城市复杂环境下控制爆破技术应用研究

2015-10-29周春林

建材与装饰 2015年9期

关键词：浅孔大块炮孔

周春林

（贵州凯里　556000）

城市复杂环境下控制爆破技术应用研究

周春林

（贵州凯里556000）

本文结合某工程实例进行分析，阐述了该项目在复杂环境下爆破方案的技术难点，对爆破参数的选取、装药结构、起爆网络进行了研究，确定了爆破安全防护措施，并阐述了具体的爆破工艺，以确保爆破工程的圆满完成。

爆破；安全；控制

引言

随着城市化建设的发展，需要对原有建筑进行爆破，进行改造工程，从而优化城市面貌。但是由于城市环境较为复杂，爆破互动产生的飞石等等如果控制不当，会对周边产生较大伤害，因此，需要对处于城市复杂环境下的爆破活动进行严密的设计和控制，才能保证其安全性。

1　工程概况

某大型商场处于城市交通干道附件，其周边建筑密集，东面距交通干道100m，南面区域红线外5m分别为医学院家属区、医学院基础技能、实验等，西面为在建的建筑楼，北面区域红线外50m为交通局所属办公楼、红线外60m为小学和消防队所属区域。附近建筑大部门年代较久，属于复杂环境下的石方爆破。南面区域长约120m，宽约60m，占地面积约7200m2，最高爆破高度约65m，最低爆破高度约45m，平均地面爆破高度55m，地下爆破深度约9m。北面区域长约60m，宽约50m，占地面积约3000m2，地面平均爆破高度约20m，地下爆破深度9m。两区域预计一共需爆破550000m3。该区域岩石为硬质砂岩，岩石较完整，表层有覆盖土，地下水不发育。该爆区距离民生建构（筑）物、城市主干道、新建楼房、精密仪器储存地都非常近，且既有边坡陡直，爆破时需要严格控制飞石、滚石和振动。既有边坡由于遭受过以前爆破开挖的影响，内部损失范围难以确定，因此，爆破实施过程中要严格监控该边坡上滚石和振动。

2　爆破参数设计

2.1选取合理的爆破参数

2.1.1深孔控制爆区爆破参数

垂直钻孔，钻孔直径d=90mm，台阶高度H=4～8m，超钻h= 0.8m～1.0m，钻孔深度L=4.8～9m，前排钻孔底板抵抗线W=2.3～2.8m，孔距a=2.5～3m，排距b=2.3～2.8m；采用梅花形或长方形布孔。深孔台阶控制爆破断面图如图1所示，钻孔平面图如图2所示。

图1　深孔控制爆破断面图

2.1.2浅孔控制爆区爆破参数

图2　深孔控制爆破钻孔布置平面图

垂直钻孔，钻孔直径d=42mm，台阶高度H=2～3m，超钻h= 0.5～0.6m，钻孔深度L=1.6～3.6m，前排钻孔底板抵抗线W=1.0～1.2m，孔距a=1.2～1.4m，排距b=1.0～1.2m；采用梅花形或长方形布孔。详细数据如表1所示。

表1　浅孔台阶爆破参数设计值

2.1.3深孔药量设计

控制爆区每次爆破布孔不超过3排。取填塞长度L1=2.8～3.5m，装药长度L2=2.0m～5.5m，单孔装药量Q1=12～33kg；炸药单耗为0.43～0.44kg/m3。

2.1.4浅孔药量设计

炮孔填塞长度L1=1.2～1.5m，装药长度L2=1～2.2m，单孔装药量Q1=0.7～2.1kg；炸药单耗为0.25～0.35kg/m3。

2.2孤石和二次爆破

由于爆区环境复杂，且存在强风化、破碎岩石，对此使用机械和风镐实施大块解小。对无法机械和人工破碎的大块，采用二次解小爆破。二次爆破的孔位应满足药包置于岩石中间，且有足够的堵塞长度。

2.2.1爆破参数设计

根据以往经验及现场小型试验，二次爆破设计参数列于表2。表中：H为钻孔方向岩石的厚度，当钻孔方向为临空面时，取小值，当钻孔方向岩面与地面紧密结合时，取大值；B为大块岩石最小边的厚度，钻孔方向与B的方向垂直。

表2　二次爆破参数设计值

2.2.2炮孔参数设计

（1）单孔装药量

单孔装药量与大块的形状及钻孔长度有关，当大块为近似球体或正方体时：

Q=qV

式中：V为大块的体积，m3，其它符号意义同前式。

当大块的钻孔长度与最小抵抗线比值L/W＜2时：

Q=qW3

当大块的钻孔长度与最小抵抗线比值L/W＞2时：

Q=（1/2～1/3）qW2L

式中：L为钻孔长度，m，其它符号意义同前式。

（2）炮孔布置参数

炮孔布置参数因大块尺寸不同而不同，参数主要有：炮孔深度L、炮孔数量n、和单孔装药量Q。

（3）装药及填塞

装药结构及填塞同浅孔台阶爆破设计，但二次爆破堵塞长度Ld＞W。

2.3桩孔爆破设计

2.3.1爆破参数设计

桩孔爆破，掏槽效果最为关键。如果掏槽孔设计不当，一方面会导致掘进效果差，另一方面会因岩石夹制作用大、掏槽不良造成爆破振动加大，危及周边建（构）筑物安全。根据爆点地质条件，本工程采用小直径中空直孔掏槽，掏槽孔比辅助孔以及周边孔深10～20cm。掏槽孔：设计3个掏槽孔，孔间距a=40cm，孔深L=1.3～1.4m，呈三角形布置。辅助孔：设计6个辅助孔，孔间距a= 50cm，孔深L=1.2～1.3m，呈正方形布置。周边孔：设计9个周边孔，孔间距a=50cm，孔深L=1.1～1.2m，沿孔壁布置。孔网布置图如图3所示。

图3　桩孔爆破炮孔布置图

2.3.2炮孔参数设计

桩孔开挖爆破采用手持式气动凿岩机打眼，炮孔直径d=33～42mm，根据炮孔间距a=（12～15）d，得到a=40～63cm。为克服桩孔爆破岩石夹制力大、炮孔利用率低的缺点，炮孔深度取开挖桩孔直径（本工程桩孔直径1.6m）的0.7～0.8倍，即：L=（0.7～0.8）D=（0.7～0.8）×1.6=1.12～1.28m。桩孔开挖爆破炮孔利用率μ为0.85～0.95，则循环进尺L1=μL=（0.85～0.95）×（1.12～1.28）=0.95～1.22m。

2.3.3装药结构

深孔台阶控制爆破为避免孔内水的作用，一般采用乳化炸药作为起爆药，散状铵油炸药或粉状乳化炸药作为主爆炸药，使用钻屑或砂粘土作为堵塞材料，为保证爆破效果起爆药包最好位于炮孔下部。雨天作业或地下水较为丰富造成孔内有水时，应先用高压风管对孔进行吹水。若水不能吹净时，应全部采用管状乳化炸药填充孔内有水高度范围，散状铵油炸药或粉状乳化炸药仅用于高出水面1m以上范围。浅孔台阶控制爆破、大块岩石二次破碎为控制爆破危害，均采用管状乳化炸药做主爆炸药，起爆雷管全部置于炮孔底部，使用钻屑或砂粘土充分填实堵塞。

2.4起爆网路

主炮孔采用微差爆破技术起爆，自临空面向内顺序起爆，同排一起起爆，排间微差时间设为70ms。采用孔内和主体网路均由非电导爆管连接和最终由电雷管引爆的电与非电混合式起爆网路。浅孔起爆网路敷设示意图如图4所示。

图4　浅孔起爆网路敷设示意图

3　爆破效果及分析

3.1爆破效果

本工程历时210d，爆破土石方量约2万m3，共计消耗炸药8t。爆破实施后，没有爆破飞石等事故发生，也没有造成医院及民宅损坏。从爆破现场来看，爆破后岩体破碎效果较好，没有大块，爆堆较为集中，整个场地的平整性较好。

3.2爆破振动监测

为了对爆破振动进行监测，在医院附近布置了5个测点，对距离医院18～20m区域、20～30m区域、30～50m区域、50m以外区域分别进行爆破时实施监测。工程采用TC-4850爆破测振仪，利用其三向速度传感器获取爆破峰值合振速。监测结果表明，在距离爆点最近处18.3m的5个监测点峰值合振速均小于1cm/s，满足本工程保护医院精密医疗器械爆破安全振动速度小于1cm/s的要求。