摘要：随着国家发展的加快，我国基础建设也迎来了发展的春天，土木工程大量兴起，而且一般工期紧，任务重，这就需要我们改进施工方法，使用先进施工工艺，加快施工进度。路基土石方工程是土木工程经常遇到的专业，土石方开挖的进度会严重影响整个项目施工的进度，特别是遇到坚硬岩石时，普通的开挖方式根本无法进行，一般会借助爆破施工方法进行开挖。但是最近几年公安部对爆破行业管理很严格，特别是复杂环境下，没有安全可控的爆破施工方案，很难审批通过，这种情况下控制爆破技术应运而生。
关键词： 浅孔爆破 深孔控制爆破 预裂爆破
1工程概况
1.1、项目概况
贵州某火车站站前广场占地69亩，广场及地下空间总规模约为7.88万m2，其中站前广场面积为1.73万m2，广场绿化面积为1.15万m2，地下停车场面积约为1.01万m2，地下空间总规模约为3.27万m2，道路0.72万m2。石方开挖量为75.53万m3, 最小开挖深度为7m,最大开挖深度为52m，边坡坡度1：0.75。
1.2、施工环境
站前广场东侧为民房聚集地，民房结构为砖混结构，民房距边坡爆破点最近为20米；西侧紧靠在建火车北站站房、预加工料场、塔吊，站房主体结构基本完成，站房与广场间为站房建设重要的运输道路；北侧紧邻火车站某中铁建设项目部驻地；南侧为山包空地。本项目施工环境极为复杂。
1.3、岩石的性质
经现场勘察本项目岩石性质为表层中风化白云岩，下层弱风化白云岩。
1.4、施工方法
根据施工环境情况本项目石方开挖采用浅孔爆破形成台阶，再采用深孔控制爆破辅助机械开挖方式开挖，并采用边坡控制爆破进行边坡开挖。
2爆破施工技术设计
2.1浅孔爆破
浅孔爆破目的是为了形成深孔爆破台阶。
2.1.1爆破参数设计
爆破参数包括：孔径、孔深、超深、底盘抵抗线、孔距、排距、填塞长度和单位炸药消耗量等。爆破参数应根据现场施工的具体条件和类似工程的成功经验选取，并经过实践检验修正，以取得最佳参数值。
.png)
2.1.1.1炮孔直径
炮孔一般采用浅孔凿岩设备，孔径一般为32-42mm取42mm，药卷为32mm。
2.1.1.2炮孔深度和超深
L=H+h
式中L—炮孔深度；H—台阶高度；h—超深。
浅孔台阶爆破的台阶高度根据一次起爆排数而定，超深一般取台阶高度10%-15%之间，最终根据现场试爆情况而定，本项目暂取10%定,h=0.1H。
2.1.1.3炮孔间距
a=(1.0-2.0)W，本项目取a=1.0W
式中a—炮孔间距
W—最小抵抗线，最小抵抗线是指在工程爆破中，通常将药包中心或重心到最近自由面的最短距离。
2.1.1.4最小抵抗线
W=（0.4-1.0）H
系数取值原则：在坚硬难爆的岩石中，或台阶高度较高时，应取较小的系数，本项目表层为中风化岩石，浅孔台阶较小，W=0.8H。
2.1.1.5单位炸药消耗量
根据经验，炸药单孔装药量一般在0.5-1.2kg/m3，本项目岩石为中风化岩石，炸药直径20mm，炸药单耗量取0.5kg/m3。
2.1.1.6各排孔单孔装药量
2.2深孔控制爆破
深孔控制爆破是通过一定的技术措施严格控制爆炸能量和爆破规模，使爆破的声响、震动、飞石、爆破冲击波等危害在规定限度以内的爆破方法。
2.2.1爆破参数设计
2.2.1.1孔径
孔径的选择主要跟爆破环境、钻机设备、炸药供应单位提供炸药直径决定，我项目自有设备可钻70-110mm孔径潜孔钻机，供应商可提供70mm、90mm乳化炸药和袋装膨化炸药。结合本项目爆破环境，采用90mm孔径70mm乳化炸药最为合适。
2.2.1.1孔深与超深
炮孔深度一般通过台阶高度和爆破环境决定，根据试爆结果适当调整，根据爆破环境按L=8.0m（最大不超过10m）垂直孔深为主要炮孔深度(已考虑超深)，考虑到岩石的夹制作用爆破至最后一层台阶需考虑超深钻孔，第一排为正常炮孔，往后各排比前排超深30cm。
2.2.1.3孔距和排距
1）底盘抵抗线确定
确定炮孔前需确定底盘抵抗线，底盘抵抗线确定的方法很多，按以往经验最为直接合理的方法是按钻孔安全条件
W≥Hcotɑ+B
式中W—底盘抵抗线，m，本项目取3.0m；ɑ—台阶坡面角，（°）；本项采用垂直炮孔，坡面角接近0°，可忽略不计；H—台阶高度，m；B—从钻孔中心至坡顶线的安全距离，对大型钻机，B≥2.5-3.0m。
2）孔距和排距
本项目采用等边三角形的梅花形布孔方式，孔距（a）根据相关资料按下式计算：
a=mW
式中m—炮孔密集系数。
炮孔密集度系数m值通常大于1.0，但是第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，选用较小的密集度系数，以克服底盘阻力。第一排孔间距a=4.0米（m为1.33）,第二排炮孔增加至4.5米（m为1.5），最终根据试爆适当调整爆破孔距。
根据布孔形式孔距与排距（b）的关系为：b=0.866a。排距取4.0m。
2.2.1.4堵塞长度
合理的堵塞长度和良好的填塞质量，对改善爆破效果和提高炸药利用率具有重要作用；本项目直接利用炮孔钻渣填塞，既经济又方便，材料满足填塞要求。
垂直孔深l2一般为（20-30）d取大值2.7m，本项目保证不小于2.7m堵塞长度的情况下，对堵塞孔口进行满堵。
2.2.1.5.单位炸药消耗量
选取合理的单位炸药消耗量（q）往往需要通过多次试验或长期生产实践来验证。根据以往经验，中风化白云岩、弱风化白云岩的单位炸药消耗量在0.2-0.4kg/m3之间，本项目暂取中间值0.3kg/m3，最终根据试爆适当调整。
2.2.1.6每孔装药量
单孔装药量有单排爆破或多排爆破的第一排孔的每孔装药量按下式计算：
Q=q·a·W·H
式中 q—单位炸药消耗量，kg/m3；a—孔距，m；H—台阶高度，m；W—底盘抵抗线，m。
多排孔爆破时，从第二排孔起，以后各排孔每孔装药量按下式计算
Q=k·q·a·b·H
式中 k—考虑受前排各排孔的矿岩阻力作用的增加系数，k=1.1-1.2，取中间值1.15；
b—排距，m；其余符号意义同前。
根据计算公式得出各排孔，不同孔深装药量计算如下：
.png)
部分孔深根据现场情况确定，单孔装量按内插法进行计算。
2.3边坡控制爆破
边坡控制爆破是沿边坡线按照设计的边坡高度、坡度采用控制爆破技术进行边坡开挖。
.png)
2.3.1预裂爆破参数设计
2.3.1.1爆破孔深
本设计台阶高度8.0m，根据台阶坡面角和坡比得tanɑ=1:0.75,为保证预裂效果，炮孔超钻1.0m。炮孔深度L=√（8^2+(8*0.75)^2）+0.5=11.0m。
2.3.1.2孔径和炮孔间距
考虑施工的便利性和经济性按深孔爆破采用d=90mm孔径。根据相关资料，一般取孔距a=(8-12)d=720-1080mm，取1000mm。
2.3.1.3填塞长度和线装药长度
填塞长度Lt=（20-30）d=(1800-2700)mm，取2400mm；装药长度Lc=L-Lt=11-2.4=8.6m。
2.3.1.4装药量和装药
根据以往经验和相关书籍查表得白云岩单孔装药量在320-570g/m3之间，取0.5g/m3；单孔装药量Q=Lc×L线=8.6×0.5=4.3kg；
预裂炮孔采用空气柱间隔装药结构。爆破施工采用的装药为φ32mm药卷，其长度为20cm，每卷重0.2kg。孔底加强段1.7m装药1.1kg，装药长度为0.7m（将每两卷φ32mm药卷捆绑截成一半再分为2组，每组间隔0.19m）；中间正常段4.3m装药2.0kg，装药长度为2.0m（将单卷φ32mm药卷间隔0.20m捆绑）; 上部减弱段2.6m装段药量0.75kg，装药长度为0.75m（将单卷φ32mm药卷截成一半，分别间隔0.23m捆绑），每段装药将药卷与导爆索绑在一起再绑在竹片上，形成药串，采用空气柱间隔。
.png)
2.3 爆破网络设计
本项目浅孔和深孔爆破采用导爆管起爆网络，边坡预裂采用导爆索起爆网络。由于爆破环境较为复杂，爆破网络采用逐孔起爆技术以降低齐爆药量减小爆破振。逐孔起爆技术在爆区内横排和竖排间炮孔从起爆点按不同延期时间依次向后排传爆，从而使爆区内相邻炮孔的起爆时间错开。其特点是先爆破炮孔为后爆炮孔创造自由面；爆炸应力波靠自由面充分反射，岩石加强破碎；相邻爆破石块互相碰撞，挤压，增加二次破碎。
.png)
3爆破安全验算
3.1在爆破地震波安全距离
在爆破地震波安全距离内最大一次爆破药量或最大一段药量按下式控制：
Q=R3(V/K1)3/ kg；
R—爆破区至保护物之间的距离(m)；V—质点振动速度(cm/s)，根据爆破环境和爆破安全规程取2.0cm/s ；K1—介质系数，根据爆破环境和爆破安全规程取值为250；—衰减系数，取2。
爆破点与建筑物间允许爆破振动安全距离的最大齐爆药量计算表：
.png)
本工程爆破没有超过10m孔深，最大单孔装药量为62.1kg，据表中计算结果为保证站房结构物、民房及施工安全，爆破边沿与结构物保证相距大于45m，爆破边沿与结构物相距在45～200m范围内采用复杂环境控制爆破。
3.2个别飞散物和空气冲击波的安全距离
3.2.1个别飞散物
根据爆破安全规程对人员的安全距离也有规定：浅孔台阶爆破不小于200m,复杂地质条件下或未形成台阶工作面时不小于300m；深孔台阶爆破不小于200m；本爆破按不小于300m要求进行防护。对于设备和建筑物采用炮被、钢板和竹排等进行物体覆盖、炮孔覆盖防护和阻隔防护。
3.2.2空气冲击波
根据爆破安全规程，爆破冲击波对人员和其他保护对象很难通过计算确定。最好的方法是在施工过程中进行监测和预防。在施工中采用空气冲击波测试仪检测爆破冲击波超压值，同时采用爆破、钢板和竹排等进行炮孔覆盖和阻隔防护。
4爆破实施
4.1钻孔
炮孔的设置一定要考虑临空面，临空面的方向不能正对建筑物的重要保护物。现场地形限制须进行孔位调整时必须由技术员现场决定。钻孔保证孔口的准确及笔直度，已钻好的孔口用防水材料覆盖，防止炮孔进水。
4.2装药、堵塞、覆盖。
装药之前应先对已钻好的炮孔进行测量，根据实际孔网参数进行药量计算，按计算药量进行装药。使用钻渣进行填塞，并用竹竿逐层捣固密实。采用钢板和炮被对炮孔进行覆盖。另外前3次爆破应减少药量，根据爆破效果逐步调整爆破参数。
4.3起爆和爆后检查
起爆要有预警信号，起爆信号，解除信号。确认所有人员撤离现场，所有保护物撤离或覆盖好后方可起爆。爆后应经过5分钟后方可允许爆破人员进入现场检查，检查结束确认安全后才允许解除警戒。解除警戒后本次爆破基本结束。
4.4环境保护
爆破产生的有毒气体比较多，爆破后应洒水降尘；炸药药箱和导爆管线及时回收统一处理。
5爆破效果
本次爆破根据试爆和后续爆破逐步调整爆破参数，爆后大块率少，爆破振动、爆破飞石和空气冲击波三大爆破危害较小，爆破安全可控。本次爆破整体效果较好，得到业主的好评。
6结束语
（1）爆破前必须对周围环境和地质条件进行详细调查，调查是一切爆破设计和施工的前提。
（2）正式爆破前需要进行试爆，根据试爆结果适当调整爆破参数，掌握爆破环境情况和积累施工经验后方可进行正式爆破。
（3）爆破大块率和施工安全是评价爆破效果的主要因素，应根据这两个因素调整爆破参数和做好施工防护。
参考文献
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会.爆破安全规GB6722—2014程[S]. 北京：中国标准出版社，2014.
[2]中国工程爆破协会. 爆破设计与施工[M]. 北京：冶金工业出版社，2015：392-722.
[3]中华人民共和国公安部.爆破作业项目管理要求GA911-2012.北京：中国标准出版社.2012-06-01
[4]中华人民共和国公安部.爆破作业项目管理要求GA911-2012.北京：中国标准出版社.2012-06-01
[5]陈华腾，钮强，谭胜禹，张庆书. 爆破计算手册[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，1991:70-85.
论文作者:覃凤阳
论文发表刊物:《城镇建设》2020年第4期
论文发表时间:2020/4/13
标签：药量论文; 炸药论文; 台阶论文; 项目论文; 孔径论文; 环境论文; 岩石论文; 《城镇建设》2020年第4期论文;