宋長(zhǎng)嶺(河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,天津 300250)

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對(duì)渠道工程爆破的控制分析
——以南水北調(diào)工程某標(biāo)段為例

宋長(zhǎng)嶺
(河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,天津 300250)

【摘 要】結(jié)合南水北調(diào)京石段應(yīng)急供水工程Sxx標(biāo)段石方開挖的實(shí)際要求,對(duì)爆破工程進(jìn)行優(yōu)化。采用控制爆破和城鎮(zhèn)控制爆破兩種方法,解決了爆破工程對(duì)于開挖施工時(shí)爆破飛石以及爆破震動(dòng)控制的難點(diǎn)問題,同時(shí)滿足了邊坡開挖較高精度的要求;具體設(shè)計(jì)又分別采用了深孔和淺孔爆破,光面和預(yù)裂爆破相結(jié)合的爆破施工方案,達(dá)到了較好的爆破效果。

【關(guān)鍵詞】控制爆破 城鎮(zhèn)控制爆破 光面爆破 預(yù)裂爆破

1 工程概況

南水北調(diào)京石段應(yīng)急供水工程渠道項(xiàng)目Sxx標(biāo)段，位于順平縣蒲上鄉(xiāng)蒲王莊村與白云鄉(xiāng)東陽(yáng)各莊村之間，其中石方明挖996576m3，存在如下難點(diǎn):(1)爆破環(huán)境復(fù)雜，民房密集，必須采用城鎮(zhèn)控制爆破進(jìn)行石方開挖施工。(2)由于開挖石料部分用于護(hù)坡塊石，因此要考慮爆破后石渣的粒徑；沿線需先拉槽爆破創(chuàng)造臨空面，且邊坡需采用預(yù)裂爆破或光面爆破。(3)坡度較緩不利于石方爆破開挖施工。設(shè)計(jì)渠道邊坡坡比小，開挖精度要求高；(4)施工用的輸電線路沿渠道右側(cè)權(quán)限假設(shè)距離開挖渠邊緣近，一旦爆破損壞將影響施工用電。

2 爆破方案

采取從高到低、從上到下的開挖順序；先行構(gòu)筑物部位開挖，為后續(xù)施工創(chuàng)造條件。爆破開挖分四個(gè)作業(yè)區(qū)同步展開。對(duì)控制爆破區(qū)和城鎮(zhèn)控制爆破區(qū)，分別采用不同爆破方法確保爆破安全，加快施工進(jìn)度。

2.1 控制爆破類

采用深孔爆破為主，淺孔爆破為輔，進(jìn)行主體石方開挖，深孔爆破用于深度大于5米的石方爆破開挖，淺孔用于修邊清底和建基面保護(hù)層開挖。

爆破開挖具體方案如下:

(1)渠道邊坡石方爆破開挖時(shí)，開挖邊線處坡面爆破層厚度小于1.0m的采用小孔徑(直徑為38-42mm)光面爆破施工；厚度超過1.0m的采用大孔徑(直徑為80-110mm)光面爆破；其它邊坡坡面均采用大孔徑預(yù)裂爆破施工，預(yù)裂爆破與主爆孔爆破時(shí)差不少于100ms；控制爆破區(qū)邊坡主體石方開挖采用深孔(直徑為80-110mm)爆破從上到下、分層分梯段進(jìn)行施工。

(2)控制爆破區(qū)，渠道石方爆破施工首先采用垂直于水流方向的大孔徑V型掏槽爆破創(chuàng)造臨空面，該槽沿渠道軸線長(zhǎng)6.0m、布孔寬度為3-5m。后向兩側(cè)擴(kuò)挖，擴(kuò)挖采用大孔徑深孔爆破施工，為后繼渠道石方爆破開挖形成臨空面。距開挖邊線兩側(cè)預(yù)留1.5-2.0m厚的光爆層。后續(xù)渠道石方開挖沿渠道軸線方向，預(yù)留0.7m左右的保護(hù)層，由下游向上游開挖，其兩側(cè)邊坡采用預(yù)裂爆破。本工地選用矩形或三角形布孔，排間起爆時(shí)采用三角形布孔，V形起爆時(shí)采用矩形或方形布孔。本工地選用矩形或三角形布孔，排間起爆時(shí)采用三角形布孔，V形起爆時(shí)采用矩形或方形布孔。

(3)為了避免使建基面巖體出現(xiàn)大量爆破裂隙，以及避免使原有構(gòu)造裂隙和巖體的自然狀態(tài)產(chǎn)生明顯惡化，建基面開挖采用預(yù)留保護(hù)層的方法，保護(hù)層厚度采用設(shè)計(jì)要求預(yù)留為0.7m左右。保護(hù)層開挖采用大孔徑水平預(yù)裂爆破，輔以垂直淺孔梯段爆破法一次爆破或小孔徑垂直鉆孔爆破法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)進(jìn)行確定，選取對(duì)建基面影響小，施工進(jìn)度快的開挖辦法。

此爆破工程段采用非電導(dǎo)爆管雷管毫秒微差網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與施工必須保證每個(gè)炮孔按設(shè)計(jì)的起爆順序、起爆的間隔時(shí)間全部引爆。

考慮到實(shí)際工程的復(fù)雜性，開挖過程中共采用了控制爆破(包括深孔、淺孔)和邊坡爆破(包括預(yù)裂、光面)。爆破參數(shù)首先使用經(jīng)驗(yàn)公式或工程類比法確定初值，再結(jié)合生產(chǎn)性試驗(yàn)加以調(diào)整。爆破參數(shù)的確定原則，一般根據(jù)鉆孔機(jī)具的性能、巖石性質(zhì)，并參照以往的工程經(jīng)驗(yàn)選定其基本參數(shù)，施工中根據(jù)爆破效果不斷進(jìn)行調(diào)整和修正。保護(hù)層一次爆破開挖技術(shù)，孔底距建基面需加20cm的柔性墊層，采用鋸末填充。爆破參數(shù)試驗(yàn)時(shí)，間排距、堵塞長(zhǎng)度由大向小進(jìn)行，最終得到一組最佳的爆破參數(shù)。

2.2 城鎮(zhèn)控制爆破類

通過多鉆孔少裝藥，分段微差爆破，抵抗線方向盡量背離房屋等控爆技術(shù)來(lái)控制爆破振動(dòng)及飛石對(duì)房屋影響。

爆區(qū)距離民房最小距離為15m，民房結(jié)構(gòu)多為毛石房，該房屋安全允許震速為1.0cm/s。經(jīng)計(jì)算民房距爆破部位允許最大單響藥量為1.25kg，該區(qū)如果采用深孔爆破，每孔裝藥量在5kg左右，該藥量遠(yuǎn)超出安全最大起爆藥量，故該區(qū)不宜采用深孔爆破，只有采用淺孔爆破，根據(jù)藥量計(jì)算淺孔深度不能超過2m，根本不能滿足爆破施工進(jìn)度的要求和《安全爆破規(guī)程》，因此只有采用拆除距爆破開挖邊線50m內(nèi)的房屋。爆破施工方案如下:

(1)高邊坡開挖。城鎮(zhèn)控制爆破區(qū)邊坡石方爆破開挖，開挖邊線處邊坡，治理爆破層厚度小于1.0m的采用小孔徑(直徑為38-42mm)光面爆破施工，如果光面爆破層厚度較薄時(shí)，視具體情況鉆孔，盡量減少爆破飛石對(duì)房屋的破壞。厚度超過1.0m的邊坡預(yù)留厚1.0-1.5m光爆層進(jìn)行大孔徑梯段高度為6m的光面爆破施工。起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)根據(jù)開挖區(qū)巖體地形采用成排布孔形式，導(dǎo)爆索微差分段并聯(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)，采用波浪形起爆形式。

(2)渠道開挖。城鎮(zhèn)控制爆破區(qū)渠道石方爆破施工，采用沿渠道軸線長(zhǎng)2.4m、寬2-4m，分三個(gè)臺(tái)階，用小孔徑V型掏槽孔爆破開挖(V型掏槽孔垂直于渠道軸線方向)，再向兩側(cè)擴(kuò)挖，擴(kuò)挖也采用小孔徑淺孔爆破施工，為后繼渠道石方爆破開挖形成臨空面。其余渠段石方開挖從V型掏槽爆破處開始進(jìn)行主體爆破開挖施工，主體石方采用大孔徑孔、孔內(nèi)微差和孔外排間微差爆破。渠道右側(cè)采用距開口線6.6m處鉆垂直預(yù)裂孔，進(jìn)行預(yù)裂爆破，以減小對(duì)房屋爆破振動(dòng)，預(yù)裂孔3孔為一段，渠道兩側(cè)壁預(yù)留1.5-2.0m厚的光爆層，進(jìn)行大孔徑光面爆破施工。

(3)渠道建基面保護(hù)層。采用預(yù)留保護(hù)層開挖的方法，保護(hù)層厚度采用工程類比法確定，初選保護(hù)層厚度為0.7m左右。在實(shí)際施工中保護(hù)層厚度應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)確定。保護(hù)層開挖采用水平預(yù)裂或一次性爆破保護(hù)層的施工方法。

保護(hù)層一次爆破開挖技術(shù)，孔底需加20cm的柔性墊層，采用鋸末填充。此外，在進(jìn)行爆破參數(shù)試驗(yàn)時(shí)，間排距、堵塞長(zhǎng)度由大向小進(jìn)行，盡可能得到一組最佳的爆破參數(shù)。緩沖爆破參數(shù)試驗(yàn)，有兩個(gè)臨空面，朝向村莊的抵抗線應(yīng)大于另一面的抵抗線。這樣最終得到一組松動(dòng)破碎、爆渣成型、渣堆頂面微小沉降的爆破參數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

為了達(dá)到爆破工程的優(yōu)化合理，設(shè)計(jì)所采用的爆破參數(shù)也不是一成不變的，要結(jié)合具體的施工和實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以求達(dá)到最佳控制效果。