城區復雜環境213t炸藥大區深孔爆破技術

張 中 雷，管 志 強，3，李 厚 龍，王 林 桂

（1.大昌建設集團有限公司，浙江 舟山316000；2.大昌建設集團與浙江海洋大學聯合專家院士工作站，浙江 舟山316021；3.浙江海洋大學 傳播與機電工程學院，浙江 舟山316021）

城區復雜環境213t炸藥大區深孔爆破技術

張 中 雷1，2，管 志 強1，2，3，李 厚 龍1，2，王 林 桂1

（1.大昌建設集團有限公司，浙江 舟山316000；2.大昌建設集團與浙江海洋大學聯合專家院士工作站，浙江 舟山316021；3.浙江海洋大學 傳播與機電工程學院，浙江 舟山316021）

介紹了城區復雜環境大區露天深孔爆破技術在牛頭山剩余山體爆破工程中的應用。工程采用復雜環境大區深孔毫秒延時、逐孔起爆的一次性爆破方案。爆區預處理技術創造了良好的自由面，優質的爆破器材、合理的毫秒延時時間及可靠的網路搭橋技術，精心的施工組織及充分的爆前準備確保了爆破效果及施工過程的高質量、高效率、安全有序。該項爆破技術具有對周邊居民及有關單位生活、工作影響程度最低，施工周期短、綜合效益好的優點，對類似工程具有借鑒意義。

復雜環境；大區深孔爆破；預裝藥；施工組織；爆破效果

1 工程概況

牛頭山剩余山體爆破工程位于舟山市臨城新區惠民橋地塊，該地塊為惠民公寓二期工程建設用地。開工后由于前期周邊居民拆遷協調及糾紛等原因，工程進展緩慢最后直至被迫停工，工期嚴重滯后。至2015年11月底，剩余山體需爆破方量約42萬m3。

本工程爆破開挖面積約3.3萬m2，包括＋16 m平臺以下山體及周邊＋16 m平臺以上剩余山體，如圖1所示。

圖1 爆區爆前狀況Fig.1 The area condition before blasting

1.1 爆區周邊環境

工程地處城區，爆區環境十分復雜﹝1﹞：

（1）爆區東南側距滄海新村居民小區最近為180 m，在15～100 m范圍零星分布著未達成拆遷協議的民房、祠堂等。

（2）南側距城市主干道海天大道最近為60 m，距離中石油加油站137 m。

（3）爆區西側距三大線最近為124 m，距浙江大學舟山校區大樓最近為204 m。

（4）爆區西北側距惠民橋110 k V變電站最近為80 m，該變電站擔負舟山市行政中心、舟山醫院及舟山中學等一級用戶的供電任務，是本工程重要的保護對象。

（5）爆區北側距高壓線鐵塔（35 k V）最近為80 m。

爆區周邊環境如圖2所示。

圖2 爆區周邊環境Fig.2 The surrounding environment of blasting area

1.2 工程特點

（1）周邊環境十分復雜，位于爆區北側的惠民橋110 k V變電站及高壓線對爆破振動控制要求高。

（2）一次爆破規模特別大，刷新了舟山長峙島外長峙山體大區深孔毫秒延時爆破工程所創造的在爆破規模、分段數量方面的全國同類工程紀錄。

（3）正值連續近2個月的陰雨天氣，孔內幾乎滿水，預裝藥時間長，要求炸藥及起爆器材具有較高的穩定性及抗水性。

（4）由于爆區最初是按7次爆破規劃，7個爆區相接的位置不規則，且剩余山體前后高差大，一次爆破的網路設計及敷設搭橋工作復雜。

（5）爆區周邊分布著數家待拆遷居民，存在居民阻攔施工的風險，南側的海天大道是城市主干道。

（6）裝藥工作一旦開始必須連續進行，需要提前避開極端天氣，選好裝藥作業的時間窗口。

2 爆破技術方案

2.1 主要爆破參數

該次大區爆破選取設計炸藥單耗為0.4～0.5 kg/m3﹝2﹞，最終實際炸藥單耗為0.53 kg/m3。考慮到前排炮孔與變電站距離太近，為了控制單響藥量，將φ115 mm孔徑調整為φ102 mm、φ105 mm。為了解決第1排部分炮孔底盤抵抗線過大的問題，前排布置部分傾斜炮孔（傾角80°～85°），其他炮孔為了便于控制鉆孔質量，均采用垂直炮孔。由于排數多達55排，必然會出現爆區后部補償空間不足的問題，影響爆破效果﹝3﹞，因此每間隔4排布置1排加密炮孔，從而增加裝藥量，加大對爆渣的擠壓力度，為后排炮孔增加補償空間。具體爆破參數見表1。

表1 深孔爆破參數匯總Table 1 Deep hole blasting parameters summary

2.2 裝藥結構

對不同類型的炮孔采用了不同的裝藥結構，對于不同深度、不同覆蓋層厚度的炮孔，采用了不同的填塞長度，尤其是孔深超過20 m的炮孔，為了控制單響藥量，采用了孔內分段裝藥。對起爆體的安裝位置也作了詳細規定。具體裝藥結構如圖3所示。

圖3 裝藥結構圖Fig.3 The diagram of charging structure

2.3 爆破器材的選用

2.3.1 炸藥的選用

由于炮孔內均有水，預裝藥工期較長，因此選擇抗水性好的2#巖石乳化炸藥。滿水炮孔采用塑殼乳化炸藥。為了解決乳化炸藥長期浸泡在水中，起爆感度及起爆能可能降低的問題，起爆體采用抗水性更好的賽能邁銳包裝乳化炸藥，該品種乳化炸藥在浸入水孔2周后仍可安全高效引爆。

2.3.2 雷管的選用

本次爆破規模大，分段數多，對于最大單響藥量控制要求高，且有分段裝藥，需采用高精度的導爆管雷管，即采用了Exel高精度導爆管雷管起爆系統﹝4﹞，保證炮孔以設計確定的延時間隔按順序依次逐孔起爆。

2.4 起爆網路

2.4.1 爆區開口位置

本次爆破的開口位置位于爆區中間，采用V型順序起爆。開口位置的綜合考慮了以下幾個方面：

（1）自由面的條件

開口位置應該選擇在自由面比較規整的位置，底盤抵抗線不應過大，不應有大的節理裂隙，前方無重要保護對象，有足夠的爆渣拋散空間。

（2）網路連接方便、爆破持續時間短

開口位置的選擇決定網路的總體傳爆方向及爆破持續時間，也影響著爆破網路的設計及敷設難度。應盡量將開口位置布置于爆區中部，使兩邊的傳爆時間趨于平衡，且縮短單排長度有利于減少延時誤差的積累。

（3）開口處炮孔情況

開口處均為φ115 mm炮孔，炮孔內積水均可排干，保證炸藥裝填密實，單孔藥量大，做功能力強，能最大限度的將爆渣推出為后響炮孔創造空間。

2.4.2 逐孔起爆網路

采用Exel高精度導爆管雷管起爆系統時，孔內根據孔深及裝藥結構裝1～3發400 ms高精度毫秒延時雷管；孔間采用2發25 ms地表延時雷管，開口處左側區域每排第一個炮孔采用2發17 ms地表延時雷管，排間采用2發65 ms地表延時雷管。對于間隔裝藥的炮孔，在上部雷管串接2發9 ms雷管。

為了確保網路準爆，采用網路排間搭橋技術。在爆區開口位置南側1/3、2/3處及北側中部分別布置排間搭橋。起爆網路如圖4所示。

圖4 起爆網路Fig.4 Initiation network

2.5 爆破振動控制

本次爆破需要重點控制的是爆破振動。爆區周邊主要的爆破振動保護對象為：惠民橋110 k V變電站、舟山海洋教育投資有限公司，中石油加油站，滄海新村小區，其中110 k V變電站距離爆區最近僅80 m，對爆破振動控制要求更高。

（1）在前期爆破作業中，進行了多次爆破振動測試，測得最大爆破振動達到2.6 cm/s，變電站未出現任何異常情況。經過評估，本次爆破變電站的爆破振動強度不會超過該最大值。

（2）在靠近變電站100 m范圍內采用φ102 mm、φ105 mm的炮孔，嚴格控制單孔藥量。

（3）從減振和控制飛石兩方面考慮，在起爆網路設計時調節開口位置，使變電站位于爆破最小抵抗線側向﹝5﹞。

（4）通過爆前預處理，將靠近變電站附近炮孔的抵抗線適當減小，便于爆炸能量的釋放，減小爆破地震波的強度。

（5）與有關電力部門協調制定應急預案，確認變電站內安全防護裝置的可靠性，在爆破前調整有關設備的負荷并安排人員現場值守，一旦發生跳閘，立即采取措施恢復供電，減少損失。

3 爆破施工技術

3.1 爆前準備

3.1.1 爆區預處理

（1）在爆區南部尖部如圖5中預處理1所示，預先進行了一次小規模爆破。拉開了主爆區與加油站及海天大道的距離，使南側爆區長度減小，形狀規則，便于網路設計與施工。

（2）在爆區北部前端延伸處如圖5中預處理2所示，布置小規模爆破并清渣，減少北部總排數，改善了后排爆區的自由面條件，有利于爆破能量的快速釋放，控制爆破振動強度。

（3）為了解決主爆區前部平臺標高高于主爆區底部標高的問題，在主爆區前部坡底采用淺孔爆破拉槽如圖5中預處理3所示，為炮孔底部創造補償空間，防止底部巖體爆而不松或最終場地爬坡。

（4）前方自由面上采用液壓破碎錘清除浮石及削坡處理如圖5中預處理4所示，改善自由面條件。3.1.2 裝藥前的準備工作

（1）提前檢查炮孔情況，發現填塞炮孔及時透孔、補孔。

（2）本次爆破有φ102 mm、φ105 mm、φ115 mm三種不同規格孔徑且分布不規律，炸藥規格也分為φ70 mm、φ90 mm兩種規格，裝藥結構多種多樣，為了便于區分不同類型的炮孔，分別用不同顏色標識物進行現場標識。

（3）一般巖屑填塞滿水炮孔容易沖孔，在裝藥前提前灌制條形沙袋，在炮孔填塞時，先用沙袋填塞2 m，再用巖屑填塞，確保填塞質量。

（4）每隔兩排炮孔，主線及網路搭橋位置分別拉三角串旗進行標記，便于網路敷設快速施工及檢查。

圖5 預處理情況示意圖Fig.5 Schematic diagram of pretreatment condition

3.2 裝藥及網路連接

3.2.1 排水及裝藥

炮孔排水是本次爆破的一個難點問題。本次爆破共安排5個小組吹排孔內積水，每組配備一臺高風壓鉆機、一名鉆機操作工及4名吹水操作工。每個吹水組配備兩個裝藥組，另外安排兩個裝藥組根據進度靈活機動。

在吹水及裝藥過程中每個吹水組安排1名組長統籌指揮，防止吹水進度過于超前造成炮孔回水或滯后延誤裝藥進度。

3.2.2 網路連接

爆破網路的連接必須嚴格按設計從臨空面第一排逐排連接。為了確保網路的安全可靠，最后在起爆當天上午連接排間雷管及搭橋。連接搭橋雷管時應嚴格按爆破網路圖進行，防止連錯造成延時錯亂。網路連接過程中，安排熟悉網路的爆破技術人員緊跟檢查，發現錯誤立即糾正。

3.3 爆區的安全保衛

裝藥前沿剩余山體外圍搭設防護排架封閉施工區域，安裝監控視頻對整個施工區域進行安全監控并利用無人機空中巡視。裝藥及聯線期間對爆破作業現場實施24小時安全保衛。

4 爆破效果

本次剩余山體一次爆破方量約42萬m3，裝藥共分12個組，歷時4.5 d。網路連接及檢查共分4個組，歷時2 d。共布置炮孔55排，其中加密排8排，總炮孔數2 389個，總鉆孔米數36 979 m。炸藥實際消耗量213 096 kg，高精度導爆管雷管使用量9 507發，總延時時間4 687 ms（分2 439段）。

4.1 監測結果

本次爆破進行了爆破有害效應檢測，在爆區周邊布置10個振動監測點、5個空氣沖擊波監測點和2個粉塵監測點，監測結果見表2、表3。

表2 爆破振動及空氣沖擊波測試成果表Table 2 The test results of blasting vibration and air shock wave

表3 爆破粉塵濃度測試成果表Table 3 The test results of blasting dust concentration

惠民橋110 k V變電站的1#、2#振動監測點波形如圖6～圖7所示。

圖6 1#測點爆破振動波形Fig.6 The oscillogram of 1#measuring point

圖7 2#測點爆破振動波形Fig.7 The oscillogram of 2#measuring point

（1）滄海新村、浙大舟山校區、高壓線鐵塔等建筑物的爆破振動速度均低于《爆破安全規程》（GB 6722—2014）規定的安全允許振速及設計安全允許振速標準。

（2）爆破后，110 k V輸變電設備均正常運行，經檢查，未發現任何設備損壞。

（3）爆破空氣沖擊波峰壓最大值為98.6 Pa，低于《爆破安全規程》（GB 6722—2014）規定的人員及建筑物安全允許值2 k Pa。

（4）爆破前后粉塵濃度變化不大，說明此次爆破粉塵控制較好。測點粉塵濃度在30 min內回落到爆前水平，對周圍環境基本沒有影響。

（5）離爆區最近的7#點廢棄居民房測得豎直向振動速度達到5.63 cm/s，但房屋絲毫沒有損壞跡象，在后續工程中對于類似建筑物的振動控制可以作為參考。

4.2 爆后效果

通過對爆后的山體現場檢查、視頻資料以及挖裝過程中的爆堆粒徑分析，所有炮孔全部安全準爆，基本無沖孔現象，爆區正向爆渣往前拋擲在30 m范圍內，爆堆較均勻。惠民橋110 k V變電站正常運行，爆區周邊保護對象均安然無恙（見圖8）。

由于嚴格控制單響藥量，鉆孔、爆破器材等爆破直接成本增加約20%，但是該技術縮短了工程施工工期，能明顯降低工程的綜合成本。采用該技術將8個月工期縮短為2個月，不僅為業主節約1 800余萬元安置租金，而且使近1 000戶當地居民提前6個月搬進新房，取得了很好的經濟及社會效益。

圖8 爆破過程Fig.8 The blasting process

5 體會

（1）復雜環境大區深孔爆破技術，在嚴格控制爆破有害效應的前提下，提高單次爆破規模，減少爆破次數，提高了施工強度，明顯縮短了施工工期。

（2）該項技術總體上減少了安全警戒次數，減少了擾民次數及協調工作量，占用公共資源少，便于業主、公安等有關部門協助實施爆破安全警戒。

（3）該項技術雖然增加了爆破直接成本，但大大縮短了施工工期，綜合效益好。

（4）由于受普通乳化炸藥在有水炮孔中的安全性、穩定性的制約，總的裝藥爆破時間宜控制在7 d以內，施工強度較高，對爆破作業單位的施工組織能力提出了更高的要求。

（5）爆區的預處理是否到位，裝藥及網路連接前的準備工作是否充分，直接影響爆破作業效率與安全及爆破效果。

（6）在爆破作業過程中及爆破時，采用全封閉視頻監控、無人機航拍，對于爆破作業期間的安全保衛及爆破效果后評估具有積極意義。

（

）：

﹝1﹞中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.爆破安全規程GB 6722-2014［S］.北京：中國標準出版社，2014. General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People，s Republic of China，Standardization Administration of the People，s Republic of China.Safety regulations for blasting GB 6722-2014［S］.Beijing：Standard Press of China，2014.

﹝2﹞管志強，張中雷，王林桂，等.復雜環境大區露天深孔臺階爆破技術在岙山油庫區開挖中的應用［J］.爆破，2011，28（2）：63-67. GUAN Zhi-qiang，ZHANG Zhong-lei，WANG Lin-gui，et al.Application of large open deep hole bench blasting in aoshan oil reservoir excavation on complex environment［J］.Blasting，2011，28（2）：63-67.

﹝3﹞朱鑫.大區多排孔微差擠壓爆破技術研究［D］.成都：西南交通大學，1999. ZHU Xin.Study on the technology of the large range multiple-line hole micro-difference extruding explosion［D］.Chengdu：Southwest Jiaotong University，1999.

﹝4﹞呂銳，陳真.高精度雷管爆破網路在峨口鐵礦的實踐與應用［C］//汪旭光.中國爆破新進展.北京：冶金工業出版社，2014：672-677. LV Rui，CHEN Zhen.High-precision detonator blasting network practice and application in ekou iron mine［C］// WANG Xu-guang.The new progress of blasting in China. Beijing：Metallurgical Industry Press，2014：672-677.

﹝5﹞汪旭光.爆破手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2010. WANG Xu-guang.Handbook of blasting［M］.Beijing：Metallurgical Industry Press，2010.

Blasting technique of 213 t dynamite large-scale deep-hole in complex environment of urban area

ZHPPC Zhong-Iei1，2，CUPP Zhi-qiang1，2，3，LI Hou-Iong1，2，WPPC Lin-gui1
（1.Darch Constrction Croup Co.，Ltd.，Zhoushan 316000，Zhejiang，China；2.The United Pcademician Workstation of BIasting Branch of Darch Constrction Croup Co.，Ltd.and Zhejiang Ocean U-niversity，Zhoushan 316021，Zhejiang，China；3.SchooI of PavaI Prchitecture and MechanicaI-eIectricaI Engineering，Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316021，Zhejiang，China）

The large-scale deep-hole blasting with millisecond delay was introduced in urban area complex environment，it was carried out in the project of the remaining mountain of Niutoushan.The one-time blasting scheme of large-scale deep-hole blasting with millisecond delay and blasting hole by hole was applied in complex environment.The good free surface of blasting area was created by pretreatment technology.High-quality explosive material，reasonable millisecond time delay and reliable bypass technology，elaborative construction organization and adequate preparations before blasting，the blasting effect and the construction process high-grade，efficient，safe and orderly were ensured.The technique had lowest degree of influence to the surrounding residents and units，shortest construction period and good comprehensive benefits.The project could provide a reference for similar projects.

Complex environment；Large-scale deep-hole blasting；Pre-charge；Construction organization；Blastingeffect

TD235.33

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.05.015

1006-7051（2016）05-0077-06

2016-05-03

張中雷（1962-），男，高級工程師，從事爆破工程設計施工及項目管理。E-mail：13506803886@163.com