2/3～4/5)H式中，H—鉆孔方向巖石的厚度。

若孔方向為臨空面，取小值；若孔方向的巖石與地面緊密結合取大值。

最小抵抗線W=B/2

大塊巖石最小邊的厚度，鉆孔方向與B 的方向垂直。

炸藥單耗q=（0.06～0.11）kg/m3

每孔藥量Q：

當大塊近似球體或正方體時，Q=qV

當大塊的鉆孔長度l/w＜2 時，Q=qw3

當大塊的鉆孔長度l/w＞2 時，Q=（1/2～1/3）qw2l

3.3 起爆網路設計

起爆網路根據實際情況采用非電起爆網路。中深孔爆破：中深孔爆破網路采用孔內高段位孔外低段位接力延時的爆破網路。網路采用非電起爆器起爆；淺孔爆破：每孔內裝一發或兩發非電雷管，網路連接形式為并聯。

4 爆破安全技術措施

爆破安全技術措施有二個方面：一是施爆過程中的安全，二是爆破過程中個別飛石、地震波、空氣沖擊波、爆破噪音方面的安全。針對以上幾個方面，采取了如下安全措施：

4.1 個別飛石的控制

本設計采用以下措施，以便將飛石控制在警戒范圍之內。

爆破抵抗線朝向無建筑物的空曠地帶，起爆前該方向上的機械設備也要移開。

選好炸藥單耗，控制單孔藥量，是控制飛石的關鍵。單孔裝藥量過大，必然造成大量飛石。因此，必須選好炸藥單耗，控制單孔藥量。

處理好有水孔，嚴防堵塞懸空，保證良好的填塞質量。留出合理的填塞長度也是有效控制飛石的關鍵。加強覆蓋是有效防止飛石飛濺的有效措施。爆破體上方孔口用沙袋覆蓋防護，覆蓋時需將起爆網路保護好。

4.2 爆破安全距離計算

據國家標準《爆破安全規程》GB6722-2003 第6.2.2 條對不引起建（構）筑物破壞的爆破地震安全震速規定。具體規定見表3。

表3 爆破震動安全允許標準

表3 的數據是承受爆破地震時相關建（構）筑物是否破壞的重要技術依據。

本工程按震速2cm/s 控制單段起爆藥量。

一次最大起爆藥量確定公式（3）∶

式中,Q—最大單段起爆的藥量；

V—控制的振動速度；

K,a—爆破節制為次堅石，K 值取180 較合適；a 取1.65；

R—裝藥中心至保護目標的距離。

距爆區15m 的建筑物的單段允許藥量經計算為：

通過計算，距爆區不同距離單段允許藥量如表4 所示。

表4 距爆區不同距離單段允許藥量表

實際爆破時按爆點距離周邊建筑物距離查詢表中計算值來控制其實際單段裝藥量。在實際施工時，應嚴格按照《爆破安全規程》中對爆破振動的要求，分別計算出對爆區周邊建筑物所允許的最大單段起爆藥量，取其中的最小值，以保證爆破振動不會對周圍任何建筑物造成危害。

4.3 飛石距離計算

松動爆破，只要巖石均一，無構造薄弱面存在，最小抵抗線測量準確，單耗選擇合適，保證填塞長度和填塞質量，并加適當覆蓋，一般不會產生飛石，為力防止小構造造成飛石，個別飛石的最大飛散距離按公式（4）計算∶

式中,Vc—飛石初始速度；

Q—腰包重量；

g—重力加速度。

當中深孔施工時∶

當淺孔施工時∶

由此可見，中深孔爆破飛石飛散半徑在66.77m 以內，淺孔爆破飛石飛散半徑在63.9m 以內，爆破飛石主要在臨空面方向，背后基本無飛石。根據《爆破安全規程》規定，安全警戒范圍是距離爆破點100m 范圍內，遠大于以上計算值。

5 安全警戒措施

5.1 警戒范圍

本工程路基開挖爆破警戒范圍取距離每次爆破200m 范圍內，該距離由每次的爆破工作面的最邊緣向外開始算起，應在危險區內設置明顯標志。

5.2 警戒措施

裝藥前三分鐘，必須對裝藥區域四周五十米范圍進行安全警戒，除爆破員、安全員及爆破技術人員在現場進行裝藥外，其余人員一律不得進入。爆破采用非電起爆，起爆器有專人（制定的爆破員）保管和使用。爆后進行安全檢查，確定無爆炸危險后，解除警報。爆前半小時各警戒人員必須到位，并用對講機與指揮部保持聯系，在爆區內的人員、設備在爆前做好撤退準備，在起爆前撤退到安全區域。

5.3 爆破后檢查、處理

（1）爆破后邊坡圍巖地質情況、爆破效果。

（2）爆堆得穩定情況。

（3）是否有盲炮。

5.4 盲炮處理

（1）當班發生的盲炮，原則上當班處理完，不允許留到第二天處理。

（2）凡當天不能處理的盲炮，必須在盲炮區設置臨時警戒線，設置值班人員防守。

（3）由爆破專業人員進行盲炮處理，無關人員禁止進入爆破作業區。處理后有爆破專業人員檢查爆堆，收集殘留爆破器材。

6 結束語

本工程的路基爆破容易造成附近民房、工廠廠房的損害，由于按照設計方案實施了爆破技術，提高爆破水平，控制爆破飛石、滾石對房屋的損害，確保附近居民安全，既取得了良好的工程效益，也獲得了好的社會效益。

[1]民用爆破炸物品安全管理條例.

[2]GB6722-2003,爆破安全規程.

[3]中國工程爆破協會.爆破工程施工與安全.

[4]工程爆破實用手冊.

[5]GB50201-2012,土方與爆破工程施工及驗收規范.

[6]QB/JSHJ-01-01-03-2010,土石方爆破施工工藝標準.