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摘要：发育于黄河以北九州台一带的白垩系砂岩、泥岩互层岩体，发育垂直节理，在差异风化、重力崩塌、流水溶蚀、风力侵蚀等综合作用下多形成城堡状、宝塔状、柱状、棒状、方山状或峰林状的地形陡崖，局部易形成危岩体，稳定性差，易于崩塌而产生地质灾害，采用烟囱爆破法对柱状危岩进行紧急处理。基于此，本文主要对烟囱爆破法处理柱状危岩体进行分析探讨。
关键词：烟囱爆破法；柱状危岩体；处理
1、前言
通过观察、分析危岩与母岩之间裂缝走向以及自身裂缝走向，应用烟囱爆破设计原理，合理地确定了钻孔孔位、倾角和孔深、单孔装药量等爆破参数。运用免冲击切削钻孔技术及非电毫秒微差起爆技术，以保证爆破的顺利实施和周边建筑物及设备安全。对最大单孔装药量爆破所产生振动以及危岩塌落振动对周围房屋的安全性进行校核计算，并对爆破过程中可能产生的飞石和滚石采取了开挖缓冲沟等安全控制措施，取得了较好的爆破效果，安全、快速、高效地消除了这一地质灾害隐患。
2、工程概况
2011年12月，市国土资源局对九州开发区进行地质灾害隐患排查，发现位于天昱凤凰城小区内一孤立柱状危岩体，高42m，基座直径7．3m，在自重应力及长期雨水侵蚀影响下，稳定性差，已濒临崩塌，要求对该柱状孤立危岩尽快实施爆破处理。
该危岩体北侧为母岩，西侧45m为天昱凤凰城施工工地，南侧20m为即将建设的小区垃圾处理站，东侧35m为兰州儿童公园附属住宅开发区建设工地。周边环境复杂。
（1）由于危岩北靠母岩，东西两面均为住宅小区，不具备倾倒条件，故采用烟囱爆破法设计该危岩体向南面倾倒。而且该危岩体可能随时崩塌，因此要求快速处理。（2）采用微差爆破技术，避免因一次起爆药量过大，产生较大震动使母岩遭到破坏。严格控制爆破飞石及滚石，避免对周边建筑物及人员的伤害。（3）施工采用露天潜孔钻机钻孔，水平免冲击切削成孔，避免因冲击震动影响岩体稳定，导致危岩体在施工中崩塌及浮石掉落。
3、爆破设计
该危岩体为不规则棱柱状实体结构，参照烟囱爆破方法设计。通过分析危岩与母岩之间裂缝走向以及自身裂缝走向，确定设计原则：危岩基座的爆破可使危岩失稳倒塌，同时危岩体在倒塌过程中可顺自身裂缝解体，进而使爆堆集中，有利于爆破安全。
3．1爆破切口形式及尺寸设计：
该危岩体裂缝纵横发达，依据以往相关工程经验，危岩体在倒塌过程中会产生下坠解体现象，因此采用正梯形切口。
3．1．1切口位置及高度
设计爆破倾倒方向为正南，切口位置为正南方向。为便于钻孔施工，取切口的底线标高在+1．2m处，可使下部一排炮孔处于一个平面上。切口的高度H是保证定向准确的一个重要参数，由于本危岩为实体结构，取H=4．5m。见图1。
3．1．2切口长度
爆破缺口长度是影响危岩体倒塌方向和后坐的重要因素，切口长度一般取待爆体周长的1/2～2/3倍，因而根据经验设计切口长度为15m，即爆破部分的圆心角为220°。
3．2爆破参数
钻孔直径为120mm，水平扇形布孔，单耗量q=0．3kg/m3，具体爆破参数见表1。
3．3起爆网路
为避免施工现场杂散电流影响，采用非电毫秒微差塑料导爆管起爆网路。由于此次爆破仅有7个孔，所以采用孔内微差延时。导爆管雷管段位分别为1段、3段和5段。以设定的倒塌中心线逐孔向两侧方向对称延时。每个孔内安装2发雷管，采用簇连接方法，用击发枪起爆。起爆顺序如图1所示。
4、爆破安全控制技术
4．1爆破振动校核
根据《爆破安全规程》（GB6722—2003）中规定，可采用下式计算爆破震动的传播和衰减规律
式中：Q最大一段起爆炸药量，本工程最大一段起爆炸药量为36kg；Ｒ为爆源至临近建筑物的最小距离，取Ｒ=35m；K为场地介质系数，取K=150；α为地震波衰减系数，取α=2。经计算，爆破所产生的振动在距离爆破点35m砖结构民房处的质点振速为V=1．33cm/s，小于本工程需保护的建筑物爆破震动安全允许标准最小值2．0cm/s。此次爆破主要保护的建筑物、构筑物是安全的。
4．2塌落振动校核
塌落振动速度采用如下公式计算
vt=kt［Ｒ/（MgH/δ）1/3］β
式中：vt为塌落引起的地面振速，cm/s；M为下落构建体质量，由危岩直径、高度及岩石密度估算质量为1200t；g是重力加速度，9．8m/s2；H是构建的高度，为42m；δ为地面介质破坏强度，一般取10MPa；Ｒ为观测点至冲击地面中心的距离，取35m；kt、β为塌落振动速度衰减的系数和指数，分别取1．8、－1．7。经计算距离为35m处的儿童公园附属小区楼房振速vt为0．82cm/s，处于安全允许范围内，不会对周边造成破坏。
4．3爆破飞石校核
根据无覆盖条件下飞石飞散距离估算经验公式Ｒ=70K0．58=34．8m（K为炸药的单耗）由计算结果而知，飞石飞散距离小于爆源与最近现有建筑物距离。但为了保证爆破安全，应做好爆破飞石的安全控制措施。
4．4爆破飞石的安全控制
爆破飞石的控制主要在于合理设计、精心施工，从爆源上控制药量的有效分布，并在本工程中采用如下技术措施：
（1）严格控制钻孔质量，对炮孔从除以上方面逐孔验收外，还要检查危岩体两侧炮孔最小抵抗线是否符合设计要求，是否有岩体裂缝贯穿炮孔。
（2）在装药过程中，严格控制装药质量、保证堵塞长度和堵塞质量，杜绝爆破冲炮现象发生，进而控制好爆破飞石。对危岩体东西两侧施工工地重要设备采取遮盖防护，确保设备安全。
4．5爆破滚石的控制
由于该独立柱状危岩位于陡峭山坡上，所以必须特别注意爆破滚石的控制。本工程依据实际情况采取了如下控制措施：
（1）合理设计爆破参数、爆破作用方向及危岩倒塌方向，在爆破后不产生过大块，避免其滚落距离过大，使可能产生的滚石偏离主要设施或保护区。
（2）在陡坡南侧15m处开挖一道宽3m，深2．5m的缓冲沟，以防滚石直接冲下陡坡后冲入南面保护区。
5、爆破效果与分析
采用烟囱控制爆破思路，准确设计，精心施工，使孤立危岩倾倒方向与设计一致。滚石下落方向符合设计要求，并未冲过南侧缓冲沟。飞石的距离得到有效控制，无碎石飞跃警戒区，未给周边建筑、设备造成伤害，成功消除了该危岩地质隐患。
6、结语
总之，在烟囱爆破法处理地质灾害特别是孤立危岩隐患过程中，必须做好对岩体类型、现状特征及周边环境情况的调查，通过采用烟囱爆破技术，选取合理可行的爆破方案，能圆满完成爆破任务。
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论文作者:杨武斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/20
标签：柱状论文; 飞石论文; 烟囱论文; 切口论文; 裂缝论文; 钻孔论文; 药量论文; 《基层建设》2017年第9期论文;