城鎮(zhèn)復(fù)雜環(huán)境下井巷掘進(jìn)控制爆破

唐道權(quán)

(湖南省祁陽縣永興爆破服務(wù)有限公司， 湖南 祁陽縣 426100)

1 工程簡介

1.1 工程概況

祁陽縣政府為了改善縣城排水條件，對縣城浯溪路提質(zhì)改造，根據(jù)《祁陽縣浯溪路提質(zhì)改造項目工程巖土工程勘察報告》，在ZK44-ZK53勘察點之間約240 m區(qū)間的頂管埋設(shè)處有中風(fēng)化灰?guī)r，屬于中風(fēng)化硬巖，普氏堅固系數(shù) f 值為 8 ～12，節(jié)理、層理、裂隙發(fā)育一般。按浯溪路提質(zhì)改造規(guī)劃設(shè)計要求，頂管埋設(shè)在公路路面地下8 m，頂管直徑為2 m，需要在巖體中開挖一條長約240 m的水平平巷，需爆破巖石約1200 m3。另在3個工作井（豎井）開挖時出現(xiàn)了整塊巖石，需要爆破巖石量約3000 m3（直徑為9 m，井深10 m）。

1.2 周邊環(huán)境

該工程地面上方為浯溪路，路面寬18～20 m，人行道寬為5 m左右，人行道外為以磚混結(jié)構(gòu)和混凝土框架結(jié)構(gòu)為主的民用建筑物，人行道地下3 m及上方布有電線、電纜、水管等市政設(shè)施，爆破點至路邊需保護(hù)的設(shè)施最近距離在15 m左右，平巷掘進(jìn)在地下8 m左右進(jìn)行爆破，主要需要考慮爆破振動對保護(hù)對象的影響，工作井開挖爆破主要是要控制爆破振動、噪聲以及個別爆破飛散物對周邊人員及建筑物的影響，在 Z K44-ZK46勘察點之間的路邊5 m處有需要重點保護(hù)的中石化祁陽縣浯溪加油站，周圍環(huán)境復(fù)雜。

2 方案選擇

2.1 爆破環(huán)境分析

依據(jù)巖體的地質(zhì)條件、工程進(jìn)度、工程要求，采取城鎮(zhèn)復(fù)雜環(huán)境控制爆破、精細(xì)爆破和水介質(zhì)換能爆破技術(shù)進(jìn)行開挖。平巷掘進(jìn)斷面為三心拱（拱高0.5 m，墻高1.8 m，平巷寬2.1 m），采用直孔桶型掏槽（雙螺旋掏槽）、全斷面爆破開挖方式施工。在豎井掘進(jìn)爆破時，采取分部、分層、臺階式開挖方式，先采用混合掏槽（直孔掏槽結(jié)合傾斜孔錐型掏槽）開創(chuàng)自由面，然后向周邊按一定的圈徑布置炮孔，采用簇聯(lián)接力導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路,實行逐孔或數(shù)孔分段延期起爆，根據(jù)試爆和震動監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行爆破設(shè)計優(yōu)化。

2.2 井巷爆破參數(shù)及起爆網(wǎng)絡(luò)

炮孔直徑Φ=40 mm。總孔數(shù)29個，其中不裝藥空孔6個，裝藥孔23個。炸藥單耗根據(jù)巖石堅固性系數(shù)（f=8～10）和斷面面積（4.02 m2），經(jīng)查表并根據(jù)工程經(jīng)驗，確定取炸藥單耗2.4 kg/m3。每循環(huán)總炸藥量9.65 kg。每次循環(huán)爆破方量3.22 m3。

（1）掏槽孔：孔深1.1 m，孔數(shù)11個（其中空孔6個），孔距150 mm，單孔裝藥量0.45 kg。

（2）周邊孔：孔深1 m，孔數(shù)9個，單孔裝藥量0.3 kg。

（3）輔助孔：孔深 1 m，孔數(shù) 9個，孔間距0.6 m，孔排拒0.55 m，單孔裝藥量0.3 kg。

（4）填塞：用水袋結(jié)合炮泥堵孔，裝藥后，首先填塞一段20～30 cm長的水袋，然后用粘土炮泥填實炮孔，堵塞時必須保護(hù)好導(dǎo)爆管。

（5）起爆網(wǎng)路：采用簇聯(lián)接力起爆,實行逐孔或數(shù)孔分段延期起爆。首先起爆掏槽孔，再起爆輔助孔，最后起爆周邊爆孔,確保每段起爆藥量不大于1.3 kg。

2.3 豎井掘進(jìn)爆破參數(shù)及起爆網(wǎng)絡(luò)

炮孔直徑Φ=40 mm。孔數(shù)153個，其中不裝藥空孔6個，裝藥孔147個。炸藥單耗根據(jù)定額標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)工程經(jīng)驗確定，周邊孔炸藥單耗取0.3 kg/m3，輔助孔炸藥單耗取 0.5 kg/m3， 掏槽孔平均裝藥系數(shù)取0.65。每循環(huán)總炸藥量58.2 kg。每次循環(huán)爆破方量63.59 m3。

（1）掏槽孔：孔深1.3 m，孔數(shù)13個（其中空孔6個），孔距150 mm，單孔裝藥量0.6 kg。

（2）周邊孔：孔深1.2 m，孔數(shù)60個，單孔裝藥量0.3 kg。

（3）輔助孔：孔深1.2 m，孔數(shù)80個，孔距0.9 m，排距0.85 m，單孔裝藥量0.45 kg。

（4）填塞：用水袋結(jié)合炮泥堵孔，禁止無堵塞起爆。

（5）起爆網(wǎng)路：采用毫秒延期導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，孔內(nèi)用MS15，孔外用MS5延期，實行逐孔或數(shù)孔分段延期起爆，確保每段起爆藥量不大于1.0 kg。

3 安全技術(shù)措施

3.1 控制最大單響藥量

根據(jù)本工程地形、地質(zhì)條件，以及隧道工程實踐，按照薩道夫斯基經(jīng)驗公式計算爆破振動，取K=100，a=1.5，保護(hù)對象質(zhì)點振動速度取v=2 cm/s,井巷掘進(jìn)爆破作業(yè)區(qū)距離保護(hù)對象最近一處距離為15 m，豎井掘進(jìn)爆破作業(yè)區(qū)距離保護(hù)對象最近一處距離為14 m。分別計算得出最大單段起爆藥量分別為1.35 kg和1.098 kg。因此,必須分別控制單響藥量在1.3 kg和1 kg以內(nèi)。

3.2 爆破監(jiān)測

本工程需保護(hù)的對象為加油站及公路旁的各類民用建筑物，需控制爆破振動速度不大于2 cm/s。當(dāng)爆破質(zhì)點振動速度接近或大于2 cm/s時，必須進(jìn)一步降低一次最大單響藥量或采取在爆破區(qū)開挖面邊沿鉆密集減震孔進(jìn)行降震，孔距為25～30 cm，鉆孔深度超過主炮孔深度0.3 m。

3.3 爆破個別飛散物的控制防護(hù)

（1）采用水袋結(jié)合炮泥堵塞炮孔，保證炮孔堵塞長度不少于最小抵抗線或排距，并確保堵塞質(zhì)量。

（2）采取立體防護(hù)措施。平巷掘進(jìn)深度在10 m以內(nèi)時，必須在平巷進(jìn)口處堆砂袋或水袋，以削減空氣沖擊波，開始平巷掘進(jìn)爆破時，必須對所有炮孔用柔性材料或炮被對炮孔進(jìn)行覆蓋，并確保質(zhì)量。豎井井口覆蓋方法是：用型鋼制作豎井井蓋，且剛度滿足施工要求，井蓋設(shè)置施工口；爆破時在井蓋上布置一層鋼絲網(wǎng)并在鋼絲網(wǎng)上密鋪 2～3層砂袋，每個沙袋不得少于 25 kg，沙袋上再覆蓋密目尼龍網(wǎng)。同時對每個炮孔用柔性材料或炮被進(jìn)行覆蓋，柔性材料覆蓋層厚度為30～50 cm，使用麻袋覆蓋時，至少要覆蓋3層以上的濕麻袋并連成一體，以防爆破時被拋出，然后在柔性材料或炮被覆蓋物上壓竹夾板，在竹夾板兩頭加重物（見圖1）。

圖1 豎井覆蓋防護(hù)示意

4 爆破效果

爆破實施過程中，未造成任何擾民和民擾糾紛,使用水介質(zhì)換能爆破、精細(xì)爆破、控制爆破后，炸藥單耗減少20.5%，爆破煙塵減少40%以上，爆破振動降低25%以上，降低爆破作業(yè)成本20%以上，實現(xiàn)了爆破作業(yè)高效、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目標(biāo)。

5 體 會

（1）城鎮(zhèn)復(fù)雜環(huán)境條件下的爆破作業(yè)擾民和民擾問題突出，必須嚴(yán)格控制爆破有害效應(yīng)，需要采取控制爆破、精細(xì)爆破及水介質(zhì)換能爆破技術(shù)，采取立體防護(hù)措施，確保爆破振動小、噪聲低、煙塵小、不產(chǎn)生飛石，盡量減少對民眾生活的影響。

（2）在城鎮(zhèn)復(fù)雜環(huán)境條件下采用水介質(zhì)換能爆破技術(shù)能取得較好爆破效果，不僅能節(jié)省炸藥、減少爆破煙塵，而且爆破振動小，爆破作業(yè)成本也有較大降低。

（3）加強(qiáng)爆破監(jiān)測，當(dāng)質(zhì)點振動速度接近允許值時，必須進(jìn)一步采取降振措施，確保爆破安全。