高危區域土石方泄能槽的爆破施工技術研究

袁承堯 蹇林君 侯 慎 鄒同陽 張 超 劉 路

中建五局第三建設有限公司 湖南 長沙 410004

在山區建筑開挖爆破領域，距離民房較近、緊鄰高邊坡坡腳線、拆遷困難或受資金影響無法大面積搬遷、施工腹地狹小等條件，均屬于高危區域土石方爆破，若采用的開挖爆破方式不當，會對坡腳處居民生命財產安全造成極大的災難。建設工程中居民區高危區域土石方爆破是一個較難解決的問題，也是業主投訴較多、安全隱患較大的問題之一。針對這種長期困擾設計、建設、施工方的難題，在項目實踐過程中，創造性地提出高危區域土石方泄能槽爆破施工技術，很好地解決了高危區域鄰近既有居民房土石方爆破的難題，取得了良好的社會及經濟效益。

1 高危區域土石方泄能槽爆破施工技術原理

從合理設置泄能槽、科學設置振動波減振孔、嚴格控制裝藥量、主動防治飛石及落石、坡腳擋防等環節入手，避免爆破土石方過程中能量傳遞至坡腳，防止爆破過程中的飛石，減少爆破振動波波及既有建筑物，從而確保施工安全，保障百姓生命財產安全。

2 高危區域土石方泄能槽爆破施工操作要點

2.1 泄能槽設計及施工

1）根據施工組織方案施工工期，利用式（1）計算出每天需完成土石方的數量。

2）泄能槽設計為保障爆破體完全泄能及爆破體石頭不滾落出泄能槽，應根據每天需施工的土方量乘以1.5倍進行泄能槽的尺寸設計，且應滿足挖掘及運輸車輛通行要求。

3）泄能槽施工即先在路基范圍內適當位置采用機械鑿出1條泄能槽通道，具體以個別飛石距離作為泄能槽與建筑物的距離。以重慶磁井段項目為例，泄能通道寬度約4 m、深度約3 m，形成預裂爆破的泄能凌空面，使爆破石塊安全落在鑿出的泄能槽口內，確保坡腳下房屋及人身安全，具體采用式（2）進行計算[1]。

式中：R—飛石距離；

K—安全系數，與地形、風向等有關，取1.5；

n—爆破作用指數，預裂爆破時取0.5；

W—抵抗線，取1.0 m。

4）推進方式。泄能槽以起始段落起點或結束段落起點為第一次施工，清理出泄能槽，開始待爆巖體預裂爆破，待爆巖體每次爆破高度應小于泄能槽深度，再依次進行泄能槽預裂爆破及待爆巖體預裂爆破，每施工出5～10 m的泄能槽長度，依次循環縱向分臺階向前推進[2]，保留巖體緊隨泄能槽及待爆巖體推進。泄能槽如圖1所示。具體推進方式按圖2中的①→②→③→④→⑤→⑥……順序進行，直至施工完畢，其中每層開挖高度的關系為H①＞H②＞H③，依次推進同樣H④＞H⑤＞H⑥。

圖1 泄能槽設計示意

圖2 泄能槽施工順序示意

5）預裂爆破經驗公式計算法。預裂爆破經驗公式如式（3）所示。

2.2 減振孔設計及施工

1）在設計開挖邊線外加密、加大炮眼孔徑[3]，形成爆破震動的隔離緩沖地帶，鉆出雙排或多排深孔（孔深視爆破深度、房屋基礎深度及結構而定），當爆破的振動波傳至此地帶時，就會被這些孔吸收消耗掉大部分能量，使隔離帶后面的房屋區域受到的震動大大減小，從而削弱或阻斷爆破振動波向房屋基礎傳遞擴散，從而避免房屋開裂或損壞，將爆破施工時對地面建筑物的影響降至最低，以保證民房及居民的安全。設置減振孔相較于未設置減振孔，對爆破產生最大振動波速的減振效果明顯，設置雙排減振孔減振效果可達15%～30%，設置多排減振孔的減振效果更佳。

2）減振孔施工注意事項：減振孔的孔深[4]須根據爆破深度、房屋基礎深度及結構而定；減振孔在深度上須深入房屋基礎3～5 m；若需更好地減小振動波，可設置多排減振孔或增大減振孔設計；減振孔不能堵塞，孔內雜物要及時清理；采用多排減振孔時，可采用梅花形布置；為達到更好的減振效果可適當縮小孔間距。減振孔設計如圖3所示，減振孔設計參數為：孔徑90 mm，間距200 mm，排距200 mm，孔深6～10 m，布置形式為一字形。

圖3 減振孔設計示意

2.3 坡腳防護體

為確保留邊爆破施工中落石不到達民房，對百姓人身及財產安全造成影響，建議在減振孔內側設置雙排鋼管防護架（圖4），防護架設置柔性鋼絲繩網（圖5）。

圖4 坡腳防止落石防護體系架體搭設示意

圖5 坡腳防止落石防護柔性鋼絲繩網示意

2.4 爆破體防護

1）爆破場地位于山坡上，極易產生爆破飛石，根據飛石距離計算公式，爆破飛石在一般地段可落在控制范圍內，但在有近距離住戶的路段還不滿足相關安全規范要求，必須采取爆破界面主動防護控制措施，避免石塊肆意飛濺至坡腳下住戶房屋處而威脅財產和人身安全。

2）為預防預裂爆破時零星石塊到處飛濺，必須對爆破體進行覆蓋。覆蓋設計為先在孔口上覆蓋1層草墊，再在草墊上覆蓋橡膠墊、鋼絲網（錨桿鎖定），爆破體防護覆蓋材料構造如圖6、圖7所示。

圖6 爆破體主動防護示意

圖7 爆破體主動材料示意

2.5 爆破體施工

1）爆破前應進行小范圍試驗段施工，以總結收集各項參數，成功后方可進行大面積爆破。格式布孔、對角微差起爆如圖8所示，圖中序號為爆破順序。

圖8 格式布孔、對角微差起爆示意

2）爆破體施工參數設計參考值：爆破臺階高度為1 m，孔徑為42 mm，前排抵抗線寬1 m，孔間距1.2 m，排間距1.2 m，超鉆深度0.2 m，炮孔深度1.23 m，炸藥單耗0.3～0.4 kg/m3，每孔炸藥用量0.52 kg。

3）預裂爆破后巖石只呈現破裂和松動狀態，其爆破施工應符合國家現行施工及安全規范。步驟為：鑿巖→裝藥→起爆→警戒。解除警戒時需特別注意，起爆后應過5 min后，爆破作業員方可進入爆區檢查爆破情況，確認安全起爆無險情后，方可解除警戒放行。

3 效益分析

通過對高危區域土石方泄能槽爆破施工工藝的實施，確保了坡腳居民安全，較好地節約了拆遷資金，降低了拆遷難度，加快了施工速度，大大降低了施工成本。

經項目實際應用，傳統高危區域爆破施工技術每立方米投入費用211.38元，高危區域土石方泄能槽爆破施工技術每立方米投入費用53.33元，每立方米施工成本降低158.05元。

4 結語

本文通過結合工程實例，在分析常規爆破施工技術的基礎上，創造性地提出高危區域土石方泄能槽爆破施工工藝，減少了項目部分不必要的損失。該工藝具有以下幾方面的優勢：

1）綠色環保：采用本技術無需大量拆除房屋，大大減少拆遷垃圾，能較好地保持居民原有生活環境。

2）適用性強：本技術適用于各類建筑工程居民區土石方高危爆破施工，亦適用于市政、房建、公路、鐵路等下方有不可搬遷和不能受損的構造物項目。

3）快速經濟：采用本技術無需大量拆除房屋，大大節約了工程拆遷資金，在原巖體形成泄能槽后可快速推進工程進度，大大降低了工程施工成本。

4）安全性：本技術采取合理設置泄能槽、科學設置振動波減振孔、嚴格控制裝藥量、主動防治飛石及落石、坡腳擋防等方式，避免爆破土石方過程中的能量傳遞至坡腳，防止爆破過程中的飛石，減少爆破振動波波及既有建筑物，確保了施工安全，保障了百姓生命及財產安全。

高危區域土石方泄能槽爆破施工技術的應用不僅促進了相關問題的解決，還為社會經濟建設中高危區域土石方爆破施工技術未來的發展和創新提供了新思路。