复杂环境下中深孔控制爆破

复杂环境下中深孔控制爆破摘要：宁德市火车站南侧山体土石方工程中深孔控制爆破工程中，针对其复杂的爆破环境，采用逐孔爆破技术、孔内分层微差、孔间微差、光面爆破等爆破技术，确保边坡稳定及周围环境的安全，取得了预想的爆破效果。

1 工程概况宁德市火车站南侧山体土石方工程位于宁德市火车站南侧，占地面积约25600平方米，总方量为91.58万m3，其中土方9.2万m3，石方82.38万m3，工期为240日历天。

该区域为一丘陵，丘陵最高处约45m，现丘陵山体坡度多在40°~ 60°之间，坡度较陡。

爆区周边环境复杂，爆区东面距离温福铁路挡土墙预留21米保护层，挡土墙距离最近铁轨34米，即爆区距离最近铁轨或架线55米，动车架线电压为25kv；北面距离火车站售票大厅玻璃幕墙46米，旁边有一条混凝土公路；西面距离土尾村约200米、进站公路（金马路）130米；南面距离蒋澳村67米，邻近爆区有28栋土坯房，抗振能力较差。

本项目是宁德市重点项目，也是南昌铁路局境内的高铁运营线旁的首例爆破，福建境内首例长工期露天夜间爆破。

图1 爆区周边环境卫星平面图2 爆破技术要求根据爆区周边要求，该区域石方爆破必须满足如下技术要求：（1）爆破不应对列车运营照成影响，爆破振动不得影响任何设施，不能有任何飞石侵入铁路；（2）由于涉及到夜间爆破施工，应布置完善的夜间施工的照明系统，符合爆破安全规程的要求；（3）完善夜间民用爆炸物品运输、保管、出入库的安全；（4）由于福建境内不得使用电雷管，本项目必须采用非电起爆网路，考虑非电起爆网路的不可检测性，应采用冗余设计，确保网路安全可靠；（5）要求严格爆破现场记录和监理现场确认；（6）制定政府相关部门和铁路部门在爆破警戒方面的配合要求。

3 爆破方案选择本工程的性质是山体爆破，工程量大、时间长、距建筑物近；为确保工期、保证质量，确定该工程石方爆破设计原则为“露天中深孔排孔松动爆破与浅眼排孔相结合的减弱松动爆破”，个别地段还需用小型钻机进行钻浅孔光面爆破，爆破施工的原则是“天窗时间内进行爆破装药，天亮后起爆”。

（1）为便于爆破安全的控制，石方爆破一律使用钻孔控制爆破方法进行。

在挖深大于5m 的主体爆破区采用中深孔台阶控制爆破；挖深小于5m区段，实施低台阶钻孔控制爆破；孤石和大块岩石的二次破碎使用液压破碎锤破碎，不允许二次解炮。

（2）石方开挖自上而下分台阶进行。

根据水土保持工程设计台阶高度，从有利挖装和作业安全的角度出发，中深孔台阶爆破的主体台阶高度确定为6-8m。

（3）最小抵抗线方向尽量背向或侧向爆区周围的保护物，即最小抵抗线方向向西或西偏南。

（4）初期于工程实地进行爆破震动规律测试，取得该地真实可信的K、α值，为准确控制单响最大药量提供依据。

之后根据保护物到爆破地点的不同距离，严格按实测振动规律控制单响最大药量和一次爆破规模，全部采用微差起爆方法，最大限度地减少爆破震动对环境的扰动。

（5）为保证边坡平整稳定，减少边坡的超欠挖工程量，边坡采用光面爆破技术。

（6）爆破一律采用导爆管雷管复式起爆网路，起爆采用激发针，用电起爆器起爆。

4 爆破设计4. 1 爆破孔网参数（1）深孔台阶控制爆破参数孔深大于5m时的爆破属于中深孔爆破，本工程主台阶为6-8m，具体孔网参数如下图。

一般情况下，中深孔垂直布放，深孔平面布置成方型或梅花型，其爆破参数按以下各式计算：图2 中深孔台阶孔网参数示意图底盘抵抗线 W = (30～35)d，m，取30 d钻孔超深 h =（0.05～0.25）H，m，取0.15 H炮孔深度 L = H+h，m堵塞长度l′=（1～1.5）W，m孔间距 a=（1～1.25）W，m，取1.1 W排间距 b=W，m单孔药量Q=q•a•b•H或Q=q•W•a•H，kg炸药单耗 q=（0.28～0.35），kg/m3根据本工程地形地质特点及试爆结果，炸药单耗选择为q = 0.28 ～ 0.35kg/m3，特别完整坚硬的弱风化花岗岩区域爆破炸药单耗选择为q = 0.35 ～0.4kg/m3按上述公式计算得到的不同台阶高度时钻孔直径d =90mm的爆破参数值列于下表。

表1深孔台阶控制爆破参数（2）低台阶钻孔控制爆破参数炮孔垂直钻凿，平面成梅花形，钻孔直径d=76mm，其它爆破参数按以下各式计算：底盘抵抗线 W=（25～30）d，m；钻孔超深 h=（0.3～0.4）W，m；堵塞长度l′=（1.0～1.2）W，m；钻孔深度 L = H+h，m；孔间距 a =（1.0～1.3）W，m；排间距 b = W，m；单孔药量Q=H•a•b•q或Q=q•W•a•H ，kg；炸药单耗 q=0.30～0.40，kg/m3；由此计算得到不同台阶高度下的爆破参数列于下表。

表2低台阶钻孔控制爆破参数（d =76mm，q=0.35kg/m3） H(m) W(m) h(m) a(m) b(m)3.0 1.8 0.7 2.2 1.83.5 2.0 0.7 2.5 2.04.0 2.0 0.7 2.5 2.04.5 2.0 0.7 2.5 2.0H(m) L(m) L′(m) Q(kg)3.0 3.7 2.34.23.54.2 2.3 6.14.0 4.7 2.4 7.04.55.2 2.7 8.0（3）碎落平台爆破参数表3不同孔深L的爆破参数（4）临近边坡光面（预裂）爆破参数为保证爆破区域最终边坡的稳定，对临近火车站铁轨旁边坡的爆破采取光面爆破方法。

光面爆破是爆破开挖时，沿设计开挖轮廓钻孔装药，在开挖区主爆破孔之后起爆，以获得比较平整壁面的爆破。

图3 光面（预裂）孔装药结构示意图4. 2 起爆网路图4 排间孔外延期加强复式网状起爆网路图5 普通复式网路图6 簇联起爆网路4.3夜间施工根据爆破安全规程，在黄昏和夜间等能见度差的条件下，不宜进行地面及水下爆破的装药工作。

如确需进行装药作业时，应有足够的照明设施保证作业安全。

爆破装药现场不应用明火照明。

爆破装药用电灯照明时，在离爆破器材20m以外可装220V的照明器材，在作业现场电压不高于36V的照明器材。

4.4安全防护（1）覆盖防护。

按安全要求，单独或综合采用爆破体覆盖、爆破体与爆破对象间遮挡以及保护对象近体防护等三种方法预防爆破个别飞散物危害。

实施分段延期爆破时，要预防覆盖物受先爆药包爆破影响提前抛出散落的可能性。

对爆区里的地面爆破防护采用沙袋、铁板、废输送带、废旧地毯进行单层或复合式覆盖，注意覆盖面要有足够的沙袋以确保压盖重量；（2）爆区防护。

项目部四周设置6米高飞石防护排架，飞石防护排架由脚手架挂密实竹笆外再加感光网组成，防止飞石伤及周边设施，确保既有温福铁路设施和运营安全。

4.5爆破警戒爆破300m警戒线内不得有行人，但人员可以躲在建筑物内或具备防护功能的构筑物后；爆破200米警戒线内，不得有车辆通行或驻停，也不得有易损设备或材料摆放，确实无法移动的，必须进行防护加固处理。

表4警戒地点及警戒人员分布情况4.6爆破振动测试爆区的爆破振动测试由湖南长沙中大爆破岩土工程有限公司负责，设置爆破振动测试点共7个，分别是1#售票处中部，2#售票处南部、3#通信信号塔南侧、4#站台铁门南侧、5#蒋澳村B13砖房、6#蒋澳村A11土坯房北侧、7#蒋澳村A50土坯房。

爆破振动测试采用的是成都中科动态仪器有限公司生产的IDTS3850爆破振动记录仪，爆破监测要求做到一爆一测。

5 爆破安全校核5.1爆破个别飞散物对人员的安全允许距离爆破安全警戒距离必须达到爆破安全规程的有关要求。

爆破个别飞散物对人员的安全允许距离如下：深孔爆破不小于200米；浅孔爆破200米（复杂地质条件下或未形成台阶工作面时不小于300米）；沿山坡爆破时，下坡方向的飞石安全允许距离应增大50%。

爆破产生个别飞散物抛距可能会超过爆区距离周边建筑物的最短距离，对施爆区周围的人员和其他被保护对象的防护产生危害。

因此，在爆破时，必须做好炮口堵塞，加强爆破区域的覆盖防护工作，扩大警戒范围，以保证施工安全。

5.2爆破振动国家标准《爆破安全规程》GB6722-2003中第6.2.2条对不引起建筑物破坏的爆破地震安全震速规定如表所示：表5爆破振动安全允许标准保护对象安全允许振速（㎝/s）＜10Hz 10-50 Hz 50-100 Hz土坯房 0.5～1.0 0.7～1.2 1.1～1.5一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物 2.0～2.5 2.3～2.8 2.7～3.0钢筋混凝土结构房屋 3.0～4.0 3.5～4.5 4.2～5.0这些规定极限值应作为承受爆破地震时相关建（构）筑物是否破坏的重要技术依据，根据专家组评审意见及南昌铁路局的审核意见确定如下爆破振动限值：（1）土坯房控制振动速度为0.5㎝/s；（2）钢筋混凝土房屋控制振动速度为3.0㎝/s；（3）一般砖房控制震动速度为2.0㎝/s；爆破采用装药相对分散和毫秒微差雷管延期起爆措施，使每次齐爆的药量大大减少，以减少爆破振动的危害，爆破震动速度用萨道夫斯基经验公式计算，并用爆破振动限值校核。

式中：V －地面质点峰值振动速度，cm/s；Q －炸药量，kg；齐发爆破时为总药量，延迟爆破时为最大一段药量；R －观测（计算）点到爆源的距离，m；α－爆破点至计算点间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

5.3爆破冲击波工程爆破时一部分爆炸能量突破介质表面转化为空气冲击波，不仅无益地消耗了炸药能量，而且对人员、设备和建筑物等还产生危害作用。

爆破时空气冲击波的安全距离可由以下公式进行计算：式中： KK —系数，对于一般建筑物为70，对于人员为25～60。

每次爆破前，根据上述公式对爆破冲击波安全距离进行核算。

6 爆破效果及改进该工程经过一段时间的试爆，圆满完成爆破设计参数的优化，根据试爆和正式爆破结果得出以下结论：（1）本工程根据复杂环境要求和地形地质特点选择的爆破方案设计合理、技术可行、安全可靠；（2）深孔爆破飞石较少，按设计的装药量和安全防护措施，基本没有发现飞石；（3）采用非电毫秒导爆管雷管复式起爆网路，实现逐孔起爆的微差爆破技术，实际施工中尽量采用孔内微差而减少孔间微差，提高爆破网路的可靠性且降低孔外延期雷管产生的噪音。

根据爆破振动测试结果表明，微差起爆间隔时间不少于100毫秒，可有效避免各段之间的爆破振动叠加，达到控制爆破振动的要求；（4）爆区范围较大，场地周边的光源无法满足装药施工的要求，移动光源的线路太长且需要频繁变换位置而影响施工效率，最终以项目部两侧装可调节探照灯，彻底解决爆破照明问题；（5）爆破区域较大，爆破通告中起爆信号的三短哨音基本听不到，改用步话机通知起爆。

参考文献[1] 中国力学学会工程爆破专业委员会编．爆破工程[M]．北京；冶金工业出版社，1992．[2] 刘殿中．工程爆破实用手册[M]．北京；冶金工业出版社，1999．[3] 冯叔瑜．城市控制爆破[M]．北京；中国铁道出版社，1987．[4] 陈华腾，钮强等．爆破计算手册[M]；沈阳；辽宁科学出版社，1991．[5] 郭学彬，张继春．爆破工程[M]．北京；人民交通出版社，2007．[6] 高金石，张奇．爆破理论与爆破优化[M]．西安；西安地图出版社，1992．作者简介：徐冠光（1977- ），男，2000年毕业于中南大学采矿工程专业，现任福建勇鑫爆破工程有限公司副总工程师，宁德市火车站南侧山体土石方工程项目技术负责人。