梁宏彥

（中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司，西安 710000）

1 深孔臺(tái)階爆破技術(shù)概述

高邊坡路塹開挖中，表層覆蓋土方開挖揭示后，部分地段出現(xiàn)大面積的巖溶發(fā)育帶，出現(xiàn)大面積的石筍、石笌，孤石之間淤泥狀黏土填充。在開挖施工中，由于巖溶發(fā)育地帶石筍、石笌及填充物的軟弱程度不同，爆破受力不均勻，出現(xiàn)沖底漏氣現(xiàn)象，易產(chǎn)生飛石。對(duì)于個(gè)別將淤泥狀泥土清理完后的獨(dú)立孤石機(jī)械無(wú)法進(jìn)入地段采用人工鉆孔爆破進(jìn)行，對(duì)于大面積的孤石采用控制爆破的方式，解決了爆破效果差，易飛石的難題。

2 工程概況

渝懷鐵路懷化西編組站工程位于湖南省懷化市經(jīng)開區(qū)黃家山村與李公灣村，高邊坡地質(zhì)較發(fā)育、巖性變化較大、層狀節(jié)理裂隙發(fā)育，局部溶蝕較強(qiáng)烈。編組站超高路塹邊坡位于GDK1+125～GDK2+362 段，該邊坡共14 級(jí)，垂直最大高度124 m，縱向長(zhǎng)度約1 235 m，開挖面積約48 萬(wàn)m2，開挖土石方約1 900 萬(wàn)m3，單體工程規(guī)模、設(shè)計(jì)施工難度罕見(jiàn)。由于高邊坡地質(zhì)條件復(fù)雜，石方爆破臨近派出所、物流園建筑物，周邊爆破環(huán)境復(fù)雜，高路塹開挖中石方爆破成為工程建設(shè)的突出問(wèn)題之一，尤其在接觸帶附近巖溶發(fā)育，灰?guī)r面起伏大，巖溶發(fā)育地區(qū)爆破受力不均勻、出現(xiàn)沖底漏氣等重大爆破施工難題。在綜合考慮工程實(shí)際情況后，提出了喀斯特巖溶地質(zhì)石方深孔臺(tái)階爆破的施工方案。

深孔臺(tái)階爆破是按爆破設(shè)計(jì)方案布置炮孔，然后裝入藥包，運(yùn)用微差爆破技術(shù)，控制相鄰炮孔間距和排間距，按照預(yù)定順序和時(shí)間起爆的作業(yè)方式。爆破過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力波會(huì)使孔之間的巖石發(fā)生強(qiáng)烈的變形，隨著起爆氣體的擴(kuò)散，爆破后的孔內(nèi)壓力急劇下降，作用力急劇減弱。每次爆破都要有針對(duì)性、可操作的爆破設(shè)計(jì)，根據(jù)具體情況確定爆破范圍、臺(tái)階高度、孔距、排距、孔深、單孔裝藥量、總裝藥量、爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、堵塞長(zhǎng)度、爆破施工組織和安全注意事項(xiàng)等。采用深孔臺(tái)階爆破技術(shù)能減小開挖振動(dòng)對(duì)巖體及成型邊坡的影響和破壞，提高了邊坡的穩(wěn)定性和施工質(zhì)量。該技術(shù)具有以下特點(diǎn)。

1）工藝成熟，安全可靠。對(duì)隔振孔、孔底空氣間隔層等各種減振措施及其效果進(jìn)行研究，進(jìn)一步降低有害效應(yīng)對(duì)周邊建筑物的影響。

2）優(yōu)化參數(shù)，方案簡(jiǎn)單。提出了喀斯特石筍、石笌及中間存在淤泥狀填充物地段的人工量測(cè)鉆孔松動(dòng)爆破加分層機(jī)械破碎的施工方法。

3）施工針對(duì)性強(qiáng)。通過(guò)對(duì)巖層軟弱夾層區(qū)域鉆孔過(guò)程地質(zhì)進(jìn)行記錄分析，采用細(xì)粒土等填塞，能有效控制軟弱地段能量擴(kuò)散出現(xiàn)飛石。

4）優(yōu)化施工，降低成本。提高機(jī)械化作業(yè)程度，有效控制爆破的塌散方向、范圍率，提高石方挖裝效率。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

高邊坡石方路塹爆破施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 爆破工藝流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 高邊坡石方深孔爆破施工參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)文件所提供的的地形、地貌，地質(zhì)條件，巖石結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)及設(shè)計(jì)爆破書，對(duì)高邊坡石方深孔爆破參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化的爆破參數(shù)如表1 所示。

表1 高邊坡石方深孔爆破參數(shù)

3.2.2 鉆孔作業(yè)

鉆孔作業(yè)前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行詳細(xì)交底，根據(jù)交底進(jìn)行放樣。布孔時(shí)要精確定位前排孔爆破抵抗線，防止前排孔抵抗線偏大或過(guò)小，孔口距離塹頂距離不得小于1 m。施工中注意控制孔距與排距，嚴(yán)格爆破按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，對(duì)于前排鉆孔注意抵抗線的布置，防止因抵抗線過(guò)小，在邊緣施工時(shí)鉆機(jī)停放不安全，布孔根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采用梅花形或矩形。圖2 為炮孔布置示意圖。

圖2 炮孔布置示意圖（單位：m）

爆破鉆孔的原則如下：

1）周邊孔在斷面輪廓線上開孔，周邊孔與掏槽孔的孔位偏差不大于5 cm，其他炮孔孔位偏差不大于10 cm；

2）炮孔孔徑、孔深及孔斜應(yīng)滿足爆破設(shè)計(jì)規(guī)定；

3）施工時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)的排距及孔距鉆孔，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)方案布孔、鉆孔施工；

4）嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工，及時(shí)進(jìn)行清理孔口周圍存在的各類散落石頭、各類雜填土，以免鉆孔后掉入孔內(nèi)堵塞；

5）對(duì)于檢查不合格的炮孔，在周圍進(jìn)行補(bǔ)鉆，由爆破技術(shù)人員檢查后才能進(jìn)行下步施工。

3.2.3 裝藥

爆破器材采用專用運(yùn)輸車輛進(jìn)行運(yùn)輸，安排專人對(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的爆破器材進(jìn)行清點(diǎn)、檢查，對(duì)爆破器材的型號(hào)、數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)的登記核實(shí)，采用目視的方法檢查非電毫秒管是否有缺陷等，必要時(shí)對(duì)爆破器材進(jìn)行試爆。采用目視的方法檢查非電毫秒管是否存在缺陷，必要時(shí)要對(duì)爆破器材進(jìn)行試爆，確保爆破器材合格。

當(dāng)爆破區(qū)距需要保護(hù)的構(gòu)筑物等設(shè)施較近時(shí),需要考慮爆破地震波對(duì)建筑物和設(shè)施的影響。根據(jù)GB 6722—2014《爆破安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大振動(dòng)速度計(jì)算公式，計(jì)算安全距離和最大一段裝藥量，從而推算出一次起爆或微差爆破單段允許最大起爆炸藥量。根據(jù)被保護(hù)對(duì)象的安全閾值最大一段裝藥量進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)炮孔裝藥的數(shù)量及段位，在裝藥前由爆破技術(shù)人員對(duì)炮孔進(jìn)行檢查，確認(rèn)合格后按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行裝藥，裝藥過(guò)程中由專人進(jìn)行檢查記錄[2]。

3.2.4 堵塞

炮孔的堵塞材料可以用炮泥或者鉆孔的巖粉。根據(jù)爆破的設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格按照方案進(jìn)行炮孔的堵塞，此過(guò)程中確實(shí)需要調(diào)整或改變?cè)O(shè)計(jì)的，對(duì)于設(shè)計(jì)方案由爆破技術(shù)人員重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保堵塞準(zhǔn)確，施工過(guò)程中應(yīng)確保堵塞位置準(zhǔn)確，堵塞材料密室，堵塞過(guò)程中不能損壞導(dǎo)爆管，確保導(dǎo)爆管不被砸傷、損壞及發(fā)生變形，炮孔堵塞時(shí)爆破的重要環(huán)節(jié)，嚴(yán)禁擅自改變方案。

3.2.5 爆破網(wǎng)路敷設(shè)

爆破前應(yīng)該對(duì)爆破網(wǎng)路進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好后嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行網(wǎng)路連接及敷設(shè)，對(duì)于爆破網(wǎng)路中各段的裝藥量嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，防止出現(xiàn)網(wǎng)路接錯(cuò)、漏接現(xiàn)象，對(duì)于孔內(nèi)各段裝藥應(yīng)仔細(xì)核對(duì)，正確連接起爆網(wǎng)路，在堵塞過(guò)程中防止損壞網(wǎng)絡(luò)連接。在完成后由專業(yè)爆破技術(shù)人員對(duì)連接網(wǎng)路及孔內(nèi)裝藥進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)，對(duì)于孔外的各種雷管級(jí)別、各級(jí)的連接質(zhì)量進(jìn)行再次確認(rèn)，確保與設(shè)計(jì)相符時(shí)方可進(jìn)行覆蓋。

3.2.6 爆破防護(hù)、設(shè)置警戒、起爆

爆破前應(yīng)設(shè)置好炮孔口的主動(dòng)防護(hù)，一般采用廢輪胎組成的網(wǎng)狀炮被覆蓋，防止對(duì)周邊區(qū)域內(nèi)的房屋、重要設(shè)施、重點(diǎn)建筑物造成破壞。根據(jù)爆破的范圍及爆破設(shè)計(jì)的裝藥量計(jì)算出安全警戒防護(hù)范圍，在警戒區(qū)域范圍外設(shè)置警戒帶，設(shè)專人警戒防護(hù)。待所有人員、設(shè)備撤出警戒區(qū)域確認(rèn)無(wú)誤后，開始準(zhǔn)備起爆。爆破警戒完成后，由爆破負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮起爆工作，爆破前爆破負(fù)責(zé)人對(duì)周邊警戒人員喊話對(duì)講機(jī)應(yīng)答確認(rèn)安全后指揮起爆，爆破員在收到爆破負(fù)責(zé)人的命令后才能進(jìn)行起爆，嚴(yán)格按照起爆信號(hào)實(shí)施，嚴(yán)禁無(wú)組織、無(wú)命令的隨意起爆。

3.2.7 爆破檢查

起爆后，嚴(yán)禁立即前往爆破地點(diǎn)進(jìn)行檢查，通常在15 min后進(jìn)入爆破地點(diǎn)檢查有無(wú)盲炮、危石等現(xiàn)象，如有上述情況時(shí)，及時(shí)進(jìn)行處理，處理完成前，爆破作業(yè)人員在爆破影響范圍內(nèi)設(shè)立警戒線或標(biāo)志，禁止其他人員進(jìn)入。查看現(xiàn)場(chǎng)爆破效果，對(duì)爆破進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)巖層情況和爆破效果是否需要適當(dāng)調(diào)整爆破參數(shù)以達(dá)到預(yù)期的效果，同時(shí)提出施工過(guò)程中的不安全因素及防范措施，提高施工工藝水平。

B 級(jí)及復(fù)雜環(huán)境條件下爆破后，應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人、起爆組長(zhǎng)和有經(jīng)驗(yàn)的爆破員、安全員組成的檢查小組進(jìn)行，主要檢查爆破后起爆區(qū)域是否存在盲炮，露天爆破后對(duì)爆破警戒區(qū)域內(nèi)的重要建筑物及設(shè)施是否造成影響，露天爆破的炮堆是否穩(wěn)定，是否存在危石、危坡。對(duì)于檢查發(fā)現(xiàn)的盲炮或存在懷疑的，應(yīng)該向爆破負(fù)責(zé)人報(bào)告后進(jìn)一步檢查處理，發(fā)現(xiàn)不安全因素及時(shí)排查處理，不應(yīng)發(fā)出接觸警戒信號(hào)。由爆破技術(shù)人員及時(shí)總結(jié)爆破中存在的問(wèn)題，形成問(wèn)題庫(kù)，對(duì)后續(xù)爆破排查提供借鑒。

3.2.8 石方開挖

石方開挖分層高度根據(jù)一次爆破深度合理確定，采用挖掘機(jī)進(jìn)行分層開挖，分層最大高度為3 m。邊坡輪廓以光面爆破為主，邊坡平臺(tái)和坡面預(yù)留15～20 cm 保護(hù)層，采用淺孔、密孔小藥量光面爆破后人工撬挖。石方開挖根據(jù)斷面開挖寬度、一次爆破范圍、設(shè)備數(shù)量等合理劃分作業(yè)區(qū)域，形成鉆孔、爆破、開挖及運(yùn)輸、邊坡支護(hù)各工序平行流水作業(yè)。

3.2.9 保護(hù)層開挖、坡面整修

石方開挖中，坡面及邊坡平臺(tái)預(yù)留0.3～0.5 m 保護(hù)層，保護(hù)層采用淺孔密孔小藥量火炮起爆，同時(shí)采用挖掘機(jī)配合進(jìn)行坡面整修，為了減少爆破坡面的巖石破壞，爆破裝藥過(guò)程中在保護(hù)層爆破孔孔底裝上柔性材料，降低爆破沖擊對(duì)基巖的振動(dòng)影響。爆破后距離設(shè)計(jì)坡面的0.3～0.5 m 范圍內(nèi)采用挖掘機(jī)開挖、人工配合撬挖。

4 結(jié)語(yǔ)

該技術(shù)成功應(yīng)用于編組站124 m 高大邊坡的施工，解決了巖溶發(fā)育地區(qū)爆破受力不均勻、出現(xiàn)沖底漏氣等爆破施工難題，降低了對(duì)周邊環(huán)境的影響，提高了施工質(zhì)量，改進(jìn)了復(fù)雜環(huán)境條件下動(dòng)態(tài)控制爆破技術(shù)，本研究提出了不同工況下的爆破方案及參數(shù)，減小了開挖振動(dòng)對(duì)巖體及成型邊坡的影響和破壞，提高了邊坡穩(wěn)定性和施工質(zhì)量。