張宸

【摘要】大連金普新區(qū)濱海公路與大前線公路交匯處東北側(cè)人工巖質(zhì)邊坡，因巖石表面風(fēng)化嚴(yán)重、基巖裸露、巖體完整性差、坡面穩(wěn)定性不佳，存在發(fā)生滾石、潰坡等地質(zhì)災(zāi)害的隱患。在坡頂作業(yè)平臺空間有限的情況下，先采用淺孔松動控制爆破降坡，為后續(xù)深孔松動控制爆破和大型機(jī)械施工創(chuàng)造足夠的施工平臺條件。為盡量減小對濱海公路的影響，通過分段裝藥、優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)等方式，達(dá)到了復(fù)雜環(huán)境下合理控制爆破振動、塊度和飛石的目的。

【關(guān)鍵詞】邊坡治理;地質(zhì)災(zāi)害;控制爆破;松動爆破

【中圖分類號】TU751.9

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.070

1、工程概況

1.1工程環(huán)境

該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)位于大連金普新區(qū)濱海公路北側(cè)，大前線東側(cè)，坍塌隱患點(diǎn)為人工巖質(zhì)邊坡，因修路切坡形成，坡高2～28m，坡長360m，坡度80°，坡向270°，產(chǎn)狀170°∠45°。邊坡南側(cè)坡底緊鄰濱海公路，公路南側(cè)為海域，西南側(cè)有一工廠，距邊坡最近距離100m;邊坡西側(cè)坡底緊鄰大前線公路，公路西側(cè)為空地。

1.2地質(zhì)特點(diǎn)

所在邊坡出露地層為強(qiáng)-中等風(fēng)化灰?guī)r，局部夾輝綠巖。其中邊坡坡頂部分為厚度約1m的強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，整體為中等風(fēng)化石灰?guī)r，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體完整性差。因巖石風(fēng)化及斷層作用，部分地段巖石破碎，極易引起崩塌和滑落，直接威脅濱海公路過往行人車輛安全。

1.3工程難點(diǎn)

（1）周邊環(huán)境復(fù)雜。針對爆區(qū)存在臨近兩條干線公路和西南側(cè)既有工廠的情況，需嚴(yán)控爆破振動，并做好振動監(jiān)測工作。通過嚴(yán)格控制飛石距離和飛散方向，確保爆破警戒解除之后，兩條公路能夠在短時間內(nèi)順利通行。

（2）邊坡高陡，且邊坡頂部施工平臺空間有限。初期通過淺孔爆破降坡，為潛孔鉆機(jī)、挖掘機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)入平臺提供條件。

（3）爆破作業(yè)點(diǎn)多、工程量較大。為避免交叉重疊作業(yè)，通過連續(xù)循環(huán)作業(yè)方式，保證爆破作業(yè)與開挖裝運(yùn)工作的合理有效進(jìn)行，進(jìn)一步保證施工工期。

2、邊坡治理設(shè)計

由于坡頂作業(yè)平臺寬度只有3～5m，無法滿足大型機(jī)械設(shè)備的施工條件。結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗和現(xiàn)場實際情況，將自坡頂向下5m作為第一臺階，采用淺孔松動控制爆破技術(shù)。待第二臺階形成后，采用深孔松動控制爆破自上而下分層削坡，每層臺階高度約為8m，水平方向根據(jù)濱海公路高程自東向西推進(jìn)。邊坡坡底距濱海公路30m范圍內(nèi)高差較小，為減少爆破振動對濱海公路的影響，使用液壓破碎錘配合挖掘機(jī)輔助開挖，使削坡平面與濱海公路高程一致。

3、爆破方案設(shè)計

3.1淺孔松動控制爆破設(shè)計

3.1.1爆破參數(shù)

為盡可能減小爆破振動對周邊環(huán)境的影響，淺孔松動控制爆破分三層臺階進(jìn)行施工，每層臺階高度H= 2m;因淺孔爆破部分整體臺階高度為5m，分三層臺階，每層2m的分層方式超出整體臺階高度，故不設(shè)超深，每層炮孔深度L= H = 2m。

選用42mm手持式鑿巖機(jī)，取D= 42mm;按臺階高度取最小抵抗線W= （0.4～1.0）H，取W= 1.2m;炮孔方形布置，取炮孔間距a=b=W = 1.2m;選用2#巖石乳化炸藥，根據(jù)巖石破碎機(jī)理和爆破漏斗理論，取單位炸藥消耗量q=0.28kg/m;根據(jù)單個炮孔爆破巖石體積公式確定單孔裝藥量Q=qV=qabH=0.8kg。

3.1.2裝藥結(jié)構(gòu)和起爆網(wǎng)絡(luò)

由于單孔藥量較少，為提升破碎效果，采用第一系列非電毫秒導(dǎo)爆管雷管孔外微差四孔簇連起爆的起爆方式?？變?nèi)裝填Ms8毫秒導(dǎo)爆管雷管，孔外連接使用Ms3毫秒導(dǎo)爆管雷管，排間連接使用Ms5毫秒導(dǎo)爆管雷管。炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.2深孔松動控制爆破設(shè)計

3.2.1爆破參數(shù)

根據(jù)巖石破碎粒徑要求和施工平臺空間，選取鉆孔直徑為D= 115mm的潛孔鉆機(jī);按孔徑倍數(shù)法W = （25～35）D，取最小抵抗線;炮孔三角形布孔，根據(jù)a= mW、b=a·gsin60°確定孔距和排距;根據(jù)孔徑倍數(shù)取填塞長度1=（20～30）D，分層填塞長度取1=1;超深按最小抵抗線確定，取h= （0.15～0.35）W，其中超深遇松軟巖石取較小值，堅硬巖石取大值;孔深L=（H+h）/sina;裝藥量Q=kqabH;單位炸藥消耗量q根據(jù)與巖石堅固系數(shù)f的關(guān)系結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗取值。爆破參數(shù)如表1所示。

3.2.2裝藥結(jié)構(gòu)和起爆網(wǎng)絡(luò)

采用分段裝藥結(jié)構(gòu)，爆破周邊質(zhì)點(diǎn)振動速度將有效降低15%～50%，破碎質(zhì)量提高，塊度均勻，大塊率降低。合理的分段裝藥，在降低壓縮應(yīng)力和爆轟氣體作用于孔壁的初始壓力同時，使其作用時間較連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)有所延長，這既能避免炮孔周邊巖石過度破碎，又能提高炸藥能量有效利用率。為減輕爆破振動、減小大塊率、降低施工成本，采用分段間延期爆破。

用第一系列非電毫秒導(dǎo)爆管內(nèi)、外微差單孔起爆的起爆方式?？變?nèi)裝填Ms7、Ms8毫秒導(dǎo)爆管雷管，孔外連接使用Ms3毫秒導(dǎo)爆管雷管，排間連接使用Ms5毫秒導(dǎo)爆管雷管。炮孔裝藥結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4、爆破監(jiān)測和安全

4.1爆破振動控制

爆區(qū)距離西南側(cè)工廠廠房較近，依據(jù)爆破安全規(guī)程，安全允許質(zhì)點(diǎn)振動速度為3.5～5.0cm/s。對爆破振速進(jìn)行回歸運(yùn)算V=K（Q/R），取K=200;a=1.65;R為爆點(diǎn)距被測保護(hù)建筑物的距離，廠房100m、濱海公路33m、大金線公路40m;Q取最大一起起爆藥量33.6kg。求得工廠廠房、濱海公里、大金線公路的質(zhì)點(diǎn)峰值振速分別為： 0.69cm/s、4.31cm/s、3.14cm/s，均在安全可控范圍內(nèi)。

4.2爆破飛石安全距離

根據(jù)個別飛石安全距離計算公式R=20KnW，爆破作用指數(shù)n=0.75（松動爆破），安全系數(shù)K取1.0，通過計算得R=33.8m，該值小于爆破安全規(guī)程規(guī)定的安全距離。故按照爆破安全規(guī)程要求，確定深孔松動控制爆破安全警戒距離為200m，淺孔松動控制爆破安全警戒距離為300m。

4.3爆破振動監(jiān)測

委托具有相應(yīng)資質(zhì)的獨(dú)立的第三方爆破振動監(jiān)測機(jī)構(gòu)，對地質(zhì)災(zāi)害隱患處理爆破施工期間產(chǎn)生的爆破振動進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。根據(jù)每次爆破監(jiān)測結(jié)果，實時指導(dǎo)現(xiàn)場爆破施工作業(yè)，方便及時調(diào)整爆破設(shè)計參數(shù)，更好的保證爆破施工作業(yè)安全。

依據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，西南側(cè)廠房方向最大振速為0.3235cm/s，濱海公路和大金線公路最大振速為2.3153cm/s，振動主頻均處于10～15Hz之間，根據(jù)爆破安全規(guī)程，現(xiàn)場實測的振動速度水平滿足規(guī)范要求，均在安全可控范圍內(nèi)。

結(jié)語：

（1）通過縮減一次起爆藥量、分段間延期爆破，使爆壓峰值降低、孔內(nèi)壓力作用時間延長，有效降低了爆破震動峰值，從而實現(xiàn)對爆破振動的合理控制。

（2）采用分段裝藥改善爆破塊度分布、降低大塊率、減小裝藥量，有效增加鏟裝運(yùn)輸效率，在有效改善爆破效果、合理控制塊度的同時，進(jìn)一步降低施工綜合成本。

（3）根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇合理的臨空面和抵抗線方向，有效預(yù)防飛石危害。

處理該段危巖邊坡，面對復(fù)雜的周邊環(huán)境，采用先淺孔爆破、再深孔爆破、后液壓機(jī)械破碎的施工方法，成功克服坡頂平臺施工空間有限的不利條件影響，達(dá)到了有效控制爆破振動、破碎塊度和爆破飛石的目的。本次松動控制爆破在邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用，可為日后同類工程提供借鑒參考。

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