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摘要:为了改善城区居民生活环境，必须加快城市建设。在旧城改造或新城建设中，工程爆破将被大量的使用。如何保证周边建（构）筑物和居民生命财产安全，是特别要注意的问题。本文结合湖北省某工程城区深基坑土方爆破施工，针对在中心城区及人口密集地区的实际情况，确立合理的爆破方案，采取得力的安全防护和减震措施，可显著降低施工成本，加快施工进度。
关键词: 浅孔微差爆破；安全防护；减震措施
引言
近几年，随着城市建设的不断发展,地下空间的不断开发，我国许多城市都在基坑或沟槽施工中采用了爆破施工。但在中心城区爆破施工中，由于人口密集且周围建筑物林立，要考虑多方面的问题。我们在通过对湖北省某工程深基坑土方爆破工程实践，来讨论一下中心城区土方爆破工程应该注意的一些问题。
1、工程概况
该工程位于湖北省恩施州某县城中心地带。场地东侧6m为县城机关幼儿园的3层砖混结构教学楼，南侧10m为7层框架居民楼，15m为5层砖混居民楼，场地北侧6m为油码头路，西侧10m为县城主干道。由于居民楼年久失修，不少房屋的墙体已经开裂且幼儿园儿童经常在室外活动，场地环境极为复杂。爆破环境示意见图1。
本场区地貌单元为陇岗残丘剥蚀地带。基坑面积约1.1万平米，开挖深度约11m，地下5m处为中风化泥质粉砂岩。由于采用机械开挖成本较高且工程进度不能保证，决定采用土方爆破。
2、爆破方案设计
爆破方案主要考虑的问题主要有三，一是爆区环境，二是岩石赋存条件，三是基坑石方开挖工期。
爆区西北两侧有居民楼等建筑物；爆区东侧有幼儿园；爆区西侧还是交通要道，车辆和行人密度也很大，因此，必须进行安全文明施工，也就是说必须严格控制爆破振动、爆破飞石以及施工噪音，做到尽量少扰民，尽量不影响交通，确保周围建筑物的安全，保证支撑结构不受损伤。
根据现场实际条件，本工程采用台阶浅孔微差控制爆破方案。先由机械开挖出一条沟槽，台阶工作面沿沟槽布置，工作线从沟槽处向基坑内推进。台阶高度为3m，即将6m深的岩石开挖量分2层爆破。临近支撑梁的炮孔，距离支撑梁不小于3m；临近设计开挖底标高的钻孔深度超深控制在0.3m以内。
采用液压钻钻孔，钻头直径为75mm，垂直钻孔，炮孔平面布置为交错布孔，炮孔布置形式及尺寸见图2。
孔网参数设计：
孔 径：? ＝ 75 mm
孔 距：a ＝ 1.5 m
排 距：b ＝ 1.5m
孔 深：L ＝ 3.0m
堵 塞 长度：d ＝ 2.54m
爆破体积：V=abL=1.5×1.5×3.0=6.75m3
单孔装药量：Q ＝ 2.0kg
炸 药单 耗：q ＝ 0.3kg/m3
延米爆破量：m=V/L=2.25m3/m
雷 管 用量：0.22发/m3
图2炮孔布置示意图
基坑开挖采用小卷乳化炸药，连续柱状装药结构，堵塞长度大于2.3m，且用砂或粘土将孔口堵实，以保证堵孔质量，降低飞石飞出距离。装药结构及堵塞方式如图3所示。
图3台阶爆破装药结构示意图
选用毫秒延期导爆管雷管作为孔外联结雷管和孔内起爆雷管。基坑开挖一次引爆三排炮孔，约70个炮孔，一次起爆药量在500kg-100kg之间，为控制爆破振动，采用孔内外微差导爆管雷管簇－串联爆破网路。
爆破网络具体联结形式为，孔内采用5、7、9段位的毫秒延期导爆管雷管，每3发导爆管雷管簇联后与双发3段毫秒延期导爆管雷管捆绑形成联结节点，各节点雷管依次串联，形成接力式毫秒延期爆破网路。电雷管为网路引爆雷管。这种接力式起爆网路，孔外每节
点上的雷管最多与3发段位不同的孔内雷管相联接，理论上可实现逐孔起爆，从而达到降低爆破振动的目的。
孔内外微差爆破网路联接形式见图4。根据这种起爆网路和各段雷管延期时间可算出各个炮孔延期时间或引爆顺序见图5。
图5 炮孔起爆顺序示意图
3、爆破振动与飞石控制
3.1爆破振动控制
爆破作业引起的振动，波及建筑物基础，影响建筑物安全，也是最易引起纠纷的一个重要问题。除了在爆破前，请相关公证部分对周边房屋进行评估外还需在根本上控制爆破引起的振动在规范要求之内。爆破振动控制的主要参考以下几点：
3.1.1安全允许振速
根据中华人民共和国国家标准（GB6722-2014）《爆破安全规程》之规定，爆破振动对周围建筑物的影响大小主要根据爆破振动速度值的大小加以度量和控制。一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足安全振动速度的要求。在本爆破工程中，受爆破地震影响的建筑（构）物和相应安全允许振速见表1。
表1受爆破地震影响的建筑（构）物和相应安全允许振速
式中，Q为最大一段允许用药量kg；V为允许爆破震动速度控制标准，取2cm/s；R为爆源中心到振速控制点距离；K为与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数，取200；α为爆破振动衰减指数，取1.65；m为药量指数，取3。
根据建筑物基础上的质点振动速度V=1.5cm/及支护桩上的指点振动控制速度V=6cm/s可以推算出最大单段药量为1.1kg。
3.1.3信息反馈施工
由于振速控制、最大单端药量控制都是根据规范来计算完成，但是场地地质情况比较复杂。为取得更合理的爆破效果，必须进行现场试爆振动实测，通过实际振动测量，来修正爆破方案。2011年5月25日的试爆采用了孔距1.2m，排距1.5m，孔深3.3m，单孔药量0.8kg，导爆管雷管分别为7段，9段，11段。爆破效果良好，没有飞石。在距离10m的来凤县幼儿园设置监测点，具体监测数据如图6。通过检测可以看出，爆破振速为0.85cm/s远小于安全控制值1.6cm/s，可以适当增加药量。在2011年5月31日的爆破中孔距1.2m，排距1.5m，孔深3.0m，最大药量1.3kg，在相同地点设置监测点可得爆破振速为1.14cm/s，满足安全要求。具体监测数据如图7。通过信息反馈可以合理的调整修正相关参数，调整药量，得到更好的爆破效果。
图6 图7
3.1.4毫秒微差爆破
本工程爆破选用毫秒延期导爆管雷管作为孔外联结雷管和孔内起爆雷管，利用孔内采用5、7、9段位的毫秒延期导爆管雷管，每3发导爆管雷管簇联后与双发3段毫秒延期导爆管雷管捆绑形成联结节点，各节点雷管依次串联，形成接力式毫秒延期爆破网路。每个炮孔分为1段次。
3.1.5减震孔（沟）
在靠近支护桩爆破时，为防止爆破振动伤及支护结构，靠近支护桩的位置用液压冲击器凿开一条减震沟或机械钻出一条减震孔，减震孔（沟）的深度要低于爆破区设计标高。利用减震沟（孔）对爆破地震波加速度峰值有明显的消减作用来减小振动对支护结构的影响。
3.2飞石控制
在城区内爆破，飞石也是重大的安全隐患之一。飞石先是由于爆破冲击波在自由面发生反射，将靠近自由面的掩饰拉成飞片，脱离母岩，形成飞石。再就是爆炸气体突破约束层，在束缚的薄弱点形成“喷流”，“喷流”携带的石块获得较大的初速度，飞出很远形成飞石。根据相关研究表明，照成伤害的都是“喷流”产生的飞石。
3.2.1炸药单耗的控制
炸药单耗的大小是决定爆堆和飞石的最主要因素之一。选择合理的单耗是控制爆破飞石的重要手段，因此每次爆破时对炮孔的岩石特性，节理裂隙要进行细致的查看，对孔网的参数和每孔的装药量及单耗进行认真计算和调整。
3.2.2填塞的控制
严格按照设计爆破参数和布孔孔位进行钻孔，装药、填塞，钻孔开口误差不大于10cm。填塞长度过大，爆破效果就差，填塞长度过小，岩石被抛出，个别飞石无法控制。填塞材料也可以很好的控制飞石。本工程“干孔”填塞材料选用粘土填充,填塞时用竹竿轻轻地捣实，中间不间断，以保证炮孔的填塞质量。
3.2.3炮区的覆盖
加强对炮区的覆盖，在爆破施工时，由于岩石的不均匀性及其他不确定因素，往往有石子脱离爆破体飞起。在填塞好和连接好起爆网络后，在起爆区覆盖一层竹跳板，然后在竹跳板上覆盖一层橡胶皮垫，然后再盖上一层竹跳板，此层竹跳板与最下面一层竹跳板垂直方向布置。最后在竹跳板上盖上工字钢和不小于30Kg的水泥沙袋。
3.2.4隔离区设置
爆破施工队伍需设置专业安全员，安全员爆破前将爆破区域内50m内的人员全部请出场外，爆破前需经过三次信号警示，全部人员撤出爆破区域后，方可将控制器接线。爆破后需等爆破专业施工人员检查表示安全后，其他施工人员才能进入隔离区。
3.2.5爆破时间
爆破时需选择在道路或居民区人员较少时进行，本工程在爆破时选在幼儿园上课时或放学以后。这样路上行人和居民区人较少且儿童均在室内。
4、结论
经过多次爆破土方开挖成功完成，振动检测单位每次对爆破振动进行检测，振动速度和振动加速度没有超过安全限值，飞石均在安全范围之内，保证了周围建筑物和居民的安全。因此，在城区土方爆破中一定要选择适宜的爆破方案，精心组织爆破施工时段，严格安全防护管理，加强实时振动监测，及时调整爆破方案。
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论文作者:蔡海振,张俊杰,王春艳,于春祥,魏靖达
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/12
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