宋長嶺(河北省水利水電勘測設計研究院,天津 300250)

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對渠道工程爆破的控制分析
——以南水北調(diào)工程某標段為例

宋長嶺
(河北省水利水電勘測設計研究院,天津 300250)

【摘 要】結(jié)合南水北調(diào)京石段應急供水工程Sxx標段石方開挖的實際要求,對爆破工程進行優(yōu)化。采用控制爆破和城鎮(zhèn)控制爆破兩種方法,解決了爆破工程對于開挖施工時爆破飛石以及爆破震動控制的難點問題,同時滿足了邊坡開挖較高精度的要求;具體設計又分別采用了深孔和淺孔爆破,光面和預裂爆破相結(jié)合的爆破施工方案,達到了較好的爆破效果。

【關鍵詞】控制爆破 城鎮(zhèn)控制爆破 光面爆破 預裂爆破

1 工程概況

南水北調(diào)京石段應急供水工程渠道項目Sxx標段，位于順平縣蒲上鄉(xiāng)蒲王莊村與白云鄉(xiāng)東陽各莊村之間，其中石方明挖996576m3，存在如下難點:(1)爆破環(huán)境復雜，民房密集，必須采用城鎮(zhèn)控制爆破進行石方開挖施工。(2)由于開挖石料部分用于護坡塊石，因此要考慮爆破后石渣的粒徑；沿線需先拉槽爆破創(chuàng)造臨空面，且邊坡需采用預裂爆破或光面爆破。(3)坡度較緩不利于石方爆破開挖施工。設計渠道邊坡坡比小，開挖精度要求高；(4)施工用的輸電線路沿渠道右側(cè)權限假設距離開挖渠邊緣近，一旦爆破損壞將影響施工用電。

2 爆破方案

采取從高到低、從上到下的開挖順序；先行構筑物部位開挖，為后續(xù)施工創(chuàng)造條件。爆破開挖分四個作業(yè)區(qū)同步展開。對控制爆破區(qū)和城鎮(zhèn)控制爆破區(qū)，分別采用不同爆破方法確保爆破安全，加快施工進度。

2.1 控制爆破類

采用深孔爆破為主，淺孔爆破為輔，進行主體石方開挖，深孔爆破用于深度大于5米的石方爆破開挖，淺孔用于修邊清底和建基面保護層開挖。

爆破開挖具體方案如下:

(1)渠道邊坡石方爆破開挖時，開挖邊線處坡面爆破層厚度小于1.0m的采用小孔徑(直徑為38-42mm)光面爆破施工；厚度超過1.0m的采用大孔徑(直徑為80-110mm)光面爆破；其它邊坡坡面均采用大孔徑預裂爆破施工，預裂爆破與主爆孔爆破時差不少于100ms；控制爆破區(qū)邊坡主體石方開挖采用深孔(直徑為80-110mm)爆破從上到下、分層分梯段進行施工。

(2)控制爆破區(qū)，渠道石方爆破施工首先采用垂直于水流方向的大孔徑V型掏槽爆破創(chuàng)造臨空面，該槽沿渠道軸線長6.0m、布孔寬度為3-5m。后向兩側(cè)擴挖，擴挖采用大孔徑深孔爆破施工，為后繼渠道石方爆破開挖形成臨空面。距開挖邊線兩側(cè)預留1.5-2.0m厚的光爆層。后續(xù)渠道石方開挖沿渠道軸線方向，預留0.7m左右的保護層，由下游向上游開挖，其兩側(cè)邊坡采用預裂爆破。本工地選用矩形或三角形布孔，排間起爆時采用三角形布孔，V形起爆時采用矩形或方形布孔。本工地選用矩形或三角形布孔，排間起爆時采用三角形布孔，V形起爆時采用矩形或方形布孔。

(3)為了避免使建基面巖體出現(xiàn)大量爆破裂隙，以及避免使原有構造裂隙和巖體的自然狀態(tài)產(chǎn)生明顯惡化，建基面開挖采用預留保護層的方法，保護層厚度采用設計要求預留為0.7m左右。保護層開挖采用大孔徑水平預裂爆破，輔以垂直淺孔梯段爆破法一次爆破或小孔徑垂直鉆孔爆破法，根據(jù)現(xiàn)場爆破試驗進行確定，選取對建基面影響小，施工進度快的開挖辦法。

此爆破工程段采用非電導爆管雷管毫秒微差網(wǎng)絡，起爆網(wǎng)絡設計與施工必須保證每個炮孔按設計的起爆順序、起爆的間隔時間全部引爆。

考慮到實際工程的復雜性，開挖過程中共采用了控制爆破(包括深孔、淺孔)和邊坡爆破(包括預裂、光面)。爆破參數(shù)首先使用經(jīng)驗公式或工程類比法確定初值，再結(jié)合生產(chǎn)性試驗加以調(diào)整。爆破參數(shù)的確定原則，一般根據(jù)鉆孔機具的性能、巖石性質(zhì)，并參照以往的工程經(jīng)驗選定其基本參數(shù)，施工中根據(jù)爆破效果不斷進行調(diào)整和修正。保護層一次爆破開挖技術，孔底距建基面需加20cm的柔性墊層，采用鋸末填充。爆破參數(shù)試驗時，間排距、堵塞長度由大向小進行，最終得到一組最佳的爆破參數(shù)。

2.2 城鎮(zhèn)控制爆破類

通過多鉆孔少裝藥，分段微差爆破，抵抗線方向盡量背離房屋等控爆技術來控制爆破振動及飛石對房屋影響。

爆區(qū)距離民房最小距離為15m，民房結(jié)構多為毛石房，該房屋安全允許震速為1.0cm/s。經(jīng)計算民房距爆破部位允許最大單響藥量為1.25kg，該區(qū)如果采用深孔爆破，每孔裝藥量在5kg左右，該藥量遠超出安全最大起爆藥量，故該區(qū)不宜采用深孔爆破，只有采用淺孔爆破，根據(jù)藥量計算淺孔深度不能超過2m，根本不能滿足爆破施工進度的要求和《安全爆破規(guī)程》，因此只有采用拆除距爆破開挖邊線50m內(nèi)的房屋。爆破施工方案如下:

(1)高邊坡開挖。城鎮(zhèn)控制爆破區(qū)邊坡石方爆破開挖，開挖邊線處邊坡，治理爆破層厚度小于1.0m的采用小孔徑(直徑為38-42mm)光面爆破施工，如果光面爆破層厚度較薄時，視具體情況鉆孔，盡量減少爆破飛石對房屋的破壞。厚度超過1.0m的邊坡預留厚1.0-1.5m光爆層進行大孔徑梯段高度為6m的光面爆破施工。起爆網(wǎng)絡設計根據(jù)開挖區(qū)巖體地形采用成排布孔形式，導爆索微差分段并聯(lián)起爆網(wǎng)絡，采用波浪形起爆形式。

(2)渠道開挖。城鎮(zhèn)控制爆破區(qū)渠道石方爆破施工，采用沿渠道軸線長2.4m、寬2-4m，分三個臺階，用小孔徑V型掏槽孔爆破開挖(V型掏槽孔垂直于渠道軸線方向)，再向兩側(cè)擴挖，擴挖也采用小孔徑淺孔爆破施工，為后繼渠道石方爆破開挖形成臨空面。其余渠段石方開挖從V型掏槽爆破處開始進行主體爆破開挖施工，主體石方采用大孔徑孔、孔內(nèi)微差和孔外排間微差爆破。渠道右側(cè)采用距開口線6.6m處鉆垂直預裂孔，進行預裂爆破，以減小對房屋爆破振動，預裂孔3孔為一段，渠道兩側(cè)壁預留1.5-2.0m厚的光爆層，進行大孔徑光面爆破施工。

(3)渠道建基面保護層。采用預留保護層開挖的方法，保護層厚度采用工程類比法確定，初選保護層厚度為0.7m左右。在實際施工中保護層厚度應由現(xiàn)場爆破試驗確定。保護層開挖采用水平預裂或一次性爆破保護層的施工方法。

保護層一次爆破開挖技術，孔底需加20cm的柔性墊層，采用鋸末填充。此外，在進行爆破參數(shù)試驗時，間排距、堵塞長度由大向小進行，盡可能得到一組最佳的爆破參數(shù)。緩沖爆破參數(shù)試驗，有兩個臨空面，朝向村莊的抵抗線應大于另一面的抵抗線。這樣最終得到一組松動破碎、爆渣成型、渣堆頂面微小沉降的爆破參數(shù)。

3 結(jié)語

為了達到爆破工程的優(yōu)化合理，設計所采用的爆破參數(shù)也不是一成不變的，要結(jié)合具體的施工和實際情況進行調(diào)整，以求達到最佳控制效果。