趙東波 陳懷宇

(1.溫嶺市隧道工程有限公司 浙江臺(tái)州 317500； 2.中鋼集團(tuán)武漢安全環(huán)保研究院有限公司 武漢 430081)

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，城市大面積的房基開挖遇到巖層，采用爆破法開挖是快速、經(jīng)濟(jì)的最佳方案。過去對(duì)于巖石開挖深度<5 m或爆區(qū)周邊環(huán)境復(fù)雜的區(qū)塊，基本沿用傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)淺孔爆破法或靜態(tài)破碎法開挖。城鎮(zhèn)淺孔爆破的主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)、靈活，爆破振動(dòng)便于控制，但其勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工環(huán)境惡劣、進(jìn)度慢、成本高、飛石難于控制；靜態(tài)破碎法雖不會(huì)產(chǎn)生爆破振動(dòng)和飛石的危害，但存在鉆孔量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、施工環(huán)境惡劣、效率較低、成本更高等突出問題[1]。因此，在工程量大、工期緊的情況下，二者都難以達(dá)到預(yù)期目的。隨著大孔徑鉆孔機(jī)械不斷更新發(fā)展和廣泛應(yīng)用，鉆孔速度更快，成本不斷降低，每米鉆孔價(jià)格與小直徑鉆孔價(jià)格相當(dāng)，但其鉆孔速度是小直徑孔的5～6倍，爆破效率提高10倍以上。大孔徑淺孔控制爆破，炸藥集中裝在炮孔底部，其炮孔裝藥系數(shù)K僅為0.1～0.3，若采取合理的爆破參數(shù)和炮孔裝藥系數(shù)，加之進(jìn)行適當(dāng)?shù)母采w防護(hù)，其爆破飛石比城鎮(zhèn)淺孔爆破更易控制[2]。因此，大孔徑淺孔控制爆破將越來越顯出它的優(yōu)勢(shì)，將越來越多地替代傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)淺孔爆破。

1 大孔徑淺孔控制爆破設(shè)計(jì)原則

(1)采用液壓收塵式潛孔鉆機(jī)，炮孔超深h=(0.15～0.25)H(H為開挖深度)，并確?？椎自谕凰矫嫔?。

(2)根據(jù)地形高差選擇合理的孔網(wǎng)參數(shù)，選擇與地質(zhì)條件相匹配的炸藥單耗，對(duì)不同炮孔深度嚴(yán)格控制裝藥系數(shù)K的最大值。

(3)采取必要的防護(hù)和降振措施，確保高效、安全、環(huán)保，并滿足工程進(jìn)度要求[3]。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某市區(qū)12萬m3石方需開挖，巖石為微風(fēng)化花崗巖及凝灰?guī)r，開挖厚度<5 m，要求在學(xué)校暑假期間完成，擬采用爆破開挖。爆區(qū)周邊環(huán)境十分復(fù)雜，爆區(qū)北側(cè)40 m處為共和小學(xué)教學(xué)樓，100 m處為社區(qū)衛(wèi)生站；東側(cè)30 m處為居民樓房，東南側(cè)60 m處為居民樓房；南側(cè)60 m處為古摩崖石刻，石刻背后為密集居民樓房；西南側(cè)30 m處為居民樓房，50 m處為便民服務(wù)中心；西側(cè)約30 m處為古戲臺(tái)，詳見圖1。

圖1 爆區(qū)周圍環(huán)境平面示意

2.2 爆破方案確定

本工程若采用傳統(tǒng)城鎮(zhèn)淺孔爆破法施工，需投入數(shù)十臺(tái)小型鑿巖機(jī)，且鉆孔人員多、難度大、成孔率低、工效低、成本高，機(jī)械噪聲、粉塵對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，工期難于保證[4]。為了滿足工期和環(huán)保要求，根據(jù)爆區(qū)周邊環(huán)境情況，距離被保護(hù)對(duì)象60 m內(nèi)的區(qū)塊采用機(jī)械鑿除開挖，60 m外的區(qū)塊采用大孔徑淺孔控制爆破法施工。

2.3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

(1)選擇鉆孔直徑為φ90 mm。

(2)炮孔直徑、炮孔深度、裝藥系數(shù)之間必須嚴(yán)格匹配；要求裝藥系數(shù)≤0.3，且隨著炮孔深度減小，裝藥系數(shù)也減小。

(3)嚴(yán)格控制炮孔填塞長度L2和填塞質(zhì)量，滿足L2≥(25～30)D和L2≥1.2b(W)。其中，D為炮孔直徑，mm；b為炮孔排距，m；W為最小抵抗線，m；L2為填塞長度，m。

(4)大孔徑淺孔控制爆破用于平基或負(fù)挖時(shí)，炸藥單耗q可比露天臺(tái)階爆破單耗增加15%～20%，爆破參數(shù)設(shè)計(jì)見表1所示。

表1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

圖2 逐孔起爆導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路

(5)起爆網(wǎng)路：采用孔內(nèi)裝入2發(fā)MS10導(dǎo)爆管雷管，孔間采用MS3導(dǎo)爆管雷管搭接延期，排間采用MS5導(dǎo)爆管雷管接力延期，形成MS導(dǎo)爆管雷管孔內(nèi)與地表延時(shí)相結(jié)合的逐孔起爆網(wǎng)路，見圖2所示。

(6)爆破振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)：①對(duì)教學(xué)樓、社區(qū)衛(wèi)生站、居民樓房、便民服務(wù)中心樓房，按V≤1.0 cm/s；②對(duì)古摩崖石刻、古戲臺(tái)，按V≤0.5 cm/s。

2.4爆破效果

按上述爆破參數(shù)進(jìn)行施工，采用耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，孔口壓沙(土)袋，再在其上覆蓋專用炮被，爆破時(shí)最遠(yuǎn)個(gè)別飛石距離不超過20 m。

經(jīng)各方緊密配合，采用環(huán)保的收塵式液壓鉆機(jī)鑿孔，12萬m3巖石在50 d內(nèi)完成了爆破作業(yè)，爆破有害效應(yīng)均控制在允許范圍內(nèi)。

爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。本工程地質(zhì)條件下K與α取值與測(cè)試數(shù)據(jù)基本吻合，實(shí)際爆破振動(dòng)速度均在本設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

表2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

3 裝藥結(jié)構(gòu)不同的爆破飛石距離對(duì)比

(1)本文在單耗、孔徑、排距及防護(hù)方式相同的情況下，分別采用耦合和不耦合兩種裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)比裝藥系數(shù)K，如表3所示。

表3 耦合裝藥與不耦合裝藥結(jié)構(gòu)的裝藥系數(shù)

(2)通過對(duì)兩種裝藥結(jié)構(gòu)爆破產(chǎn)生的飛石距離測(cè)量，耦合裝藥結(jié)構(gòu)爆破飛石距離最遠(yuǎn)均不超過20 m，不耦合裝藥結(jié)構(gòu)爆破飛石距離最遠(yuǎn)達(dá)80 m。說明不耦合裝藥結(jié)構(gòu)爆破產(chǎn)生的飛石距離遠(yuǎn)大于耦合裝藥，這主要是在單孔裝藥量相同的情況下，耦合裝藥結(jié)構(gòu)的裝藥長度明顯減小，而填塞長度則增加，這是耦合裝藥爆破飛石距離比較小的根本原因，如表4所示。

表4 爆破飛石距離對(duì)比

4 結(jié)論

(1)在城市內(nèi)堅(jiān)硬巖石采用大孔徑淺孔控制爆破，不同孔徑及不同孔深與裝藥系數(shù)K存在合理的比例關(guān)系；為了有效減小飛石距離，隨著孔徑的增加或孔深減小，裝藥系數(shù)應(yīng)隨之減小。

(2)耦合裝藥結(jié)構(gòu)在保證單孔裝藥量的同時(shí)有效增加了填塞長度，可有效減少飛石距離。

(3)大孔徑淺孔爆破法可大幅度提高工作效率，縮短工期，節(jié)約成本，同時(shí)還能改善工作條件，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，減少環(huán)境污染。

(4)對(duì)于其他大直徑炮孔，在今后的實(shí)踐中應(yīng)進(jìn)一步試驗(yàn)，優(yōu)化爆破參數(shù)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。