重點旅游區不停業臨近邊坡爆破優化設計探討

吳嵩

文章結合南江雙線特大橋工程實例，介紹了漂流區上方峽谷橋墩邊坡施工爆破設計優化方案，確保了旅游區旅游高峰期正常營業，并將其對周邊植被的破壞降到最低。工程案例中所采取的措施和取得的成效對后續類似條件下邊坡的爆破作業具有較好的借鑒和指導意義。

漂流區;爆破;微定向;改變臨空面

0?引言

在旅游景區特別是旅游人員較多的地段進行大方量石方爆破施工，需要制定安全有效的爆破方案和行之有效的支擋防護措施組成綜合保護系統，保障爆破區附近和下方游客和管理人員的人身財產安全，同時保障周邊輻射區域構造建筑物不受破壞以及周邊生態環境受破壞程度可控。原設計為施工區下方景區停業1個月進行封閉式施工，爆破施工為常規直接爆破，未考慮周邊環境保護情況。在實際施工協商中，旅游景區管理單位要求不停業及不得破壞周邊紅線范圍植被等。經過實地調查和分析研究，采取優化爆破設計和增加支擋措施組建綜合防護體系，確保施工安全順利完成。

1?工程案例

1.1?工程概況

南江雙線特大橋橫跨貴州省開陽縣國家4A級南江大峽谷景區漂流河道和人行隧道，設計橋面距離漂流河道水面230 m。主墩位于“Ⅴ”型峽谷兩側邊（如圖1～2所示）。基礎開挖需要對主墩墩位處邊坡開挖出平臺后才能進行，邊坡巖土體結構分布主要為：表層2 m范圍覆蓋碎石土，下層2～8 m范圍是Ⅳa級普通巖層（中風化砂質頁巖），底層8～18 m范圍為Ⅲa級堅硬巖層（砂質頁巖）。開挖以石方為主，單個主墩邊坡開挖量約為8 000 m3，采用微定向控制爆破施工。

1.2?施工控制要點分析

由于南江雙線特大橋橋址的特殊性，在邊坡開挖爆破施工同時不允許對景區內旅游和管理人員及結構物造成較大安全威脅，因此工程控制要點包括工期、安全、環保等方面。施工爆破區位于峽谷兩側陡坡上，峽谷下方為國家重點旅游漂流景區的核心地帶，且爆破施工期間，景區正值旅游高峰期（游客數量為3 000～5 000人/d）不停止營業。經與旅游公司協商約定：（1）不允許使用較大規模爆破施工，不得對周邊非施工紅線區域環境植被造成破壞;（2）爆破施工期間，做好防護支擋措施，確保下方正常開展旅游經營活

動不受到影響。由于爆破規模限制，工期是正常施工的4倍，同時安全措施有非常大的提升，支擋措施費用約達1 200萬元。

2?邊坡爆破施工要點

2.1?總體思路

根據實際地形和施工需求，確定基本思路為：采用微定向控制爆破+機械輔助清理方案。微定向控制爆破的要求是：（1）根據支擋防護的設防標準，嚴格控制爆破后滾石大小≤0.4 m3，滑落至峽谷景區方向支擋處的滾石沖擊破壞控制在支擋防護指標的70%以內;（2）提高爆破設計，優化參數，結合加強覆蓋防護，使受爆巖土體爆裂但不碎散、碎散但不飛出、滑塌但不滾落，在最大程度上控制飛石和滾石的產生;（3）人為設置爆破臨空面，將90%以上滾石引導至控制方向滑落，改變爆破臨空面方向，使飛石和滾石向安全方向拋灑（如圖3所示）。機械輔助清理的要求是采用挖掘機清表及刷坡，破碎機碎裂爆破大粒徑巖塊。

2.2?邊坡開挖方案

開挖施工順序為：支擋防護施工→挖掘機清表→挖掘機+破碎機掘鑿臨空面→第一爆破區水平鉆孔松動爆破施工+清方刷坡→第二爆破區豎向鉆孔松動爆破施工+清方刷坡。邊坡開挖兩大爆破區指的是：第一爆破區為嚴格控制爆破區，全部采用水平鉆孔爆破，范圍為刷坡頂點至型鋼欄柵防護頂下2 m，即9#墩到海拔標高1 019.374 m，10#墩到海拔標高1 018.846 m;第二爆破區為控制爆破區，主炮孔采用垂直炮孔，光爆眼采用水平鉆眼爆破，范圍為邊坡開挖剩余部分（如圖4所示）。兩大爆破區內再進行分層爆破，分層臺階高度為2～3 m，以斜槽切入方式爆破刷坡，9#墩分三臺階爆破至施工平臺面（設計標高處），1#臺階高2～8 m，2#臺階高7.5 m，3#臺階高8 m。炮眼采用手持式風鉆鉆造，挖掘機+人工配合清渣。

2.3?爆破設計

為有效利用爆破效果，防止邊坡土石大量向線路右側或正面（非控制臨空面）方向滾落，造成防護堆積破壞，在斜槽布置炮眼時，兩側方預留1.5 m（控制臨空面輔助眼最小抵抗線為0.7 m）范圍內不布置炮眼，待爆破完成后利用機械破碎方式，使得預留側土石向靠斜槽一面塌落并清理。

2.3.1?炮眼設計

（1）掏槽眼：掏槽眼的作用是在開始刷坡面上爆破出一個槽穴，為后續爆破開辟更多臨空面以創造良好的爆破條件。根據現場情況采用錐形掏槽拋擲方式進行掏槽。其中鉆孔角度為70°，炮眼間距為70 cm，炮眼個數為4個。

（2）輔助眼：輔助眼位于掏槽眼與周邊眼之間，其作用是擴大槽穴，為周邊眼的爆破創造臨空面。

（3）周邊眼：在遠離峽谷側面設置周邊眼，其作用是使刷坡成型坡面為1：0.2的光滑整齊的斜坡。

2.3.2?炮眼數量及相關其他參數（以9#墩邊坡為例進行設計）

（1）炮眼數量應根據實際巖石強度、地質構造、自由面數、坑道尺寸、炸藥性質、炮眼布置、炮眼直徑、炮眼長度等因素，先按照下列計算確定炮眼數量，再經過多次試爆優化進行調整：

N=q·S/（α·γ）（1）

q——單位炸藥消耗量，取值為0.74 kg/m3;

S——坑道斷面積，各斷面面積見表1;

α——炮眼裝填系數，取值為0.55;

γ——炸藥每米長度的重量，取值為0.78 kg/m;

N——炮眼數。

計算結果見表1。

（2）根據光面爆破計算參數，炮眼間距為0.7 m，周邊眼炮眼直徑為0.04 m，最小抵抗線為0.86 m，每米孔深裝藥量為0.14 kg/m。

（3）單耗確定：單耗Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖周邊眼取0.25 kg/m，斷面開挖q取0.7～1 kg/m3，即單位耗藥量q=0.74 kg/m3。

炮眼平均分布在開挖斷面上，掏槽眼深度比掘進眼深20 cm，周邊眼間距以1：0.05斜率外插打眼（詳見表2）。

（4）堵塞長度L：炮眼深度>1 m時，封泥長度應≥0.5 m。為加強封堵，避免爆破飛石，這里取L=0.7 m，采用炮泥封堵。

（5）因巖層變化較大，最佳微差爆破間隔時間為：

Δt=103/（5.5+2.3Cp·ρ/106）（2）

其中Cp為巖石的縱波速度;ρ為巖石密度。取第一、二臺階Cp=3 000 m/s，ρ=2 400 kg/m3，第三臺階Cp=4 000 m/s，ρ=2 800 kg/m3。參閱《建筑施工計算手冊》表2-32巖石的縱波速度與密度表。

經計算可知：采用6段微差起爆時，巖石自振周期第一、二臺階T1=2Δt1=90 ms，第三臺階T2=2Δt2=62 ms。

（6）根據非電毫秒雷管段別及延期時間表（見表3），一般選擇段別1、3、7，經計算優化選擇段別1選取雷管段別，結果見表4。

3?取得成效

本項目工程經過優化爆破設計和施工支擋，共計經歷了4個月施工，共計優化爆破參數3次，使用爆破總藥量為：乳化炸藥3.16 t，硝胺炸藥0.75 t，電雷管1 507發，毫秒延時雷管1 100根，總計爆破次數72次。爆破石方包括主墩邊坡及部分便道，合計爆破石方量為18 700 m3，爆破效果良好。期間沒有影響到景區的正常營業，沒有發生任何安全事故，未對紅線外環境造成破壞。

4?結語

通過主動改變90°爆破臨空面微定向控制爆破新思路，配合增加防護支擋措施，有效控制了爆破過程產生的塊石大小及飛石、滾石的移動方向和輻射范圍，確保了景區的正常營業與工作人員及游客的人身安全，同時保證了紅線范圍外綠植不受爆破破壞。在本工程中將控制爆破技術與防護體系實現了完美結合，是復雜環境下邊坡開挖控制爆破優化設計的典型范例，極具借鑒意義。

[1]GB6722-2011，爆破安全規程[S].

[2]周水興，何兆益，鄒毅松，等.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]江正榮.建筑施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.