杨勇 薛永利

摘 要：福建福清核电厂3#、4#常规岛负挖工程中，在复杂环境下，采用中心预钻一个Φ100mm的空孔的分层掏槽爆破技术方案，对爆区建筑物和设施，按照安全允许振速，严格控制最大段药量，确保了建筑物和设施的安全。通过合理选取爆破参数有效的控制爆破飞石，安全地实现了复杂环境下小孔径深竖井石方的爆破开挖。

关键词：复杂环境；石方开挖；中心预钻Φ100mm空孔，分层掏槽爆破；爆破振动；爆破飞石；小孔径深竖井

1 工程概况

福建福清核电厂3#、4#常规岛负挖工程中，设计在3#常规岛、4#常规岛-17.6m的基坑内各开挖一个埋管竖井，即“U”型埋管竖井。该埋管竖井规格为Φ600mm，深度为5.5m。

该埋管竖井周围爆破环境非常复杂，竖井位于3#、4#常规岛-17.6m基坑内，而常规岛-17.6m基坑的混凝土结构均已完工，而且还有部分玻璃钢管外露；竖井的设计上口边沿距混凝土结构最近处仅有8.0m，爆破时需防止爆破危害因素对外露的玻璃钢管和混凝土结构造成破坏。

开挖区场地地层简单，主要由燕山侵入黑云母花岗岩和第四系组成，第四系不整合覆盖于燕山早期侵入花岗岩上。场地地层岩性主要为：第四系全新统人工回填块石和海积层；燕山早期的黑云母花岗岩及后期侵入闪长玢岩岩脉、辉绿岩岩脉。

2 控爆方案及参数设计

2.1 控爆方案

由于该埋管管径Φ600mm，深度为5.5m。可见该竖井属于“小孔径深竖井”，工作断面非常小，不便于施工操作。

为保证该竖井底口满足设计要求，开挖的管径需大于设计的管径，拟采用的开挖管径为1400mm，每循环炮孔深度拟定为1.0m，考虑爆破效率为80%，则每循环进尺为0.8m。另外，为最大限度地保护竖井东侧已浇筑好的钢筋混凝土结构，拟开挖的管径断面与设计的竖井断面是个偏心圆，内切于竖井东边沿上距东侧混凝土结构最近的一点上。此外为了取得较好的爆破效果，拟以开挖管径的轴线为中心预钻一个Φ100mm的空孔，深度为5.8m，其中超深0.3m。竖井开挖和断面投影图（见图1）。

在开挖前需将常规岛-17.6m基坑内的水和其他杂物清楚干净。为了尽可能的减少爆破飞石对周围设备、设施的危害并加快施工进度，该竖井开挖时不进行预裂爆破，为保证边线开挖到位，边线的爆破孔钻倾斜孔，与竖井侧壁的倾斜角度为10°；同时，为尽量减少爆破时对周围混凝土的影响，钻孔时采用“密钻孔，少装药”的设计原则，周边孔采用间隔减弱装药结构，并充分利用预钻的空孔进行爆破设计。

对于竖井基底及侧壁没有达到设计要求的部分，分别采用风镐及人工凿除的方法进行基底找平。

2.2 每循环爆破参数设计

（1）孔距a

根据现场实际情况，采用空孔直线掏槽的掏槽形式，取掏槽孔a=0.60m，周边孔a=0.55m（由于该竖井端面很小，因而在爆破施工中可以取消辅助孔）。

（2）掏槽孔与周边孔最小距离

掏槽孔与周边孔最小距离为0.40m。

（3）炮孔深度L和循环进尺H

炮孔深度取1.0m，考虑爆破效率为80%，则每循环进尺为0.8m；掏槽孔超深取0.2m，其余孔不超深。

（4）孔径d

取孔径d=38mm。

（5）炸药单耗q

掏槽孔取炸药单耗q=2.1～2.8㎏/m3，周边孔取炸药单耗q=1.2～2.0㎏/m3。

（6）填塞长度

掏槽孔填塞长度0.3～0.4m，周边孔总填塞长度0.7～0.8m。

（7）单孔药量Q

掏槽孔单孔药量为0.6～0.8㎏，周边孔单孔药量为0.3～0.5㎏。

（8）爆破规模

一次起爆12个孔，单段最大药量不大于1.5㎏

（9）炮孔网络布置示意图

（10）装药结构

掏槽孔采用连续装药结构，周边孔采用间隔减弱装药。

（11）爆破网络设计及合理微差时间

采用非电复式导爆管起爆网络，使用起爆器起爆。采用微差起爆，微差时间不小于100ms。

3 爆破振动与飞石控制

3.1 爆破振动安全校核

爆破振动要保证周围设施的正常使用，本工程主要为东侧8.0m处已浇筑好的钢筋混凝土结构。本工程以质点振动速度作为衡量爆破振动强度的物理量，可按公式（1）计算。

Q=R3·（v/K）3/a 式（1）

式中：v为质点振动速度，本工程取7cm/s；Q为最大段药量，kg；R为爆心与被保护物之间的距离，本工程取8.0m；K、a为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减系数。福清核电厂区主要为中硬岩石，本工程取K=160，a=1.7。

根据式（1）及上述确定参数，计算出本工程安全允许最大段药量为2.05kg，本工程设计最大段药量为1.5kg，可以满足要求。

3.2 爆破飞石控制措施

考虑本工程的特点，采取各种技术措施，做到安全性、经济性、合理性、可操作性以及高效率的统一。

（1）上向飞石的控制。上向飞石主要由填塞质量控制，与单耗和填塞长度有关。填塞长度一定，单耗太大，会形成孔口漏斗，飞石数量多而远，危害也严重；单耗太小，炸药威力不足以破坏岩石，就可能向上冲起，危害相对较小，爆破效果肯定不好。所以要控制上向飞石，应控制合适的单耗范围和其合适的填塞长度。

（2）本工程在控制单孔装药量的同时，在整个炮区上覆盖一层竹篱笆，并使每块竹篱笆搭接不小于20㎝，竹篱笆覆盖范围每边应超出炮区不小于50㎝，然后在竹篱笆上覆盖一层铁丝网，铁丝网覆盖面积不小于竹篱笆覆盖面积，每块铁丝网的连接处用铁丝连接完好，最后用砂袋重压，并保证上层每块竹篱笆上一个砂袋且每个砂袋重不小于25㎏。

（3）為了减少以后的找平工作量，尽快完成该竖井的开挖，在进行爆破开挖时将根据以往的爆破经验采用适当的爆破参数，并根据每一炮后的基底测量情况及时调整下一炮的爆破参数，特别是控制适当的爆破超深，以尽可能的避免欠挖和控制超挖；对不可避免的欠挖部分，采用人工或机械的方法进行清除，将尽量不采用爆破的方法清除。

（4）对每一次的爆破施工均进行风险性分析，根据爆破部位、抛掷方向等因素分析产生飞石的可能性，并针对风险性分析可能会出现的结果，采取相应的应对措施。

4 结语和体会

复杂环境下的爆破施工设计，需要综合考虑周围环境、工程地质、具体的防护要求等各方面的因素，本工程针对这些因素采用中心预钻一个Φ100mm的空孔的分层掏槽爆破技术方案，对爆区建筑物和设施，按照安全允许振速，严格控制最大段药量，确保了建筑物和设施的安全。

参考文献

[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2014：224-261.

[2]国家安全生产监督管理.爆破安全规程：GB 6722-2014 [S].北京：中国标准出版社，2014.

[3]王立国.复杂环境下石方控制爆破[J].工程爆破，2005，11（3）：55-56.

[4]谢博松.复杂环境下石方控制爆破技术[J].西部探矿工程，2013，25（5）：127-128.

（作者单位：核工业南京建设集团有限公司）