復雜環境深孔控制爆破減震參數的研究與應用

粟瓊林　熊小軍　蘇安利　廖振剛　雷在政　唐睿哲　莫國兵

摘 要：為克服大新德天至寧明花山公路（碩龍至天西段）二期工程K1+020～K1+200工程爆破區域施工環境復雜、場地狹小、工期緊等不利條件，實現安全高效、高強度的石料開采，基于爆破巖體條件及爆破參數對爆破效果的影響，通過工程爆破實驗探索爆破參數優化方法[1]，從上往下分臺階開采，采用數碼電子雷管，微差逐排起爆技術，實現了復雜環境爆破施工振動有效控制，狹窄環境鉆、爆、裝、運等多環節安全高效連續作業。石料開采大塊率下降60%，裝運率提高20%，安全高效完成了爆破施工，為項目降成本、提效率、促發展、保安全、控振動提供保障，對類似狹窄場地、爆破振動控制要求高的土石方開挖爆破作業具有一定的借鑒價值。

關鍵詞：復雜環境;減震參數;應用;逐排起爆

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A

0 引言

爆破有害效應一般包括爆破振動、爆破沖擊波、爆破飛散物以及爆破有害氣體，爆破震動作為爆破施工的一種常見的有害因素，控制不好往往會造成建筑物的損壞、邊坡的坍塌，甚至引發嚴重的后果，給人民的生命和財產造成不必要的損失。爆破振動有害效應的控制和研究也是國內外在爆破業務上研究的一個重點方向，本文通過實例，結合爆破參數的選取，提出爆破振動控制的一些技術措施，以達到本質安全的目的。

1 工程概況

大新德天至寧明花山公路（碩龍至天西段）位于廣西省崇左市，是一條高等級的旅游“專線”，將德天跨國瀑布景區、明仕田園景區、寧明花山崖壁畫群三大景區串聯起來。本標段分為兩部分：

（1）起點K0+000～K9+048.294為一級公路，設計速度60 km/h，整體式路基K0+000～K0+280路基寬度為18.5 m，K0+280～K3+222.462為22.5 m;分離式路基KA3+222.462～KA9+048.294（右幅）單幅路基寬度為11.25 m。

（2）K8+800～K30+800為一級公路，設計速度80 km/h，路基標準寬度22.5 m。路線起點K0+000位于大新縣碩龍鎮東南面巴米附近，接規劃的碩龍經德天至仁愛二級公路，路線自北向南沿國道G219布設，經大新縣碩龍鎮、堪圩鄉、寶圩鄉，路線終點位于大新縣與龍州縣交界處。本標段路線全長30.8 km。

1.1 爆破區周邊環境

爆破點位于大新縣碩龍鎮咪屯附近山頭，屬于大新縣碩龍鎮管轄。爆區長度180 m，最大邊坡高度為70.14 m。北面依次緊鄰堪圩至碩龍532縣道（旅游線路，車流量大）、距離國防光纜和35 kV高壓線（高壓線距離地面高度14 m）最近點約20 m、距離水電站發電廠房約90 m，西北面距離高壓線鐵塔約50 m，東面距離污水處理廠約20 m，該爆破施工點周邊復雜環境[2]，圖1周邊環境平面圖。

1.2 工程地質與水文情況

項目沿線地勢相對較陡，海拔在270～550 m之間。局部受河流沖刷切割，形成典型的河流階地，逐步侵蝕成河谷。巖溶峰林地貌，主要分布K3+800～K9+048.294，海拔260 m至540 m左右，巖石裸露，植被少，山勢陡峻，山脈走向與構造線走向基本一致，受地表水長期作用，巖溶地貌發育充分。河谷地貌，主要分布在K0+000～K3+800 地段，海拔255～280 m，地表植被覆蓋，地形較平坦，屬河流侵蝕作用形成的地貌，地表水系發達，路線沿河一側布設。沿線地層地表多分布第四系覆蓋層，下伏基巖從新到老為：泥盆系（D）。

（1）沖洪積層（Qal+pl）：粘土、粉質粘土、淤泥質粘土、砂土、礫卵石。

（2）殘坡積層（Qel+dl）：多為黃褐色、紅褐色粘性土及含砂粘土或含礫、碎石粘土等。

（3）泥盆系上統上組（bD3）：灰巖、白云巖。主要分布于KBK4+260～KBK8+840段。

（4）泥盆系上統下組（aD3）：扁豆狀灰巖。主要分布于 K2+600～KBK4+260段、KBK8+840～KBK9+074.542段。

（5）泥盆系中統東崗嶺階上段（D2d2）：灰巖。主要分布于K0+000～K2+600段。

1.3 施工難點

（1）保護等級高。水電站、污水廠房具體爆區非常近，房屋抗震等級低，技術難度大，采取定向爆破，要求爆破過程嚴格控制爆破振動和爆破滾石塌落后觸地振動，防止對國防光纜、通訊光纜、公路路面造成破壞;控制爆破飛石、危石，對道路交通安全通行產生隱患及現場施工造成影響。

（2）安全防護要求高。為了確保跨線的國防電纜、污水廠房屋門窗、高壓線和相關人員的安全，須準確計算與控制爆破飛石的方向及距離，并采取嚴密保護措施。嚴格控制最大齊發藥量、最小抵抗線，保證炮孔填塞長度及填塞質量。

（3）施工工期緊。實施爆破后，部分爆破滾石會阻礙公路正常通行，需要對大體巖石進行解體和迅速清運，以迅速恢復交通秩序及污水廠正常運行。圖2爆破山體。

2 爆破參數優化設計

爆破作業點涉及公路、高壓線、國防光纜、污水處理廠，周邊環境十分復雜，施工干擾大，為降低爆破影響，控制爆破振動、飛石、危石、塊度、減少根底的高效爆破開采，通過精細化爆破，并采用中科院TC-4850測振儀對每次爆破實施檢測，逐步優化爆破參數及施工工藝，降低爆破振動，控制飛石，提高安全保障，達到預期爆破效果。

2.1 爆破設計參數

山頂高差大，最大邊坡高度為70.14 m，山體呈垂直趨勢，人工無法上山頂鉆垂直孔，考慮安全施工，迫于爆破需要，采取水平鉆傾斜向上孔，傾斜角與水平成50°夾角，具體參數見爆破試驗參數表。

2.2 實驗分析與優化

根據爆破試驗參數表及振動參數表4次實驗。從現場爆破效果，爆堆相對集中、巖石較破碎，未存在蓋帽、溜邊石、危石等現象。

通過對4次爆破試驗進行對比分析，在其他爆破參數基本相同的情況下，改變炮孔深度，孔深越大爆破振動越大。總結出類似工程的爆破參數如下表：

3 爆破安全技術措施

3.1 爆破飛石控制措施

（1）爆破工程技術人員根據自由面與最小抵抗線情況進行裝藥作業，嚴格控制藥量并且注意避免將藥包裝在軟弱夾層上，防止因薄弱層抵抗線變小產生飛石。

（2）滿足爆破要求情況下，對距離保護對象近的爆破區域，采取松動爆破，在保障爆破效果滿足要求的前提下適當減小孔距、采取多打孔少裝藥等方法。

（3）嚴格按照爆破專項施工方案進行布孔、鉆孔，避免因鉆孔角度、位置偏差導致爆破效果差和產生爆破飛石。

（4）加強炮孔的充填工作，采用塑料袋裝巖粉末及碎石充填炮孔，保證填塞長度及填塞質量。

（5）合理選擇爆破最小抵抗線和自由面方向，使自由面避開安全距離內的保護對象。

3.2 爆破振動控制措施

爆破產生的振動對周邊的影響采用質點垂直振動速度來衡量，依據爆破《爆破安全規程》（6722—2014）的規定，允許最大段藥量計算公式如下：

式中：R—爆破振動安全距離，m。V—爆破安全振動速度，cm/s。Q—最大單段藥量，kg。

一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物房屋安全允許值2.0～2.5 cm/s，水電站及發電站控制室設備安全允許值8～12 cm/s，運行中的水電站及發電廠中心控制室設備安全允許值0.6～0.7 cm/s。

針對爆破振動對周邊建筑物影響，采取以下措施：

（1）進行試炮，優化爆破專項施工方案，選取合理

的K值和α值，調整爆破參數，減少爆破振動的強度。

（2）采用數碼電子雷管毫秒延時爆破，嚴格控制爆破單段齊發藥量。

（3）進行爆破振動監測，為安全驗算

及爆破參數優化提供依據。

4 結語

在項目施工過程中，充分利用科技與管理創新，解決了復雜環境爆破施工的技術難點問題，為控制爆破有害效應奠定了基礎。

（1）爆破專項施工方案實現了精細化設計，爆破參數設計合理，為控制巖石拋擲方向提供依據，復雜環境爆破達到預期效果。

（2）結合水平傾斜逐排爆破關鍵技術，以及對單耗等爆破參數進行優化設計，解決了危石蓋帽現象，為提高爆破安全施工奠定了基礎，同時實現了“研技術、精布置、促效率、保安全”的精細爆破目標。

（3）通過精細化布孔、鉆孔、裝藥、填塞、延時設置、控制最小抵抗線方向，有效控制爆破振動及飛石，高壓線、電纜、廠房等保護對象完好無損，實現安全爆破。

參考文獻：

[1]汪旭光.爆破設計與施工[M].北京：冶金工業出版社，2010：224-238.

[2]汪高龍.復雜環境爆破參數優化及控制技術[J].工程爆破，2020（4）：48-52.

作者簡介：粟瓊林（1990—），男，湖南邵陽人，本科，工程師、爆破工程技術人員（C），從事爆破施工技術的研究及安全管理工作。