控制爆破施工工法.docx

精选优质文档-倾情为你奉上石方路基控制爆破施工工法1、前言控制爆破技术就是根据工程要求、周围环境和爆破控制对象等具体条件，通过精心设计，采用各种施工与防护技术措施，严格地控制炸药爆炸能量释放和介质破碎过程，既要达到预期的爆破效果，又要将破坏范围、倒塌方向以及爆破危害(地震波、飞石、空气冲击波、和噪声等)严格控制在规定的限度以内，这是一种对爆破效果和爆破安全进行双重控制的爆破技术。由于龙永十三标项目路基紧挨G209国道，公路沿线房屋多而集中，有一部分破旧不堪，墙体多为夯土墙，能承受爆破震动的允许值很小，且距路基边线特近。在多次爆破中，明显有飞石到达G209国道和民房，导致村民频频出现阻工现象，严重影响了项目施工进度。针对这种特殊的环境，龙永项目与国防科技大学湖南工程兵学院毛益松教授合作，共同制定出一套能够满足该地安全、顺利施工的方法，既可以保持与当地村民的关系，又可以保证施工进度。2、工法特点在复杂环境下进行大规模石方深孔控制爆破比采用普通爆破的优越性，主要表现在以下几个方面：(1)为能有效控制爆破效果，保证开挖顺利，针对不同的地质和施工环境，采用相应的控制爆破技术。(2)能极大地减少震动和冲击波，有效防止飞石，保证建筑设施安全。(3)爆破的岩石“开裂、凸起、松动而不飞散”，岩石破碎效果好，有利于加快清运作业速度。(4)复杂环境深孔控制爆破技术无论从施工组织方面还是造价方面都增加了投资，但保证爆破施工工程质量。3、适用范围控制爆破技术适用于各种附近有建筑物、道路及其它防震动设施的施工项目。4、工艺原理随着我国爆破器材日益完善，主线路基石方、连接线石方和服务区石方主要采用深孔爆破技术。施工中，采用深孔爆破主要碰到以下几方面的难题：(1)爆破飞石安全控制。爆破安全控制方面最常见的就是爆破飞石和振动问题，几乎所有爆破场地都会遇到飞石和地震安全防护。而深孔爆破对冲击波、尘烟等危害较小，因此，深孔爆破的安全控制主要针对爆破飞石和振动两方面(本文主要详谈爆破飞石问题)。(2)岩石大块率居高不下。大块率是衡量深孔爆破效果优劣的主要指标，岩溶地区除了地表面石芽、探头石的大块外，由于孔距和排距参数参差不齐而大块率过高将增加二次破碎成本，爆块大块还使装挖和碎石工序损耗增加。(3)钻孔速度慢和炸药单耗高。提高钻孔速度和降低炸药单耗是深孔爆破技术发展和推广应用的基本，而岩溶地区深孔爆破成本很高，很难降低，给施工单位压力很大。5、施工工艺及操作要点 本次爆破使用2岩石乳化炸药；炸药密度0.951.25/cm3；爆速3500m/s。5.1.1 深孔的布孔方式本次爆破钻孔采用高风压潜孔钻，中深孔直径为90100mm，露天深孔按排列的方向来分，有垂直深孔和倾斜深孔两种，采用潜孔钻机时多以斜孔为主。如图4-1所示。露天台阶倾斜深孔爆破比垂直深孔爆破有下列优点：(1)抵抗线较小而且均匀，岩石的破碎质量好，留根底较少。(2)爆破后容易保持台阶坡面角和坡面的平整，减少突悬部分和裂缝。(3)钻孔机械和台阶坡顶线之间的距离较大，作业时人员和设备比较安全。倾斜深孔主要缺点是增加了炮孔长度。按照一次爆破排数多少的不同，可将露天深孔爆破分为单排布置和多排布置两种。采用多排爆破时，常将相邻两排炮孔交错排列。图5-1 台阶(梯段)深孔爆破孔网示意图露天台阶深孔爆破参数选择得是否合理，直接关系到爆破工程的效率、爆破质量、爆破成本等，所以应当重视参数的选择。5.1.2 深孔爆破参数设计(1)孔径本工程钻孔中深孔爆破使用浙江开山牌KY100型履带式露天潜孔钻车、LGY-16/13G空压机，钻孔直径D=100mm，钻杆长每根3m。(2)底盘抵抗线1露天深孔爆破的最小抵抗线的两种表示方法，即最小抵抗线W和底板抵抗线W1。前者是指由装药中心到台阶坡面的最小距离；后者是指炮孔中心线至台阶坡底线的水平距离。为了计算方便和有利于减少留根底，一般不用最小抵抗线为参数，而用底板抵抗线。底板抵抗线的大小与下列因素有关：钻机的钻孔直径：孔径越大，底板抵抗线也相应越大；被爆岩石的性质：可爆性好的岩石可以取较大值；孔底使用的炸药：炸药威力大，底板抵抗线的值可越大；梯段高度：高度越高，所取的底板抵抗线的值应该越大，但当梯段高度超过一定值后，底板抵抗线值与梯段高度无关。底板抵抗线可用下式确定：W1=kd式中：k国内公路建设：f=13，k=3033；f=10，k=3537；f=8，k=3840；f=6，k=4143。d孔径，mm。W1般在2.53.5m之间。本工程取2.53.0m。(3)孔深与超深孔深随地形变化而变化，一般为68m；超深通常为(0.150.35)1，取L3=0.51.0m。(4)孔距和排距孔距(1.01.25)1，取2.53.0m。排距(0.91.0)1，取b=2.7m。(5)填塞长度合理的填塞长度1(3040)。爆破时为避免飞石的产生，尤其是杜绝个别飞石垂直升起，炮孔填塞长度必须大于最小抵抗线2050cm，取13.0m。(6)单位炸药消耗量根据岩石的可爆性、炸药种类、自由面条件、起爆方式、块度要求并结合试爆情况确定。根据爆破手册(汪旭光主编，冶金工业出版社，2010.10)，单位炸药消耗量见表4-1，如当岩石坚固系数f为10时，单位炸药消耗量q值为0.67kg/m3以上，本次工程炸药单耗取0.400.50kg/m3，准确值由现场试爆确定。表5-1 深孔爆破单位耗药量岩石硬度系数f0.823456810121416单耗量q(kg/m3)0.400.450.500.550.610.670.740.810.98(7)单孔装药量1)单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的单孔装药量计算Q=q.a.W1.H式中：Q炮孔装药量；kgq单位炸药消耗量，kg/m3；a孔距，m；H台阶高度，m；W1底盘抵抗线，m。2)多排孔爆破时装药量的计算在多排孔爆破时，从第二排起，以后各排在爆破时，因受前面各排岩石的阻力的作用，装药应有所增加。可用下述公式计算Q1=K.q.a.b.HK为后排孔因岩石阻力而增加的系数，采用微差爆破时取K=1.01.2，采用齐发爆破时取K=1.21.5。一般K=1.11.2，取K=1.1。第1排的单孔装药量为qa1，2534kg；第2排单孔装药量(1.11.2)ab，则2836kg。5.1.3 装药结构与填塞单孔装药量按Q=qWHa计算，边孔在无侧向临空面时其药量增加10%20%。装药结构采用连续装药，起爆体的位置一般安排在离装药顶面或底面的1/3处，起爆装药的聚能穴指向主装药方向。堵塞长度与最小抵抗线、钻孔直径和爆区环境有关。因环境条件不许有飞石，堵塞长度取钻孔直径的3035倍(取2.73.0m)，堵塞材料可用泥土或钻孔时排出的岩粉，但其中不得混有大于30mm的岩块。5.1.4 起爆网路设计起爆网路如图4-2所示, 炮孔内同列装同段非电毫秒雷管, 第一列装11段(460ms), 第二列装13段(640ms), 第三列装15段(880ms)。炮孔装药堵塞完毕后, 在孔外排之间的孔用3段(50ms)或5段(110ms)非电毫秒雷管将各炮孔导爆管联接起来, 其延期时间及间隔标在图4-2中, 一次爆破39孔单孔单响, 单响最大药量为20kg, 总药量为780kg。11段46013段64015段88051093056098061010301110153096010101060810860910660710760138014301480123012801330108011301180690740790114011901240990104010908408909401290孔内用高段位雷管，主要是考虑在第1个装药起爆时，孔外网路应全部起爆或已传爆过去相当的距离，从而避免先起爆的装药爆破时对孔外起爆网路的损伤。孔外用低段位雷管，可在保证各分段爆破产生的震动不会叠加的基础上缩短整个起爆的时间，使建(构)筑物承受的震动总延时减少。图4-2 爆破网路示意图(单位：ms)5.2 光面预裂爆破参数选择与装药量计算5.2.1 概述(1)路基边坡比：1：0.75，两相邻间肩台高差12.0m，肩台宽度为2m。(2)光面和预裂爆破概念：光面爆破是一种控制爆破方法。其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距与最小抵抗线相匹配的光爆孔，并采用不偶合装药或其他特殊的装药结构，在开挖主体的装药响炮之后，光爆孔内的装药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔、光滑平整的开挖面。预裂爆破也是一种控制爆破方法。其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距合适的预裂孔，并采用不偶合装药或其他特殊的装药结构，在开挖主体爆破之前，同时起爆预裂炮孔内的装药，从而形成一条贯穿预裂炮孔的裂缝，如图5-3预裂爆破示意图，通过这条裂缝降低开挖主体爆破时对保留岩体的破坏。图5-3 预裂爆破示意图(3)预裂爆破和光面爆破的优点很突出，主要表现在：一是可以减少超挖、欠挖工程量，节省装运、回填、支护费用。二是开挖面光滑平整，有利于后期的施工作业。三是对保留岩体的破坏影响小，有利于边坡的稳定。四是由于预裂缝的存在，可以放宽对开挖主体爆破规模的限制，提高工效。预裂光面爆破的效果如何，很大程度上取决于工程中爆破参数选择和爆破控制技术。4.2.2 药孔参数设计(1)炮孔直径d为克服普通爆破法处理边坡的弊端，预裂孔直径的选定本着以下原则：一是根据现场主体开挖爆破所用的穿孔机具情况，尽量使用同一型号；二是尽量避免或减小爆破对边坡围岩的损害；三是尽可能采用同品种工业炸药，不定制特殊药卷。本工程主体开挖爆破穿孔设备为89100mm潜孔钻机，炮孔直径为100mm；使用炸药为同一厂家生产的岩石乳化炸药32mm的卷状药。因此，本工程边坡预裂爆破炮孔亦采用90mm潜孔钻机钻凿，其炮孔直径为100mm，即d=100mm。(2)炮孔间距a本工程预裂爆破的目的是使沿设计边坡面上布置的预裂炮孔之间产生贯通裂缝，以形成较平整的断裂面，并在临近主爆炮孔爆破时能阻减其产生的爆破应力波及地震效应对边坡围岩的损伤。因此，预裂爆破炮孔间距的确定，应考虑岩石的物理力学性质，炸药爆炸性能和装药结构及其参数等。本工程主要参照瑞典兰格弗尔斯给出的公式确定。a=(812)d ( d60mm)式中：a为预裂爆破炮孔间距，cm；d为预裂炮孔直径，cm；对软岩或结构破碎的岩石，取小值，对硬岩或完整性好的岩石取大值。根据以往工程经验并经试验检验，本工程实取预裂孔间距为100120cm，即a=100120cm。(3)平均线装药量预裂爆破只要求形成贯通预裂缝，而不是大量崩落岩石，也不能损伤围岩，因此不宜采用过大的装药量。本工程采用二套经验公式计算，然后经试爆确定其值。长江科学院经验公式q线=0.034压0.063a0.67式中：q线为预裂炮孔每米装药量，kg/m；压为岩石极限抗压强度，MPa，据地质报告资料，取压=60MPa；a为预裂孔间距，a=1.01.2m。那么q线=0.4480.612kg/m。考虑岩性及孔网参数的经验公式式中：q线为预裂孔线装药量，g/m；k为岩石系数，坚硬岩石为0.6 ，中等强度岩石为0.40.5，软岩或较破粹岩为0.30.4，取k=0.5。则q线=500g/m。在以上计算的基础上，经考察现场试爆效果，并考虑布药方便，将预裂孔平均线装药量确定为：一般地段q线=500g/m；强风化岩体q线=400g/m。(4)孔底线装药量qd线、孔口线装药量qc线根据众多预裂爆破实践经验，要使预裂缝贯穿质量好，阻震效果佳，在预裂炮孔底部一定范围内应加大装药量。本工程由于预裂炮孔深，底部夹制力大，所以将孔底2m范围内的线装药量增大一倍，即qd线=1000g/m。同样，为避免预裂爆破形成爆破漏斗，减小孔口处围岩破坏，孔口堵塞段以下2米段的线装药量减小一半，即qc线=250g/m。(5)不偶合系数m工程实践表明，在预裂爆破炮孔直径d =(60200)mm 情况下，不偶合系数m 超过24 为宜。m=d/de式中，de为预裂孔装药直径，本工程预裂孔装药采用32mm卷状岩石乳化炸药，所以其不偶合系数为m=3.125。(6)预裂孔与主爆区炮孔距离预裂爆破预裂孔首先起爆，形成预裂面，如果主爆孔离预裂孔太近，主爆孔产生的应力波可能使预裂区破损、破裂，达不到预裂目的；如果主爆孔离预裂孔太远，主爆孔爆破后可能使主爆孔与预裂孔间的岩石不能充分破坏，会产生根底。合理距离取决于主爆孔的破坏半径，约为1.31.5倍，根据应力波理论，对于石灰岩(f为8以上)，2#岩石炸药，可计算主爆孔破坏半径为：r=0.98m1m。主爆孔与预裂孔距离则为1.31.5m。本工程预裂孔起爆技术遵循以下原则：一是预裂孔间的起爆时差应尽可能小，以延长相临预裂孔爆炸应力波动态应力场和爆炸气体准静应力场叠加的时间；二预裂孔间的贯通裂缝应在相邻主爆孔爆炸前，根据工程经验，预裂孔的起爆时间必须比最近一排主爆孔的起爆时间超前100150毫秒以上。4.2.3 装药结构为减小预裂孔间起爆时差，保证孔内所有药卷爆轰效果，边坡预裂孔采用双导爆索并列、沿预裂孔轴向全长敷设、将32mm炸药卷按设计计算值分配串绑于导爆索的装药结构，如图4-4预裂孔装药结构图。孔底2米长范围：qd线=1000g/m，Qd=2kg，需32mm岩石乳化炸药10卷，那么炸药首尾相接，组成连续柱状药柱，用胶布将其与并列双爆索段绑固；孔中间范围：q线=500g/m，每1米孔需32mm乳化炸药0.5kg，那么每卷炸药间隔20cm分别与导爆索绑捆；孔口堵塞段下2m长范围：qc线=250g/m，Qc=0.5kg，需用32mm乳化炸药2.5卷，将其分为5个半卷，在此段导爆索上每隔30cm捆绑上半卷药。为方便现场装药施工，并阻减爆炸冲击波对边坡围岩孔壁的作用，在炸药卷串双导爆索一侧垫铺一条竹片，具体实施装药时，将竹片侧靠于边坡围岩侧，而使炸药卷朝向开挖侧。图5-4 预裂孔装药结构示意图4.2.4 起爆网路本工程施工工序：远离边坡的一侧主体岩石先进行中深孔爆破开挖，保留距边坡约6.5cm厚为缓冲层，布置3排主爆孔和一排沿边坡面的预裂孔，并同网起爆。预裂孔孔内双导爆索支线与地面一双股并列主爆导爆索并联搭接，主爆索由2发MS4段导爆管雷管引爆。3排主爆孔均实行孔内延期起爆，分别于孔内装入MS4、MS6、MS8段非电雷管。4排孔的导爆管组成同一非电起爆网路一次起爆，如图4-5预裂炮孔布置及起爆网路图。预裂孔2排孔1排孔Ms4孔内ms6孔内ms41.03.03.0图5-5 预裂炮孔布置及起爆网路示意图(单位：m)按照上述起爆网路实施，边坡预裂孔及邻近3排主爆孔起爆时间如表5-2所示，预裂孔排起爆时间比最近的第3排主爆孔超前145205毫秒。表5-2 预裂孔与邻近炮孔起爆时差表炮孔名称起爆雷管段别起爆时间/ms起爆时差/ms1 排主爆孔MS475 ±102 排主爆孔MS6150 ±20+(45105)3 排主爆孔MS8250 ±20+(60140)边坡预裂孔MS475 ±10-(145205)图5-5是高速公路边坡预裂爆破布孔实际图，爆破效果达到预期目的。333331-1.2Ms11-1.21.8-27-8614-15Ms5Ms3导爆索 雷管 横断面图平面图单位：m 3-4导爆索 图5-6 边坡预裂爆破布孔示意图5.3 小台阶单孔延时弱松动控制爆破参数设计5.3.1 爆破方式的选择根据该工程地质情况、爆破点周围环境和现有施工条件，另外考虑到施工进度和经济成本，该爆破方案可采用浅孔松动爆破技术。(1)浅孔松动爆破技术：采用多级台阶，每级台阶高度2-3m左右通过毫秒电雷管或非电导爆管延期起爆技术进行微差松动爆破(见图5-7)。(2)优化爆破参数，优化起爆网路参数，优化装药结构，减少深孔爆破首次大块率，减小二次破碎量，确保岩石粒径装车要求。通过调整装药结构、加长填塞，提高填塞质量等措施，减少爆破震动，控制飞石飞散，确保爆破施工安全顺利。图5-7 浅孔台阶爆破示意图5.3.2 炮孔布置炮孔排列方式采用单排孔和多排孔相结合的布孔方式，采用多排孔时，炮孔成梅花形布置，采用小台阶式斜孔爆破法，有时亦可在台阶底部辅以倾斜炮孔，对孤石则视其情况灵活布孔。其爆破参数如下：5.3.3 爆破参数设计(1)炮孔直径(d)钻孔可选用风动凿岩机等设备，孔径为36-42mm。炸药选用2#岩石硝铵炸药或乳化炸药，药卷直径为32mm。(2)炮孔深度(L)L=H式中：L炮孔深度，m；H台阶高度，m；注意：超深超过设计标高约0.3m。(3)最小抵抗线(W)W=0.5-0.7m(4)炮孔间距(a)a=(1.0-1.5)W，a=0.7-1.0m。(5)列距(b) b=(0.8-1.0)a，b=0.7-1.0m；(6)单孔装药量(Q)Q=Vq式中：V为单位体积，m3，V=abH；q为单位用药量，kg.m-3，q=0.400.6kg/m3。如a取1.0m、b取1.0m、H取2.0m、q取0.5kg.m-3时，则单孔装药量Q=1.0kg。(7)装药和填塞1)装药：装药前先要验孔，孔内有水时，采用乳化炸药。每个孔装一个检查合格的电雷管。装药结构见图5-8。3m1m2m填塞装药图5-8 装药结构示意图(2)填塞：填塞长度l=W=0.5-0.7m，考虑爆破环境，填塞不小于1m，用粘土填塞。填塞作业应保护好电雷管的引出线。(8)试爆因岩石的不均匀性，针对不同风化程度和裂隙发育程度的情况，应在单位装药量和最大单段药量方面作适当调整，为更好地把握药量以取得理想效果，必须进行试爆，即按设计的方案要求在现场实施爆破，以验证方案爆破参数的科学化与合理化，从而确定最佳爆破参数。5.3.4 装药结构及填塞方法采用间隔装药法，施工中选用直径32mm的乳化炸药，装药时将炸药间隔捆装在竹片上，再装入炮孔，炮孔堵塞长度不少于0.8m。5.3.5 起爆网路设计根据岩石的性质，裂隙发育程度的结构特点以及爆破规模，为了改善爆破破碎质量，降低炸药消耗，减少爆破地震效应，拟采用微差爆破方式，因每个台阶只有向上和朝向最小抵线方向两个自由面，故选用排间微差起爆方式，必要时亦可采用孔间微差起爆方式。(1)微差间隔时间的确定微差爆破的合理时间间隔，应以达到形成新自由面的时间最合理，破碎质量最佳，减震效果好为原则，微差间隔时间由下式确定：式中：W0底盘抵抗线，f岩石坚固系数f=68。根据大量工程爆破经验和理论研究成果，同时考虑到我国现有延期雷管的分段情况，微差间隔时间通常取2550ms。本工程选用：孔间微差间隔时间为50ms(MS3)。排间微差间隔时间为110ms(MS5)。(2)孔间微差起爆的网路设计对重点保护目标，药包需单个起爆，即孔间微差起爆。实施孔间微差起爆时，采用孔内延时和孔外延时相结合的方式，为了保证先爆装药不破坏后爆孔网路，采用孔外低段别导爆管雷管，孔内高段别导爆管雷管的设计，并满足下列设计。其网路连接形式如图5-9所示。ms3ms3ms3ms3ms3ms9ms9ms9Ms9ms9ms9ms3图5-9 孔间微差爆破网路示意图5.3.6 爆破施工工艺(1)钻孔深度的控制为了实现钻、爆、运循环作业和连续施工，钻孔深度取1.5m。(2)钻孔精度的控制钻孔孔位精度：钻孔作业应尽可能地按爆破设计的炮孔间距和排距钻孔，在实际钻孔时，由于受地形、地质等因素的影响，不能完全准确地按设计的位置钻孔，但是，为了保证爆破效果，钻孔孔位误差为±20cm，对于一些不能按设计钻孔的炮位，应适当地前后左右移动，不能轻易地取消炮孔。必须严格地控制孔位精度，否则，不仅爆破效果不好，还将有根坎，对下一层钻爆作业十分不利。钻孔角度的精度：为了控制爆破飞石，改善爆破效果，有时设计斜孔，一般倾斜角度为7585度，在钻孔作业时，对于倾斜的炮孔应按设计的角度钻孔，特别是同一排炮孔，倾斜角度的误差不能大于±1.5度。钻孔深度的精度：无论是一次性爆破，还是分层爆破，钻孔孔深(包括超钻)是十分重要的，深度不够，爆破效果就不好，炸不到设计的深度，使下一层钻爆作业十分困难，因此必须严格控制钻孔深度，一般误差不应大于±10cm。对于个别的堵孔、卡孔现象，应作好处理工作，用炮棍捣通或用高压风管吹通，否则，应重新补孔。)钻孔数量：在进行明挖浅孔爆破，一般不允许大规模大吨位的爆破，但是，为了减少放炮时对周围的干扰，应尽可能地减少爆破次数，一般一次爆破的炮孔数为2030个。(3)钻孔技术钻孔平台的修建对于分层台阶式爆破平台，应根据设计的爆破梯段，从上到下逐层修建，上层爆破后为下层平台的修建创造了条件，上一层的下平台是下一层的上平台，因此，每一层的爆破，都应对钻孔进行严格的控制，为下一层的钻爆作业创造良好的条件。钻孔技术钻孔质量标准：孔位、孔深、角度符合爆破设计的要求，误差在允许的范围内；孔口完整、孔壁光滑、孔身直顺。钻孔要领：作业手应掌握钻机的操作要领，熟悉和了解设备的性能、构造原理及使用注意事项，有熟练的操作技术，并掌握不同性质岩石的钻凿规律。钻孔技术：孔口开好后，进入正常钻孔时，也应掌握一定的技术。对于硬岩：应选用高质量高硬度的钻头，送全风加全压，但转速不能过高，防止损坏岩石；对于软岩：应选全风加半压，慢打钻，排净碴，每进1.01.5m提钻孔吹一次，防止孔底积碴过多而卡孔；对于风化破碎层：应风量小压力轻，勤吹风勤护孔。(4)装药与堵塞装药A、每个孔口应由专人负责，记录装入各孔的炸药品种和数量，并与设计数量核对无误后，再填卡、签字或盖章，交爆破负责人。B、装药前应与当地气象、及时掌握气象资料尽量选择晴天进行装药填塞。C、装药工作，应在爆破技术人员指导下进行。)堵塞A、堵塞开始前，应根据设计要求备足填塞材料，堆放在孔口附近。B、装药完毕后，孔口采用沙土细料充填，顶部不留空隙。C、堵塞时，应有专人负责检查督促堵塞质量，堵塞完毕，应进行检查。6、材料与设备表6.1主要材料序号材料名称规格及要求用途1乳化炸花炸药2雷管引爆表6.2机具设备序号名称规格型号单位数量备注1潜孔钻90台42风镐03-11台43风动凿岩机YT-28台44高压风管个107、质量控制7.0.1质量控制标准公路工程质量检验评定标准第一册（土建工程）JTG F80/12004公路路基施工技术规范JTG F1020067.0.2既不造成对路基本身的巨大扰动，同时能够保证没有飞石等四飞，造成对附近民房及道路的的威胁。8、安全措施复杂环境下大规模深孔控制爆破需要控制爆破振动对附近建筑物的危害，控制爆破飞石对环境的破坏，故施工时应尽可能多地采用综合技术，降低爆破振动速度，防止爆破飞石的事故发生，并利用测振仪进行安全振动监测，必要时利用摄像技术监测爆破飞石。8.1.1 岩深地区深孔爆破产生飞石因素及减少飞石的技术措施(1)产生飞石的因素填塞溶洞炸药W1W2图8-1 地下溶洞(溶沟)照片图8-2 溶洞对深孔爆破的影响深孔爆破飞石主要产生于孔口和前排。造成孔口飞石的因素有两方面：其一是堵塞不严，产生冲炮并带出孔口松动石块；其二是装药过多，堵塞长度不够，从孔口石块飞出。造成前排飞石的因素主要是前排临空面不平，最小抵抗线差异太大。除此之外，在岩溶地区进行爆破作业时，地下溶洞(图8-1)对爆破效果的影响不容忽视。溶洞能改变最小抵抗线的大小和方向，从而影响装药的抛掷方向。溶洞还可以诱发冲炮，严重时会造成爆破安全事故。对于深孔爆破，地下溶洞会使炮孔容药量突然增大，产生异常抛掷和飞石，如图6-2所示。(2)控制飞石及防护技术措施1)侧向爆破飞石的控制。侧向爆破飞石控制主要取决于边孔装药的控制。在进行边孔装药前，首先要核实边孔各部位的抵抗线值。若抵抗线误差过大，势必造成侧向飞石或孔口冲炮。其次，应注意自由面上的软弱夹层和空隙，软弱带有自然生成的，也有前次爆破后冲产生的，发现软弱带存在须在相应位置采用间隔装药，软弱带不装药而用填料填塞。 2)上向飞石的控制。上向飞石主要由填塞质量控制，与单耗和填塞长度有关。填塞长度一定，单耗太大，会形成孔口漏斗，飞石数量多而远，危害也严重；单耗太小，炸药威力不足以破坏岩石，就可能向上冲起，危害相对较小，爆破效果肯定不好。所以要控制上向飞石，应控制合适的单耗范围和其合适的填塞长度。3)加压砂袋减少孔口飞石。可用改性铵油炸药的包装袋装填砂袋加压孔口，它几乎不增加多少成本，既能限制了孔口松动石块的飞出，又是降低大块率的有效办法，因此孔口加压砂袋具有一举两得之功效。4)表面覆盖爆破安全网。为了确保复杂环境下的爆破安全，更需要采用主动的爆破技术控制和被动防护体系相结合的措施实现爆破飞石控制。根据试验发现最好的被动防护措施是采用废旧轮胎链成柔性覆盖体，再覆盖胶皮带，组成强力防护体，基本可以阻挡松动爆破的飞散物溢出。5)爆源与被保护对象之间设置防护排架，如图6-3所示，挂双层密目网等以拦截飞石，对被保护对象采取严密的覆盖，以防飞石对住户及公路车辆的破坏。密目网加彩条布竹夹板或模板竹夹板或模板6图8-3 防护围挡正面图(单位：m)8.1.2 爆破振动监测及减振措施(1)爆破振动监测应用公式V=K(Q1/3/R)-及一元回归法对所测得的数据进行回归，得到与介质、地形有关的系数K 、 ，从而可得到质点振速V 的衰减规律，然后根据上式中允许最大振动速度、爆心距R，反算出允许的一次起爆药量Q。将得到的振速与安全判据(有关规程所规定的允许振动速度值)相比较，可以判断建筑物、构筑物是否安全。(2)爆破振动监测指导爆破设计与施工尽管在爆破初期获得了爆破场地振动衰减规律，可以初步指导爆破设计与施工，但当爆破点距离保护建筑物很近(<50m)时，仅靠回归分析的场地振动衰减规律计算爆破振动安全值，难以确保保护物的安全。需要跟踪监测每一炮的爆破振动，并根据所测得的爆破振动波形，及时调整下一炮的起爆网路。一旦所测得的振动速度值大于预警值时，则应采取进一步减振措施。在大规模爆破施工中应重视以下减振办法：采用微差爆破技术。微差爆破以毫秒级的时间间隔分批起爆装药，大量的试验研究表明，在总装药量和其他爆破条件相同的情况下，微差爆破的振速比齐发爆破可降低4060；合理调整不同段别的齐发炮孔数。根据爆破振动监测波形的分析，如果每段都设计相同装药量(装药孔数)，则振动速度最大值基本上都出现在爆破初始段，高段位爆破的波形大都呈平缓状。这是由于低段位雷管精度较高，而高段别雷管同段雷管的齐发率低。因此在排段时可采用低段雷管跳段使用和适当增加高段炮孔的同段装药量的原则；采用孔底不耦合装药阻隔爆破振动。当爆源处于高位时，采用孔底不耦合装药阻隔爆破振动效果显著。为简化施工，在无水炮孔底部放一段0.5m长PVC 管，之后放入一卷乳化炸药，上部再倒入粒状铵油炸药至填塞高度。实践证明，这种孔底不耦合装药结构可使高位爆破的振动降低10%20%；采用预裂爆破阻隔爆破振动。当爆破点距离保护建筑物很近(<50m)时，爆区周边预先进行逐孔起爆的预裂爆破，主爆破孔同时采用孔底不耦合装药，不仅大幅度阻隔爆破振动向外传播，降低爆破振动幅值，确保保护物的安全；而且使后排开挖坡面平整，有利于台阶下工作面的施工安全，为下一炮创造了更好的临空面。8.1.3 岩溶地区深孔爆破大块产生的主要原因及减少大块率的技术途径(1)大块产生的主要原因深孔爆破按正常的孔网参数设计，若所有炮孔正常起爆，爆堆内部大块极少，几乎不会在爆破岩体中心产生大块。岩溶地区深孔爆破产生大块原因，除了台阶立面凹凸不平，第一排最小抵抗线厚薄不均；第一排通常上薄下厚，若炮孔底部有积水，只能装乳化炸药卷，从而使底部线装药密度降低，所以第一排下部容易产生大块1)排距和孔距参数参差不齐图8-4 岩深地区溶沟地质图8-4是岩溶地区最明显的溶沟地形。当地表面有石芽、探头石后，一般会使用炮机先打掉这些表面的石芽、探头石，使钻孔机械便于行走，但也掩盖了溶沟的存在，钻孔时碰到这些溶沟或溶缝就会变化孔位，这时会改变炮孔排距和孔距的参数，当增加排距和孔距时会产生大块。2)能量的泄漏能量的泄漏是溶洞对爆破的主要影响之一，如果在爆破作用范围内有较大的溶洞，就会发生能量的泄漏，由于爆生气体向附近的溶洞内泄漏，使其炮孔压力迅速降低，从而导致其它方向的裂隙停止发展，如果药包埋设在溶洞附近，有时会改变抵抗线的大小和方向，影响抛掷方向，导致爆破不均，产生大块。此外，在地质结构较破碎岩体中爆破，往往最后排抛出后，后缘台阶顶部受爆破振动和反射拉伸作用容易拉裂或垮落个别大块岩石。b A-A剖面图填塞装药6m5.0m2.0m2.5mAAa 炮孔立面布置炮孔(2)降低大块率的技术途径我们提出了采取“绕、补、弃”的原则和尽量采用水平中深孔爆破技术。图8-6 水平深孔钻孔情况1)采取“绕、补、弃”的原则。图8-5 水平钻孔装立面和剖面图对于岩溶发育区的穿孔工作，如遇到溶沟、溶缝或小溶洞(已填满泥土)又进行垂直深孔爆破时，应采取“绕、补、弃”的原则，即：穿孔尽量绕避，不能绕避的则采用补孔办法，不能补孔则作为弃孔处理。2)采用水平深孔微差爆破技术。采用水平深孔微差爆破的爆破参数设计如图8-5所示，机械钻孔作业方法如图8-6所示。台阶高度以56m左右、孔深以6m为宜。从爆破实践来看，松动爆破后，爆堆沿原地附近堆积，松散度能满足装运要求。通过不断改善优化水平深孔爆破参数、起爆网路，大块率低于10%，不需要二次爆破破碎，仅用炮机适当破碎即可。9、环保措施9.0.1在进行打孔过程中要注意控制粉尘及噪音等，避免造成对于施工人员及附近村民的干扰，同时避免造成对周围环境的破坏。9.0.2施工机械的废油废水，采用隔油池等有效措施加以处理，不得超标排放；9.0.3施工用各材料应分类码放，堆放有序；9.0.4施工现场严禁吸烟。10、效益分析根据爆破统计资料和施工期间的材料单价进行计算，民房等建筑设施旁爆破单方成本、综合单价及各自比例见表6-2。对表6-2分析如下：(1)复杂环境深孔控制爆破工程成本构成中，深孔钻孔费用所占比例最大，高达29. 40%，混合炸药费用所占比例次之，达41.21%， 再次防护措施费达16.94%，三者合计费用消耗占到了成本的87.55%左右，其他作业项目的费用支出占总成本的12.45%以下。( 2)降低深孔控制爆破成本的关键在于控制钻孔、炸药单耗以及选用经济、可行的防护方案。(3)与同类同时期的普通爆破相比较，施工成本增加幅度达15%20%，爆破成本明显增加。表6-2 爆破单方成本组成、综合单价及各自比例 元/m3费用名称工程成本其他费用综合单价深孔钻孔炸药起爆器材装药爆破其他材料措施费企业管理费规费单方成本利润税金M1/元3.213.780.630.070.021.850.400.3710.330.320.2710.921/%29.434.625.770.640.1816.943.663.3994.593.272.76100注：表中M1单方费用，1表示单方费用比。11、应用实例龙永十三标项目全线10.1公里路基，大部分都为全挖方及半填半挖路基，控制爆破技术现在正应用于龙永项目，具体实施效果有待于进一步观察。专心-专注-专业