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第2 7 卷第4 期 2 0 1 0 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 7N o ．4 D e e ．2 0 1 0 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 0 ．0 4 ．0 1 5 复杂环境下沟槽控制爆破技术 李东阳 福建省泉州市建设工程质量监督站，泉州3 6 2 0 0 0 摘要详细介绍了泉州行政管理服务中心综合管网沟槽爆破工程的设计情况。指出了在复杂环境中 爆区在被民房围绕的同时也环绕了在建楼房 进行沟槽爆破施工方法的选取、爆破参数的确定和安全防护 措施的使用。 关键词沟槽爆破；预裂爆破安全防护 中图分类号T D 2 3 5 ．3 7文献标识码B 文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 0 0 4 0 0 5 9 0 4 C o n t r o lo fT r e n c hB l a s t i n gi nC o m p l e xE n v i r o n m e n t “ L ／D o n g - y a n g Q u a n z h o uC o n s t r u c t i o nQ u a l i t yS u p e r v i s i o nS t a t i o n ，Q u a n z h o u3 6 2 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h et r e n c hb l a s t i n gd e s i g no fc o m p l e xp i p en e t w o r ko fQ u a n z h o ua d m i n i s t r a t i v es e r v i c ec e n t e ri si n t r o - d u c e di nd e t a i l ．T h ec h o o s i n go fb l a s t i n g ，b l a s t 璩毗瑚她a n ds a f 如p r o t e c t i o no ft r e n c hb l a s t i n gi nc o m p l e xe n v i r o n - m e n to fb l a s ta r e ab e t w e e nc i v i lb u i l d i n ga n dc o n s t r u c t i n gb u i l d i n ga 托a l s op u tf o r w a r d ． K e yw o r d s t r e n c hb l a s t i n g ；p r e ．s p l i t t i n gb l a s t i n g ；s a f e t yp r o t e c t i o n 1工程概况 泉州行政管理服务中心综合管网沟槽爆破区位 于正在施工的该行政管理服务中心和会议中心范围 内地处泉州市丰泽区东海镇北星村，爆区东南面距 北星村4 0m ，村内建筑物为砖混结构，周边多为临 时抢建民房，民房基础未做处理，结构不合理，施工 质量低劣，楼层为3 ～5 层。南侧2 0 0m 处有民房， 西侧5 0m 处泉州师范学院。同时在工作区域内还 包括兄弟单位的交叉施工，区域内 爆区边界1 5m 范围内 包含雨水管、消防支管、弱电管等若干需保 护的设备，爆区环境较为复杂。本场地为燕山早期 侵入的花岗岩基地，根据钻探揭露及地表调查，主要 为中风化花岗岩。 收稿日期2 0 1 0 一0 5 一1 8 作者简介李东阳 1 9 7 0 一 ，男，福建省泉州市建设工程质量监督站 工程师，E m a i l w h u t k a n g c h 1 2 6 ．c m n 。 整个工程包括东侧区域上底宽5 ．3m ，下底宽 1 ．0m ，开挖深度3 ．2m ，长度约1 7 0m 。西侧区域上 底宽5 ．5m ，下底宽1 ．6m ，开挖深度3 ．5m ，长度约 1 7 0m 。北侧区域上底宽4 ．0m ，下底宽3 ．0m ，开挖 深度1 ．8m ，长度约3 0 0m 。此外还包括8 0m 3 化粪 池2 个，2 0 0m 3 消防水池1 个，1 5 0m 3 地下油库1 个，石方开挖约70 0 0m 3 。见图1 。 图1 施工环境示意图 万方数据 爆破2 0 1 0 年1 2 月 根据工程周围环境特殊及沟槽开挖要求，该区 域石方爆破必须满足如下技术要求爆破振动及飞 石不得影响建构筑物及设备人员的安全。 2 爆破总体方案 由于开挖爆破只有一个狭小的自由面，岩石的 夹制力较大。开挖爆破宜采用小孔径浅孔非电起爆 毫秒微差爆破技术。即通过将同一网路装药分组， 以毫秒级的时间间隔进行顺序起爆的方法。利用先 爆孔创造的空间为后爆孑L 提供自由面解决夹制效 应。同时，由于爆区在被建构筑物环绕的同时还以 一个环形包围了正在兴建的行政服务中心，存在多 工种交叉施工的情况，为了保证爆后槽壁的完整和 强度，同时降低爆破振动对外围的影响，必须采用预 裂爆破技术⋯。 3 爆破参数设计 3 ．1 布孔方式 炮孔直径受挖掘能力，爆破块度，爆破振动及工期 要求的影响，采用7 6 5 5 钻机，4 0n l n l 钻头，炮孔直径d 为4 2t o n i ，采用梅花形布孔方式。见图2 、见图3 。 { 。。。。。。。 【．旦_ ．L 旦．JI ．．生．J ．．生J ．．生．J ．量．I 图2 炮孔布置图 蛾黝 蠢 图3 炮孔布置立面图 3 ．2 爆破参数 3 ．2 ．1 孔深和超深 孔深￡随地形的变化而变化悼J ，但不超过2m ， 超过2m 处则分层采取台阶爆破。超深根据孔深 变化一般为0 ．3 ～0 ．5m ，取0 ．5m 。钻孔深度 L H 0 ．5m ，H 为沟槽设计深度或台阶高度，2m 。 3 ．2 ．2 孔距和排距 爆破采用手持式气动凿岩机打孔，炮孔直径 d 4 2m i l l ，贝0 孑U 距口 1 5 3 0 d ，即口 6 0 1 2 0c m 。 j j } 距b 0 ．8 ～1 ．0 口，取b 5 0 ～1 0 0c m 。 3 ．2 ．3 堵塞长度 堵塞长度过长会造成上部岩石破碎不佳，增加 工程费用，堵塞长度过短，将产生较强的空气冲击 波、噪声和飞石，合理的堵塞长度L 。 1 5 3 0 d 。 为避免飞石的产生，取L 。≥0 ．6m 。 3 ．2 ．4 单耗及线密度 炸药单耗的选择合理与否，直接影响爆破效果， 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，沟槽开挖爆破的岩石 多为强风化和中等风化岩石，开挖面积通常只有 2 ～2 0m 2 ，周边约束力很大。根据几个工程归纳类 比，在开挖段面为2 4n 1 2 的情况下，炸药单耗为 q 1 3 0 0 12 0 0g ／m 3 。在开挖段面为4 2 0m 2 的情 况下，炸药单耗为q 7 0 0 10 0 0 ∥m 3 。在开挖段面为 2 0m 2 以上的情况下，炸药单耗为q 5 0 0 - 7 0 0g ／m 3 。 3 ．2 ．5 每孔装药量 每孔装药量由下式计算 Q ’ k q a b L 式中Q7 为孑L 装药量，k g ；k 为与岩性、沟槽夹制作 用、炸药性能等有关的系数；口为炸药单耗，k g ／m 3 ；￡ 为孔深，m 。 3 ．2 ．6 预裂爆破参数 孔径为4 2m m ，孔距为 7 1 0 d 由于岩层含大 量软夹层，参考同类工程取口 1 0d 即0 ．4m 。孑L 深 由设计开挖边界及孔位标高确定，为取得较好的爆 破效果超钻0 ．4n l 。 线装药密度如下式计算 Q ， 2 ．7 5 r O ．强盯0 乐．5 3 式中Q ，为线装药密度，g ／m ；r 为钻孔半径，m m ；盯， 为岩石极限抗压强度，根据岩石地质情况同时进行 工程类比，盯，取5 0M P a 。经计算得仉 9 0g ／m 。 3 ．3 装药结构 预裂孔采用不耦合装药，利用竹片固定药包并 用导爆索联接。 主爆孔采用耦合装药，对于部分孔深较深的孔 采用分层装药，用岩渣隔开。同时为了保证准爆率， 避免出现盲炮，每层药柱均在不同孔深处安装2 个 起爆体。见图4 。 4 起爆网路设计 4 ．1 微差时间的确定 对于沟槽爆破，先爆孔为后续炮孔创造自由面， 是爆破成功与否的关键。同时对于较硬岩石，宜采 用极短时差起爆，先爆孔产生的应力波在后爆孔壁 附近产生拉应力集中，此时起爆后爆孔，可获得理想 万方数据 第2 7 卷第4 期李东阳复杂环境下沟槽控制爆破技术 6 l 的爆破效果。因此微差时间的设计，必须使槽区介 质破碎并部分离开原岩，形成或趋于形成鼓包运动 时，后续炮孑L 起爆。以产生新的自由面为出发点的 原则确定微差时间t d ，有经验公式 t d ．| } l k 2 Q 1 力 s ／v 分层装药结构示意图 式中J | } ．，k 2 为系数，k ， 1 ．2 2 ．0 ，k 2 9 a ’，a ’为炸 药与岩石的波阻抗比值；s 为爆区岩块与原岩脱 离距离，s 1 0 0m m ；秽为岩块移动平均速度， l I 2 5m ／s o 连续装药结构示意图 图4 装药结构示意图 故本次爆破工作合理微差时间为2 5 ～5 0m s 。 实际工作中选取2 5m s 。 4 ．2 网路敷设 为了防止盲炮、提高网路可靠度，施工中采用循 环复式起爆网路，即将一般导爆管起爆网路中的2 条传爆主线通过四通横向连接，形成局部回路以保 证在网路中出现盲点后爆轰依然能够通过反向传播 引爆雷管。 同时为了防止先爆孔炸毁网路影响后面炮孔的 正常起爆。网路设计中以低段别雷管作为微差雷 管，高段别雷管作为孔内起爆雷管，同时控制一次起 爆范围，保证爆轰在网路内传爆完毕后，起爆雷管才 开始引爆药柱。 5 爆破安全技术 5 ．1 爆破振动控制【3 】 根据公式最大段允许装药量Q R 3 V ／K ‰， 预裂孔装药结构示意图 式中Q 为分段起爆时最大一段装药量，k g ；R 为爆 心距，m ；y 为质点振动速度，c m ／s ；K 、a 为与爆破条 件，岩石特征等有关的系数，K 1 0 0 ，a 1 ．8 。 若以新建的行政服务中心为保护目标进行振动 校核，取V 5c m ／s ，R 1 0m ，Q 。。 6 ．7 8k g ，若以 民房为保护目标进行校核，取移 1c m ／s ，R 4 0I l l 。 经计算Q ～ 2 9 ．7 1k g ，设计最大段药量为5k g ，由 于本区爆破采用微差爆破，最大段药量不超过5k g 小于最大允许药量，因此，新建的行政服务中心和周 边建筑是安全的。 5 ．2 爆破飞石的控制 根据爆破飞石计算公式 S V 2 0 ／g s i n2 a 式中s 为最远飞石距离，m ；V o 为飞石初速度，m ／s ； 根据实践取1 5m ／s ；a 为抛射角，当d 4 5o 时，抛射 最远。 则飞石距离S 1 5 2 ／9 ．8 s i n9 0o 2 2 ．9 6m 万方数据 爆破 2 0 1 0 年1 2 月 从上述计算可知，爆破飞石不会对建筑物造成 影响。同时采用覆盖，加强堵塞质量等控制飞石产 生的安全措施。 5 ．3 空气冲击波控制 根据露天钻孔爆破空气冲击波经验计算公式 A P K Q 1 力／R “ 式中△P 为空气冲击波超压值，1 0 5P a ；K 、a 为经 验系数和指数，本次爆破K 取1 ．4 8 ，a 取1 ．5 5 ；Q 为 最大一段的装药量，本次爆破在靠近保护对象处最 大一段的装药量取1 5k g ；R 为爆破点距被危害对象 的距离，取5 0i n 。 那么△P 1 ．4 8 1 5 1 ／3 ／5 0 1 贷1 0 5 0 ．0 1 4 1 0 5P a 这是没有任何防护条件下的空气冲击波超压 值，对一般砖混结构建筑是安全的。 5 ．4 安全防护措施 在严格控制爆破区，为确保民房、工厂不受飞石 及爆破地震危害，要采取必要防护措施。 5 ．4 ．1 覆盖防护 根据爆破部位的地形、临空面情况及距离民房 的远近采用不同的覆盖防护措施 1 覆盖材料的选择。采用的覆盖材料有装有 黄土或石粉的编织袋 即砂袋 、竹跳板、竹笆、橡胶 垫和钢丝网。 2 覆盖防护方法在临近房屋进行爆破时，在 炮孔上覆盖1 - 2 层橡胶垫，其上盖l 层胶管帘，最 外面再罩l 层钢丝网，有很好的防飞石效果。覆盖 过程中覆盖体上一定要清理干净不能有石子等杂 物。见图5 。 图5 覆盖防护示意图 垫 5 ．4 ．2 隔挡防护 隔挡防护是在爆区和行政服务中心之间设置一 定高度防护墙或挡石坝，防止个别飞石H 1 。对于施 工区内的临时配电设施等重点危险位置进行近体防 护，主要是在面向爆区方向搭设脚手架，然后固定竹 排跳板，并在底部堆设沙袋形成保护体。见图6 。 沙袋 图6 格挡防护示意图 5 ．4 ．3 采用毫秒微差爆破 实践证明，减振效果很明显。 5 ．4 ．4 预裂爆破技术 形成预裂缝大于2t o n i ，有效地阻碍了爆破地震 波的传播。 5 ．4 ．5 控制单响最大药量 加强管理，严格按照设计装药。 6 爆破效果与结论 起爆后覆盖体有明显隆起但基本无大块飞石， 少量小粒径石子亦控制在5m 以内。表面开裂，爆 堆集中，碎岩向中间隆起，松散度较好，块度适中，满 足挖运要求。挖掘后基本无根底；挖掘机一次挖掘 沟槽成型，沟底平缓，保存完整且超宽较少。同时行 政服务中心、周围房屋及临时设施、设备得到较好的 保护，未发生安全事故。 综上所述1 由于施工环境比较复杂，单耗的 选取尤为重要。实践证明5 0 0 7 0 0g ／m 3 的单耗完 全可满足岩石破碎的需求。2 反射性四通连接非 电复式网路的方法降低了成本的同时大大提高了网 路的可靠度。3 孔内大段别起爆，孔外小段别延期 的起爆网路敷设方式有效防止了爆破对网路的 破坏。 参考文献 [ 1 ] 陈德志，徐顺香．减少路堑开挖爆破对邻近民房影响 的控制技术[ J ] ．工程爆破，2 0 0 1 ，7 3 6 0 - 6 3 ． [ 2 ] 王玉杰，黄栋，李本伟．紧邻煤矿的矿山削顶爆破与 安全控制[ J ] ．露天采矿技术，2 0 0 8 3 1 7 ．1 8 ． [ 3 ] G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 爆破安全规程[ s ] ．北京中国标准出 版社，2 0 0 4 ． [ 4 ] 李本伟，任少峰，陶令．钢筋砼水泥立窑定向爆破拆 除[ J ] ．爆破，2 0 0 8 ，2 5 I 5 6 - 5 8 ． 万方数据