王素創(chuàng),周曉光,李昱捷

（湖南鐵軍工程建設(shè)有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410072）

0 引 言

淺孔爆破是指炮孔直徑小于或等于50 mm，深度小于或等于5 m的爆破作業(yè)，淺孔臺(tái)階爆破指的是為了挖運(yùn)施工方便、增加自由面，加強(qiáng)爆破效果而采取的階梯型開挖方式的淺孔爆破，其主要特點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單、施工靈活、工藝簡(jiǎn)單、孔徑孔深小、爆破規(guī)模比較小、爆破振動(dòng)較小、成本相對(duì)較高，主要適用于石方爆破工程量比較小、臺(tái)階高度不大、進(jìn)度要求不快的比較凌亂、復(fù)雜的場(chǎng)地平整、路塹、溝槽及基坑開挖等工程項(xiàng)目。但在實(shí)際工程中，有些石方爆破工程項(xiàng)目臺(tái)階高度雖然不高、可面積比較寬廣、工程量比較大、工期要求比較緊、成本控制比較低、有害效應(yīng)控制要求比較嚴(yán)，很明顯，這些工程項(xiàng)目如果采用淺孔臺(tái)階爆破技術(shù)進(jìn)行施工很難滿足工程項(xiàng)目的要求，為此，根據(jù)工程的需要借鑒和引進(jìn)深孔臺(tái)階爆破技術(shù)進(jìn)行淺孔臺(tái)階爆破作業(yè)，在很大程度上解決了這一難題，采用深孔臺(tái)階爆破的大直徑鉆孔進(jìn)行淺孔臺(tái)階露天石方爆破這一技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。

1 工程概況

邵陽市武岡民用機(jī)場(chǎng)建設(shè)工程凈空處理土石方爆破工程位于機(jī)場(chǎng)南、北端東側(cè)，由于前期機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)建設(shè)高度較低，存在影響飛行安全的視覺死角、盲區(qū)，無法滿足空管人員坐在管制室內(nèi)可以看到全場(chǎng)這一要求，為讓管制員更全面、更及時(shí)掌握和發(fā)現(xiàn)管制區(qū)內(nèi)的一切情況，將所有不安全的情況扼殺在萌芽狀態(tài)，提高機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行效率和容量。因此必須將機(jī)場(chǎng)南區(qū)和北區(qū)山丘采用爆破方法進(jìn)行凈空降基處理，以滿足塔臺(tái)通視的需要。

邵陽市武岡民用機(jī)場(chǎng)建設(shè)工程凈空處理土石方爆破工程分為南端挖方區(qū)（簡(jiǎn)稱南區(qū)）和北端挖方區(qū)兩個(gè)爆破區(qū)域（簡(jiǎn)稱北區(qū)）。

南區(qū)爆破區(qū)域南北長(zhǎng)度最長(zhǎng)為 412.5 m，東西寬度最寬處約140 m，設(shè)計(jì)最大開挖高度為6.18 m,開挖總方量為124156 m3，平均開挖高度為2.6 m。

北區(qū)爆破區(qū)域南北長(zhǎng)度最長(zhǎng)為230 m，東西寬度最寬處約97 m，設(shè)計(jì)最大開挖高度為3.93 m,開挖總方量為47790 m3，平均開挖高度為2.5 m。

該工程為南方的丘陵小石山，巖石出露主要為石灰?guī)r，深灰色中厚-厚層瘤狀含泥灰?guī)r，條紋狀、條帶狀灰?guī)r及粉晶灰?guī)r，f=4～8,局部風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

1.1 周邊環(huán)境

以南區(qū)為例，爆區(qū)北側(cè)邊緣距機(jī)場(chǎng)圍欄最小距離約為25 m，距停機(jī)坪距離約為56 m，爆區(qū)東北側(cè)距塔臺(tái)及管控中心距離約為190 m，距管控中心辦公樓西南角距離約為160 m，距消防站西南角距離約為70 m，距圍欄30 m，爆區(qū)東側(cè)距物資后勤站約為65 m。距圍欄約25 m，爆區(qū)西側(cè)為機(jī)場(chǎng)跑道區(qū)域，每天有數(shù)架飛機(jī)不定時(shí)進(jìn)行起降，爆區(qū)距機(jī)場(chǎng)跑道邊界約為130 m，距圍欄25 m，圍欄與機(jī)場(chǎng)跑道中間地帶為巡場(chǎng)道路、水溝與綠化草地，跑道周邊安裝有各種燈具及驅(qū)鳥器具。爆區(qū)南側(cè)為空曠場(chǎng)地。塔臺(tái)及管控中心內(nèi)有價(jià)值上千萬美元的控制飛機(jī)起降的進(jìn)口貴重精密儀器，爆破區(qū)域周邊環(huán)境非常復(fù)雜（見圖1）。

1.2 工程要求

（1）采取科學(xué)合理的施工方案和有效的安全技術(shù)措施，對(duì)凈空處理土石方進(jìn)行控制爆破挖除。

圖1 爆區(qū)周圍環(huán)境

（2）爆破要保證爆區(qū)周邊環(huán)境安全、設(shè)備安全及爆破作業(yè)人員安全，必須嚴(yán)格控制爆破飛石和爆破振動(dòng)產(chǎn)生的危害。爆破飛石不得進(jìn)入機(jī)場(chǎng)圍欄內(nèi)側(cè)。精確控制爆破藥量；采取有效防護(hù)措施，嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)、爆破飛石對(duì)附近建（構(gòu)）筑物的影響，確保機(jī)場(chǎng)周圍其它建（構(gòu)）筑物的安全。

（3）嚴(yán)格遵守安全規(guī)程，文明、安全施工，確保施工人員和附近人員的安全，確保車輛、機(jī)械設(shè)備不受損壞。爆破施工不得影響機(jī)場(chǎng)正常安全運(yùn)行。

（4）爆破過程中做好周圍安全警戒圍護(hù)工作，禁止無關(guān)人員設(shè)備進(jìn)入警戒范圍。

（5）施工進(jìn)度必須滿足工程工期要求。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)原則與選定方案

（1）待爆破的土石方距離機(jī)場(chǎng)周圍各種建筑物設(shè)施較近，需對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證爆破有害效應(yīng)（個(gè)別飛散物、爆破振動(dòng)）在可控范圍以內(nèi)。

（2）必要時(shí)對(duì)爆破區(qū)域周圍建筑物進(jìn)行被動(dòng)遮擋防護(hù)，并對(duì)爆破孔位上方進(jìn)行加強(qiáng)覆蓋防護(hù)，保證爆破飛石不對(duì)周圍建筑物造成影響。

（3）土方開挖厚度變化較大，現(xiàn)場(chǎng)需針對(duì)實(shí)際情況合理調(diào)整爆破參數(shù)。擬采用大直徑鉆孔淺孔臺(tái)階控制爆破方法，采用多段毫秒延期逐孔起爆技術(shù)進(jìn)行施工。

（4）采用縱向分層分段開挖，每一層先在中部挖出一通道，然后開挖兩側(cè),使每一層有獨(dú)立的出土道路和臨時(shí)排水系統(tǒng)。具體見圖2、圖3。

（5）遵循“多打眼、少裝藥、弱爆破、嚴(yán)防護(hù)、小規(guī)模、多循環(huán)”的爆破原則；采用平面分區(qū)、高程分層、松動(dòng)爆破、逐孔起爆，依據(jù)周圍環(huán)境區(qū)別對(duì)待。水平分層采用淺孔臺(tái)階爆破方法。開挖時(shí)，在靠近機(jī)場(chǎng)圍欄處預(yù)留2～3 m石坎采用液壓破碎錘破除。

（6）土石方需要爆破的地段，進(jìn)行全面調(diào)查，查清爆破所處的位置、地形，有無障礙物等。如空中有纜線，應(yīng)查明其平面位置和高度；還應(yīng)調(diào)查地下有無管線，如果有管線，應(yīng)查明其平面位置和埋設(shè)深度；同時(shí)應(yīng)調(diào)查開挖邊界線外的建筑物結(jié)構(gòu)類型、完好程度、距開挖邊界距離，然后再制定爆破方案，確?？罩欣|線、地下管線和施工區(qū)邊界處建筑物的安全。

圖2 爆區(qū)分層

圖3 爆區(qū)分區(qū)平面

2.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

以3 m高度臺(tái)階為例，炮孔孔徑：D=90 mm；臺(tái)階高度：H=3.0 m；炮孔深度：L=3.5 m；孔距：a=2.0 m；最小抵抗線或排距：W=b=2.0 m；單耗藥量：q=0.25 g/m3（淺孔減弱松動(dòng)爆破單耗可以適當(dāng)降低，根據(jù)巖石現(xiàn)狀進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整）；單孔藥量：QL=3.0 kg；填塞長(zhǎng)度：LT=2.9 m（確保填塞長(zhǎng)度大于1倍抵抗線）；超鉆深度：h1=0.5 m（盡量降低裝藥位置高度）；毫秒延期時(shí)間：Δt=25～50 ms。孔內(nèi)裝填 Φ70 mm 2.0 kg乳化炸藥，單支藥卷長(zhǎng)度約40 cm。

根據(jù)巖石性質(zhì)和工程要求，為獲得良好的爆破效果，須合理地確定布孔方式、孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、裝填長(zhǎng)度、起爆方法、起爆順序和單位炸藥消耗量等參數(shù)。

孔徑采用履帶式潛孔鉆機(jī)鉆鑿直徑 90 mm的炮孔，垂直鉆孔，孔網(wǎng)采用梅花形布孔，巖石自由面方向如圖3所示。

2.3 起爆網(wǎng)路

本工程爆破的起爆順序擬采用逐孔起爆?？紤]到雜散電流對(duì)爆破安全的不利影響，本方案選用非電導(dǎo)爆管雷管，傳爆雷管選取段別較低的雷管，孔內(nèi)起爆雷管選取段別較高的雷管。布置3排炮孔時(shí)，逐孔起爆線路連接如圖4所示。

圖4 起爆網(wǎng)路連接

3 爆破安全控制與施工

爆破危害主要有爆破地震、爆破飛石、空氣沖擊波和炮煙。機(jī)場(chǎng)爆區(qū)周圍的環(huán)境比較復(fù)雜，安全設(shè)計(jì)是重點(diǎn)。

3.1 爆破振動(dòng)控制

按照爆破安全規(guī)程（GB6722-2014）的規(guī)定，根據(jù)周邊環(huán)境分析，該區(qū)段重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象為機(jī)場(chǎng)各種用房。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）要求，為一般民用建筑安全地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度保守值為2.0 cm/s；考慮到機(jī)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施儀器比較精密，振動(dòng)要求高等特點(diǎn)，塔臺(tái)控制中心、控制中心辦公樓和航站樓地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度允許值取0.5 cm/s。依據(jù)地形及周圍地質(zhì)條件K取值200，α取1.7。不同距離上的保護(hù)對(duì)象爆破振動(dòng)計(jì)算結(jié)果見表1。

采用逐孔毫秒延期起爆網(wǎng)路，嚴(yán)格控制單段最大起爆藥量，在爆破實(shí)施前進(jìn)行試爆，加強(qiáng)重點(diǎn)部位的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)震動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整爆破參數(shù)。

3.2 爆破飛石及防護(hù)

爆破無防護(hù)條件下個(gè)別飛石的最大飛散距離按庫圖佐夫經(jīng)驗(yàn)公式：

式中，S為無覆蓋條件下的爆破飛石的水平拋距，m；k為安全系數(shù)，通常取70；q為炸藥單耗，kg/m3。

經(jīng)計(jì)算得：大直徑鉆孔淺孔臺(tái)階爆破：S=70×0.250.58=31.3 m。

表1 爆破振動(dòng)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)無防護(hù)條件下個(gè)別飛石最大飛散距離估算結(jié)果以及周邊環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際情況，對(duì)爆破飛石將采取預(yù)防技術(shù)措施, 加強(qiáng)防護(hù)，以減少飛散距離。

（1）加強(qiáng)填塞管理。第一確保填塞長(zhǎng)度大于1.0倍底盤抵抗線長(zhǎng)度；裝藥時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注填塞長(zhǎng)度，保證填塞長(zhǎng)度足夠。第二確保填塞質(zhì)量，填塞炮孔的炮泥中不得混有石塊和易燃材料，有水炮孔采用砂礫材料進(jìn)行填塞；填塞作業(yè)避免夾扁、擠壓和拉扯導(dǎo)爆管。

（2）做好覆蓋防護(hù)。主要是對(duì)每個(gè)炮孔孔口用沙袋或土袋進(jìn)行覆壓，對(duì)爆區(qū)用炮被進(jìn)行外部包裹防護(hù)，確保飛石控制在25 m范圍內(nèi)。爆破防護(hù)見圖5。

圖5 爆破防護(hù)

3 工程實(shí)踐及實(shí)際效果

該工程項(xiàng)目于2017年12月28日上午進(jìn)行試爆，試爆對(duì)2 m臺(tái)階和3 m臺(tái)階分別進(jìn)行，起爆后只聽見一聲悶響，巖石拋而不飛，向上拋出高度不到5 m，用挖掘機(jī)清開后，巖石比較碎裂，塊度較小，易于鏟裝和運(yùn)輸，覆蓋材料清理后可用于下一爆破循環(huán)。對(duì)塔臺(tái)和控制中心進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，爆破振動(dòng)成果顯示分別為0.1 cm/s和0.11 cm/s，爆破振動(dòng)明顯小于爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)，受到機(jī)場(chǎng)業(yè)主和當(dāng)?shù)毓驳暮迷u(píng)，目前，該工程施工進(jìn)展順利，每月完成爆破量近3萬方，施工進(jìn)度完全滿足合同要求。

4 結(jié) 論

通過工程實(shí)踐證明，大直徑鉆孔淺孔臺(tái)階爆破技術(shù)和常見淺孔臺(tái)階爆破相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于鉆孔直徑比較大，孔網(wǎng)參數(shù)比較大，單孔落石量比較大，鉆孔效率高，施工簡(jiǎn)單，施工整體效率比較高；

（2）藥柱直徑較大，孔內(nèi)裝填同樣重量的炸藥時(shí)，藥柱高度明顯降低，填塞長(zhǎng)度較長(zhǎng)，對(duì)于爆破飛石的控制起到較大的作用，對(duì)安全更有利；

（3）由于整體工效較高，降低了工程成本。特別適用于臺(tái)階較小、面積較廣、工程量較大、工期較緊、安全要求較高的巖土爆破工程項(xiàng)目。