高速路爆破構思與安全技術

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1工程概況

大廣北高速公路第三合同段起點（K23+920）位于麻城市順河鎮安畈村朝陽寺東側，終點K38+701.112,路線全長14.781112km。本工程炸藥消耗量664.63t，電雷管約12000發，13m非電雷管20000發，7m非電雷管8000發，2m非電雷管6000發。

2爆破設計

2.1中深孔梯段爆破設計

大廣北高速公路第三合同段根據山體地形情況，本工程路基石方爆破類型包括：淺孔爆破、緩沖爆破。挖孔樁采用豎井桶形掏槽爆破方法。所使用的炸藥以乳化炸藥為主；雷管主要采用毫秒微差非電雷管和電雷管。

2.2爆破參數設計

根據招標文件提供的地質資料以及現場的實際地形情況，結合鉆機的類型，臺階高度H=10m，鉆孔傾角α取73°～90°，鉆孔孔徑為d=103mm。經過前期爆破試驗，本工程的圍巖選用銨油炸藥單耗藥量為0.33～0.43kg/m3。考慮到開挖區域周邊建筑物的爆破振動安全，根據爆破振動公式及允許爆破振速反推驗算，本工程單響藥量Q=30kg。

3計算參數

3.1底盤抵抗線

根據經驗，底盤抵抗線W底=（20～30）D式中：D—鉆孔直徑，本工程取23，W底為2.3m。

3.2孔深

孔深由臺階高度和超深及鉆孔傾角確定，即L=（H+h）Cosα。

3.3孔距、排距

孔距：孔距a=mW底，式中a為孔距；m為炮孔密集系數，本工程采用小孔距爆破，取m=1.3；排距：排距b=w底，根據底盤抵抗線的具體情況，孔、排距一般為3×4m。

3.4堵塞長度Lc

堵塞長度取（20～40）D，根據本工程的技術要求，取Lc=33D,根據鉆孔直徑的具體情況，堵塞長度4.3～3.0m。

3.5單孔藥量

單孔藥量由單耗和單孔控制面積及梯段高度決定，即Q1=qabH。根據孔、排距的具體情況，單孔藥量42kg。

3.6深孔爆破設計

雖然炮孔底部所受的夾制力最大，而中部較小些，但為了施工的方便，本工程采用全孔裝藥結構，為了減小“巖埂”，起爆采用反向起爆方式。深孔爆破參數見表1。

3.7淺孔爆破設計

淺孔爆破主要為斜坡地段的爆破，淺孔爆破的目的是為深孔梯段爆破提供臨空面，淺孔爆破采用梯段爆破方式爆破，淺孔爆破開挖深度較小，采用較小孔徑的鉆孔進行爆破，根據本標段鉆機配置情況，選用孔徑為42mm；按照爆破設計工藝流程，通過選取基本參數，確定計算參數，初步確定淺孔爆破的爆破參數。淺孔爆破參數見表2。

3.8起爆網絡設計

3.8.1布孔形式及網絡設計梯段爆破布孔形式及網絡設計：由于小孔距微差擠壓爆破能充分利用爆破能量，較好地控制爆碴塊度，降低成本，在爆破工程中獲得了越來越廣泛的運用。本工程采用小孔距的矩形布孔和梅花形布孔兩種形式。

3.8.2爆破延時時間爆破網絡微差時間的確定:微差擠壓爆破延時時間一般為20～30ms，根據我集團公司在三峽工程、廣東深圳嶺澳核電站工程及江蘇田灣核電站工程施工中做的爆破試驗和大量的工程實施，本工程選擇毫秒非電雷管段差延時23～60ms。

4預裂爆破

4.1線裝藥密度Q線計

線裝藥密度采用長辦長科院經驗公式計算。Q線計=0.36[σ壓]0.63[a]0.67式中：Q線計———計算線裝藥密度（g/m），結合預裂爆破試驗確定；[σ壓]———巖石抗壓強度（kg/cm2）；[a]———孔距（cm），孔徑采用φ76mm，a取80cm；孔徑采用φ100mm，a取100cm。Q線計系采用2#巖石硝胺炸藥。Q線計要減去導爆索每m炸藥含量，一般導爆索炸藥含量為12g/m。不同孔徑的線裝藥密度，見線裝藥密度Q線表（表3）。

4.2不偶合系數

預裂爆破，一般采用不偶合裝藥結構，即：炮孔直徑遠大于藥柱直徑的一種裝藥方法。炮孔直徑和藥卷直徑之比，稱為不偶合系數（一般采用2～4）。本工程預裂爆破鉆孔直徑，采用φ76或φ102mm。藥卷直徑采用φ32mm。不偶合系數，分別為2.373或3.1873均符合要求。堵塞段長度一般為0.6～1.3m，用干砂等松散材料堵塞。預裂爆破參數及裝藥結構，見預裂爆破參數表（表4）。

4.3緩沖孔爆破參數

緩沖爆破是為了減少主爆炮孔爆破對邊坡影響，在主爆孔（梯段爆破）與邊坡開挖爆破孔（主要為預裂、光爆或邊坡開挖炮孔）之間增加1～2排緩沖爆破孔。緩沖爆破單耗小，采用不偶合裝藥的裝藥方式，減少爆破對保留邊坡的破壞。緩沖孔采用φ76mm孔徑的鉆孔，與預裂孔的相距為1.3m,孔距為2.0m，傾角與預裂孔一致63°，緩沖孔前一排主爆孔的鉆孔傾角控制在73°，第二排主爆孔的鉆孔傾角控制在83°采用滿孔裝藥，其裝藥量比主爆孔的裝藥量少13%。

5挖孔樁豎井桶形掏槽爆破設計

5.1爆破參數

孔徑φ=42mm，掏槽深度暫定為H≤2m，最后一層為鉆孔不得進入建基面，具體根據第一次爆破效果進行調整。單孔裝藥量Q1為：中心掏槽1～7號孔，單孔Q1=200g，8-13號擴槽孔，單孔裝藥量為130g，具體根據第一次爆破效果進行調整。

5.2桶形掏槽布孔，見圖1

圖1豎井掏槽爆破布孔說明：上圖中，尺寸單位為cm；有數字編號的鉆孔為爆破孔，其中編號8-13為擴槽孔；無數字編號的兩個孔，為不裝藥的鉆孔；H-為掏槽爆破深度，尺寸單位為m。

5.3起爆網絡

中心1～7號掏槽孔為毫秒1段（ms1），擴槽8～13號孔為毫秒3段（ms3）。

6爆破安全控制設計

大廣北高速公路第三合同段工程爆破由于距離長，爆破附近區域民房多、距離近，根據現場爆破環境的復雜情況和爆破所帶來的危害，經過精心設計，科學計算和現場的嚴格控制確保了工程爆破的安全實施。爆破危害主要是考慮爆破振動對附近建筑物的危害，爆破飛石的危害，爆破后有毒氣體對人員的危害。爆破安全管理嚴格按《爆破安全規程》（GB6722-2003）進行。

6.1爆破振動安全

6.1.1爆破振動安全距離根據爆破振動衰減規律公式及在嶺澳核電站進行的爆破試驗所獲得的有關參數:V=K（Q1/3/R）a=KPαρ=Q1/3/R式中：V-質點峰值速度（cm/s）r-比例藥包Q-最大一段起爆藥量（kg）R-測點至藥包中心距離K-速度規律中的常數a-速度衰減指數當地居民房屋離本工程爆破區最近距離30m，故爆破振動按30m距離進行校核。根據已往類似工程施工經驗，K取100，α取2，一段起爆藥量按100kg，R按100m校核。振動速度:V=K（Q1/3/R）α=100（1001/3/100）2=0.02cm/s故能充分保證周圍建筑物的安全。6.1.2爆破飛石安全距離Rf=40d式中：d-鉆孔直徑，取4英寸。所以Rf=40d=40×4=160m。

6.2有毒氣體的防護

大廣北高速第三合同段工程爆破采用炸藥都為正氧平衡炸藥，有毒氣體爆后含量可以不予考慮。人工挖孔樁開挖爆破后在地面上用鼓風機或風扇，通過φ30的塑料管不斷的將新鮮空氣運到孔底，將井底的空氣也要徹底抽換。每次爆破后應隨即進行通風排煙清孔13min，并由負責人檢查孔內無毒后，施工人員再下孔操作。

7爆破安全控制管理

7.1火工材料安全管理

大廣北高速第三合同段工程的炸藥由當地公安機關指定的供貨商采購，現場臨時炸藥庫保管，設立專人庫管。爆破設計人員作出爆破設計以后，經爆破工程師批準，由爆破工程師開出領料單，再由爆破班派領料員（專人）在現場炸藥庫領取火工材料。炸藥進入現場后，不允許無關人員進入爆區，炸藥由爆破班派專人負責照管，裝藥完畢后，多余的火工材料由退料員（專人）會同領料員（專人）退至現場炸藥庫。做到領料數量和使用數量、退庫數量相吻合，嚴防流失。

7.2現場安全管理

施工現場成立爆破指揮部，統一協調現場爆破指揮,現場鉆孔完畢后，不允許與爆破無關人員進入爆區,現場操作人員必須持證上崗。操作過程中和結束后，爆破警戒人員必須佩戴警戒標志（袖章、紅旗、口哨）,現場爆破警戒采用對講機聯系,確認警戒區無人員，設備已進行有效保護后，由爆破隊長起爆命令后起爆。起爆后13min，待煙塵消散后，由炮工進入爆區進行爆后檢查，確認爆區安全后解除警戒,解除警戒后，人員、設備才能進入警戒區進行作業。為保證爆區內人員、設備的安全，爆破警戒區所有人員、設備必須服從警戒人員指揮。

8結語

大廣北高速第三合同段在施工中針對該工程的地形地質條件及設計要求，并綜合考慮施工安全、施工進度，施工中主要采用淺孔爆破、中深孔梯段爆破、預裂爆破和掏槽爆破等相互配合的施工方法，爆破方案合理，選用參數正確，控制措施得當，從而有效地降低了工程造價，確保了工程進度，并保證了施工安全，達到了最佳施工效果。