楊宏勝

（中國水電建設(shè)集團十五工程局有限公司,陜西 西安 710065）

1 工程簡介

1.1 工程概況

210國道安塞過境隧道群及引線工程起點位于東營超限檢測站南側(cè)順接既有舊路,整體呈由北向南走向,全長12.81 km。牛頭疙瘩隧道全長1515 m,隧道出口樁號為K5+040,距出口約40 m位置處路基段K5+081~K5+144設(shè)計為路塹開挖?，F(xiàn)場地質(zhì)條件主要為下部以粉質(zhì)砂巖為主,上部為風積黃土層覆蓋,植被較差。由設(shè)計施工圖紙,路基高程為1112.94 m,路基右側(cè)邊坡按照設(shè)計坡比1∶0.5放坡,每高差6 m、8 m預留寬度3 m平臺,開挖頂高程1193 m,最大開挖高度約78 m。其中,土石分界線高程約為1161 m,下部48 m為石質(zhì)邊坡,擬采取人工、機械鉆爆方法進行開挖。

1.2 爆破對象及開挖方法

計劃爆破對象為210 國道安塞過境隧道群及引線工程路基段K5+081~K5+144段約63 m范圍的路基邊坡開挖施工。設(shè)計開挖高度8 m,采用鉆爆法開挖。鉆爆法主要采用預裂爆破與梯段爆破相結(jié)合的方法,CM351 型潛孔鉆鉆孔,毫秒微差起爆網(wǎng)路。

2 爆破區(qū)周圍的環(huán)境情況

本次石方明挖爆破區(qū)位于馬家溝上游支溝內(nèi)。路線設(shè)計沿支溝原始地形斜向布置,兩側(cè)巖石路基邊坡按照8m分級開挖,設(shè)計坡比1∶0.5。本次爆破設(shè)計主要針對牛頭疙瘩隧道出口位置路基一級邊坡石方開挖爆破施工。

（1）隧道出口位于爆破區(qū)北偏西35°方向,出口處有500 kV·A變壓器一座,距離爆破區(qū)中心距離約100 m；邊緣最近距離不足40 m。

（2）爆破區(qū)西北方向有國家電網(wǎng)950專線一道,440 m位置處設(shè)有高壓塔一座,垂直高差125 m。

（3）爆破區(qū)西南45°方向有長慶35 kV專線一道,310 m位置設(shè)高壓塔一座,垂直高差135 m。

（4）爆區(qū)正面方向有10 kV隧道輸電線路一道,最近距離約35m。

（5）爆區(qū)東南45°方向有天然氣管道靖西一線、二線管道兩處,距離爆破區(qū)415 m。

3 爆破施工方案

為確保210 國道安塞過境隧道群及引線工程K5+081~K5+144段路基開挖邊坡平順、整齊、穩(wěn)定,有效地控制爆破效應和確保安全,并能使爆破效果滿足機械化開挖作業(yè)要求,確定開挖爆破方式為：根據(jù)設(shè)計體型臺階布置和分層高度,采取多級臺階分段開挖,采用預裂爆破梯段開挖。

K5+081~K5+144 段爆破區(qū)沿路基方向長度63 m,開挖高度8 m,平臺面積約800 m2,開挖量約6500 m3。

石方邊坡采用預裂爆破,CM351型潛孔鉆進行造孔,主爆區(qū)采用毫秒延時爆破網(wǎng)絡(luò)。開挖料無法直接挖裝運輸?shù)?采用反鏟直接向下方甩料,下方道路堆料飽和后及時利用50 t裝載機和20 t自卸汽車裝運輸至下游填溝內(nèi)。反鏟甩料過程中,在K5+040、K5+300 處道路安排專人進行道路警戒,確保施工安全。

4 爆破設(shè)計

4.1 爆破參數(shù)選擇

根據(jù)本工程開挖區(qū)域地質(zhì)情況,設(shè)計初選爆破單耗為q=0.31 kg/m3。

（1）爆破臺階高度

根據(jù)爆區(qū)寬度和設(shè)計開挖深度,規(guī)劃本次爆破臺階高度H=8 m。

（2）炮孔直徑

采用CM351鉆機造孔,炮孔直徑D=90 mm。

（3）底盤抵抗線

底盤抵抗線W底=（0.6~0.9）H；結(jié)合現(xiàn)場實際,W底=5 m。

（4）孔距

預裂孔孔距a預=（8~12）D,孔距取0.9 m；主爆孔、緩沖孔孔距,取a主=3 m。

（5）排距

排距b=a×sin60°=3×0.866=2.56 m,本次取3 m。

（6）超鉆深度

超鉆深度h=（0.15~0.35）W底,h=0.75 m~1.75 m,本次取1.5 m。

（7）孔深

孔深h主=H+h=8+1.5=9.5 m

孔深h預=（H+h）/sina=（8+1.5）/sin63°=10.62 m

孔深h緩=（H+h）/sinb=（8+1.5）/sin77°=9.7 m

（8）填塞長度

填塞長度（主爆孔、緩沖孔）L1=（0.7~0.8）W1=3.5 m~4.0 m,本次取3.5 m；填塞長度（預裂孔）,本次取2 m。

（9）裝藥長度

裝藥長度L預=10.62-2=8.62 m

裝藥長度L主=9.5-3.5=6 m

裝藥長度L緩=9.7-3.5=6.2 m

（10）單孔裝藥量

Q預裂=q×L2=10.62 m×305 g/m=3.2 kg

Q主爆（外排）=q×a×W底×H=0.31×3×5×8=37.2 kg

Q主爆（內(nèi)排）=k×q×a×b×H=1.1×0.31×3×3×8=24.55 kg

Q主爆（緩沖孔）=k×q×a×b×H=1.1×0.31×3×3.5×8=28.64 kg

4.2 爆破參數(shù)及成果表

4.3 爆破器材

塑料導爆管、導爆索、普通毫秒延時導爆管雷管、2#巖石乳化炸藥,結(jié)合本工程實際情況,工地炸藥庫存儲φ32 mm藥卷乳化炸藥,主爆孔、緩沖爆破孔裝藥可按照需要,預裂孔采用竹板將藥卷捆綁固定形成間隔裝藥結(jié)構(gòu)。

4.4 炮孔布置

（1）根據(jù)設(shè)計圖紙,K5+081~K5+144 開挖區(qū)采用周邊預裂,大面采用毫秒延時爆破網(wǎng)絡(luò),主爆區(qū)與預裂孔之間布置一排緩沖孔。主爆孔、緩沖孔、預裂孔均使用CM351 履帶式潛孔鉆造孔,孔徑Φ90 mm。

圖1 炮孔平面布置圖

（2）梯段爆破區(qū)域長度63 m,最大寬度14 m,共布置預裂孔一排69 個,緩沖孔一排19個,主爆孔兩排共34 個。

（3）預裂孔裝藥結(jié)構(gòu)采用竹片串狀非連續(xù)裝藥,底部兩根一捆即400 g加強藥包,上部間隔40 cm固定一根即200 g,以達到間隔裝藥的效果。藥卷直徑32 mm,堵塞長度2 m,堵塞段采用黃泥,導爆索貫穿全孔,竹片固定。

圖2 預裂孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

（4）主爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)采用連續(xù)裝藥,使用32 mm乳化炸藥每五根即1 kg一捆,裝藥長度6 m。裝藥前將藥皮劃開,保證炮孔裝藥密實。非裝藥部分進行堵塞,堵塞長度3.5 m,堵塞段采用黃泥堵塞,非堵塞段采用空氣層。

圖3 主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

4.5 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

本工程梯段爆破起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電毫秒延時起爆網(wǎng)絡(luò),電起爆。爆破設(shè)計主爆孔、緩沖孔采用MS3、MS5、MS7非電毫秒雷管孔內(nèi)延時爆破,孔間采用MS1非電毫秒雷管串聯(lián),排間采用MS1 段非電毫秒雷管連接。為增加爆破網(wǎng)絡(luò)起爆質(zhì)量,必要時孔內(nèi)采用雙發(fā)雷管,雷管腳線10 m~12 m。

爆破裝藥時,主炮孔采用連續(xù)裝藥,預裂孔采用導爆索并聯(lián)Φ32 乳化炸藥間隔不耦合裝藥。主爆孔分外排、內(nèi)排兩種形式。根據(jù)爆破手冊,外排裝藥量受底盤抵抗線影響,單孔裝藥量較內(nèi)排增加以保證爆破效果。

本次爆破網(wǎng)絡(luò)自外向內(nèi)單排一響,爆破總藥量為Q=16×37.2+18×22.4+19×28.64+69×3.2=1763 kg。

圖4 梯段爆破起爆網(wǎng)絡(luò)圖

圖5 主炮孔裝藥布置圖

5 爆破安全允許距離

5.1 爆破振動安全距離計算

本工程爆破振動主要保護對象為交通隧道、天然氣管道兩項重要設(shè)施。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》,爆破振動速度,按照下式計算：

式中：Q為炸藥量,延時爆破為最大單段藥量,kg,取69個預裂孔總裝藥量220.8 kg；R為計算點到爆源的距離,m；爆區(qū)距離交通隧道口最近距離約65 m,距天然氣管道415 m；K、a為系數(shù)和衰減指數(shù),本工程K取軟巖石250,a取軟巖石1.8。

經(jīng)計算：V隧道=3.48 cm/s,V隧道=0.124 cm/s（可忽略）。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014）13.2.2表2.7的規(guī)定,保護對象取露天深孔爆破（f=10 Hz~50 Hz）交通隧道安全允許振動速度V=12 cm/s~15 cm/s。經(jīng)核算V=3.48 cm/s遠遠小于12 cm/s,故爆破交通隧道是安全的。

表2 初擬梯段爆破參數(shù)表

5.2 爆破沖擊波安全允許距離計算

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》,爆破振動安全距離,按照下式計算：

式中：Rk為空氣沖擊波對掩體內(nèi)人員的最小允許距離,m；Q為毫秒延時爆破為總藥量,kg。

根據(jù)爆破設(shè)計,Q=220.8 kg,經(jīng)計算得Rk=151 m。

因此,爆破人員避炮安全距離選取200 m,大于爆破沖擊波影響距離。

5.3 個別飛石安全允許距離

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014）13.6表10 個別飛散物對人員的安全允許距離,深空臺階爆破最小安全允許距離不小于200 m。由13.7 表11 外部電源與電爆網(wǎng)絡(luò)的安全允許距離,爆區(qū)高壓線的安全允許距離10 kV為50 m。

表1 初擬預裂爆破參數(shù)表

6 石方明挖方法

6.1 測量放線

測量放線依據(jù)批準的鉆爆設(shè)計進行,由測量技術(shù)人員使用全站儀精確測放鉆孔孔位和方向控制點（距離盡量大于10 m）。放點時,依據(jù)測放的孔位,現(xiàn)場技術(shù)員用水準儀測量各點位高程,逐孔編號按照設(shè)計要求控制深度和角度。

6.2 鉆孔

依據(jù)爆破設(shè)計中的孔深、傾角、方位、孔編號及設(shè)計參數(shù),精確對中開鉆孔位。開鉆時采用低風壓、低鉆速,鉆進入巖0.5 m時,停鉆再次由鉆工、現(xiàn)場技術(shù)員復核鉆桿傾角和方向,質(zhì)量監(jiān)督檢測站、現(xiàn)場跟班人員復核無誤后繼續(xù)正常壓力鉆進,防止鉆壓過大造成飄孔,若有偏差,則采用自制坡度尺或量角器糾偏調(diào)整。

6.3 裝藥

現(xiàn)場裝藥前由安全員和技術(shù)員聯(lián)合驗收到場火工材料數(shù)量、品種,并在爆破器材領(lǐng)用單上如實簽寫到場火工材料數(shù)量、品種,并簽名。裝藥前技術(shù)員、鉆工拿開孔口堵塞物并進行孔深檢測,期間需防止孔口周圍巖粉、巖塊等掉入孔內(nèi),否則在裝藥前要進行清孔處理或掃孔處理。主爆孔由具體裝藥人員根據(jù)爆破設(shè)計,控制操作裝藥車裝藥,保證裝藥符合設(shè)計要求,預裂孔串狀間隔裝藥,藥卷凈間距用鋼卷尺測量,使藥卷均勻的分布在竹片上,并使竹片貼靠在保留巖石面一側(cè)。裝藥時采用測尺控制裝藥長度和封堵長度。

6.4 封堵、聯(lián)網(wǎng)

按監(jiān)理工程師審核的爆破設(shè)計,封堵人員用粘土等封堵爆破孔并分層搗實,預裂孔先用紙或編織袋塞堵,再用巖粉堵塞不需搗實。

6.5 爆破

在進行爆破前30 min,確保警戒區(qū)人員和設(shè)備能夠及時撤離施工現(xiàn)場,現(xiàn)場安全員要及時做好準備工作,確認現(xiàn)場完全撤離到安全范圍后,方可起爆。

6.6 安全處理

爆破完畢后,由開挖施工隊帶領(lǐng)炮工進入爆破區(qū)進行安全檢查,確認無啞炮、瞎炮和拒爆等現(xiàn)象后方可解除警戒,允許施工人員和設(shè)備進入施工現(xiàn)場；若發(fā)現(xiàn)存在上述現(xiàn)象,及時通知安全文明辦、監(jiān)理工程師,確定處理措施進行處理。

6.7 出渣

采用1.2 m3液壓挖掘機配20 t自卸汽車拉運至設(shè)計填溝內(nèi)。

7 安全技術(shù)及防護措施

（1）通過現(xiàn)場實踐多次驗證采用微差爆破比齊發(fā)爆破平均降震率達到50%,因此,微差段數(shù)層次越多使得降震效果更佳。

（2）確保預裂爆破梯段開挖的質(zhì)量,關(guān)鍵是要精確地計算出爆破參數(shù),孔網(wǎng)距,炸藥單耗,單孔裝藥量等參數(shù)。

（3）為確保炮孔的堵塞質(zhì)量和堵塞長度能達到要求,堵塞材料要達到規(guī)定范圍,而且要確保堵塞物中不能夾帶小石塊、碎石和雜物等。

（4）進行爆破施工時,要及時做好安全警戒,及時將人員撤離到300 m以外的安全范圍內(nèi)。

8 環(huán)境保護措施

（1）對進場人員加強環(huán)境保護意識,對生活垃圾、進場施工機械、進場材料停放、堆存要集中規(guī)劃堆放整齊,爭創(chuàng)文明工地。

（2）完工后,對施工車輛做到清洗干凈做好保養(yǎng)后停放在指定停車位置,對建筑材料進行掛牌標識并堆放有序,對易燃、易爆的及有毒有害的材料,按照垃圾分類進行存放和處置。