分區爆破在貴陽火車北站場平工程中的應用

改造者:楊茂剛 肖建章 高玉林

分區爆破在貴陽火車北站場平工程中的應用

改造者:楊茂剛 肖建章 高玉林

貴陽火車北站場平工程周圍環境復雜，為確保臨近公交車站、鐵路及建筑物的安全，以及不影響火車北站正常運營的前提下，采用分區控制爆破技術，即將爆區分為機械破碎區、淺孔爆破區及深孔爆破區的爆破施工總方案，并采用巖墻作為防護屏障及炮孔部位加柔性覆蓋并用沙袋壓實等防護措施，有效的控制了爆破危害效應。工程成功的經驗可為城區大方量石方開挖爆破提供參考。

工程概況

項目情況

爆破區域位于貴陽火車北站功能區，火車北站候車大樓西北側。爆區地勢總體呈南東側高，北東、北西、南西側相對較緩，南東側最高高程1307.2m，南西側最低高程1257.8m左右，相對高差近49.4m，總開挖工程量約50萬m3。爆區的巖性為三疊系松子坎組泥質白云巖及石灰巖，斷裂、褶皺十分發育，受其影響場區地層產狀變化較大，主要巖層傾向指向東南方向，

周邊環境

貴陽火車北站已開通運行，客流量很大，周邊環境比較復雜。項目位于火車北站沿線1000m內，該場地西側為甲秀北路，爆區距甲秀北路最近8m；北側為擬建陽關大道擋土墻，爆區距擬建陽關大道最近39m；東側為貴陽北站軌道圍墻，爆區距貴陽北站軌道圍墻最近89m；東南為貴陽北站，爆區距貴陽北站最近138m；南側為站前北路及公交車站，爆區距站前北路最近8m，距公交車站最近168m。爆區南北向長約231m，東西向長約298m。爆區環境示意圖如圖1所示。

工程爆破難點

（1）由于該工程爆區緊鄰已啟用的貴陽火車北站，且四面道路環繞，施工環境較為復雜，爆破產生的飛石、振動、粉塵、噪聲等有害效應均可能對周邊重要保護對象產生危害。

（2）施工場區較寬廣，工程量較大，工期要求與安全限制的矛盾突出，加之工程地質條件對爆破施工存在不利因素，大大增加了作業難度。

爆破方案的選擇

爆破方案的選擇首先必須考慮保障周圍環境安全，并滿足施工工期的要求，以提高經濟效益。

根據本工程開挖區域面積廣、石方量大，四鄰環境較復雜，施工條件比較困難的實際情況，經認真研究決定采用分區爆破方案，即根據現有實際地形條件，并根據爆破部位與周圍建筑物距離的遠近將整個爆區分成三個分區:機械破碎區、淺孔爆破區及深孔爆破區，對臨近火車北站候車大樓、鐵路線和甲秀北路的區域，采用機械破碎法進行施工，尤其靠南面、東南面邊界的巖體應預留15m厚、10m高的巖墻滯后主爆破區并只采取機械破碎法開挖；與機械破碎區緊鄰的為淺孔爆破區，該區距鐵路及房屋較近，爆破時需控制最大段起爆藥量及爆破規模，故采用孔徑為40mm，孔深為1.5-4.0m的淺孔爆破，淺眼控制爆破也作為處理局部欠挖、修整施工便道以及為深孔爆破創造臨空面的開挖爆破，人為實現定向控制爆破；爆區中心區域為深孔爆破區，主要采取中深孔連續裝藥和間隔裝藥結構相結合的控制爆破方式，并保證填塞長度大于最小抵抗線W。使用分區爆破，不僅可控制爆破震動和飛石，達到實現安全爆破的目的，還可以解決保障施工安全與大規模機械化施工的矛盾。分區爆破如圖2所示。

爆破參數設計

淺孔爆破參數

淺孔控制爆破參數如表1所示。

深孔爆破參數

深孔臺階爆破參數見下表2。

起爆網絡設計

為了保障控制爆破效果，采用微差起爆技術，每次爆破規模根據現場條件從1孔一響到10孔一響不等。爆破網路采用多排或單排毫秒逐孔微差松動爆破方式，即孔內裝同段、同廠、同批號的高段位毫秒延期雷管（11段以上），孔外用同段、同廠、同批號的低段雷管（3段以下）逐孔搭接并聯，每次起爆規模不超過3排。

圖1 爆區周圍環境示意圖

圖2 分區爆破示意圖

表1 淺孔臺階控制爆破參數表（d=40mm）

表2 深孔臺階爆破參數表（D=90mm q=0.35kg/m3）

6爆破安全與防護

6.1爆破振動安全校核

根據下式計算距周邊建筑物不同距離處的地面質點振動速度。

式中；R為爆源中心到被保護物的距離，m；Q為單響最大起爆藥量，kg；按設計，距離20m范圍淺孔爆破Qmax≤1.5kg；距離100m范圍淺孔爆破Qmax≤24kg；距離100m—200m范圍深孔爆破Qmax≤60kg；距離200m以上范圍深孔爆破Qmax≤78kg； V為保護物處的地面質點振速，cm/s；K、α為修正系數，這里取K=200、α=1.8。

計算結果如下表3。

表3 爆破震動速度結果

計算結果都小于建筑物的安全允許振動速度2.0cm/ s，表明爆破振動對房屋、鐵路是安全的。

根據爆破點距離鐵路、保護建筑物的遠近，依據上表校核，可采用不同的起爆網路，控制單響起爆藥量及一次起爆總藥量。原則上對深孔爆破區域的一次起爆總藥量不超過500kg，淺孔爆破區域的一次起爆總藥量不超過125kg。爆破施工應嚴格遵守鐵路部門規定的爆破時間，以免影響周邊居民生活和確保鐵路設施安全。

個別飛石的距離校核與安全防護

根據經驗公式估算臺階爆破的飛石距離:

式中:RFmax為飛石的飛散距離； Kφ為安全系數，取15～16；D為藥孔直徑，cm

經計算得RFmax =64m（d=4.0cm），RFmax =144m（d=9.0cm）。計算結果表明爆破飛石可能對周圍建筑產生影響，在爆破施工過程中采取以下防護措施來控制飛石的危害:

（1）嚴格按照設計控制單響起爆藥量及一次起爆總藥量。同時，加強炮孔堵塞，良好的堵塞質量，可以使飛石的危害范圍大大降低。

（2）調整最小抵抗線方向，最小抵抗線方向盡可能避開應保護對象。一般而言，飛石方向也就是最小抵抗線方向，因此，布眼過程中控制好最小抵抗線方向，也就解決了飛石的危害問題。

（3）加強覆蓋，采用淺眼控制爆破時，對每個炮孔孔口和自由面進行嚴密防護覆蓋，即對每次的爆破體采取柔性覆蓋并在其上方加壓土袋防護以防止個別飛石的破壞作用，并對有可能出現危險滾石的地段加設鋼絲繩網防護，鋼絲繩網四周設錨桿拉緊。

爆破效果與體會

通過精心設計和嚴格的監督實施，從爆破振動監測結果及爆后調查看，保護對象未受到損壞，爆破飛散物得到較好控制，鐵路運行正常，爆破效果非常好，工程得以順利完成。

通過對本項目的工程實踐，有如下認識:

（1）在復雜環境中，根據距保護對象的距離不同，采用分區爆破不僅可以有效地控制爆破振動和飛石，而且能達到改善爆破效果的目的，生產實踐證明，分區爆破方法科學、經濟、實用。

（2）在城區復雜環境下采用預留巖墻的施工方法，將復雜區域內大方量的石方控爆轉化成小方量的巖墻機械破碎拆除，這提高了整個工程的安全性、高效性。

楊茂剛 肖建章 高玉林

貴州省銘豪爆破監理有限公司

楊茂剛（1965-）男，副總經理，主要從事工程爆破的施工與管理工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.22.001