吴嵩

文章结合南江双线特大桥工程实例，介绍了漂流区上方峡谷桥墩边坡施工爆破设计优化方案，确保了旅游区旅游高峰期正常营业，并将其对周边植被的破坏降到最低。工程案例中所采取的措施和取得的成效对后续类似条件下边坡的爆破作业具有较好的借鉴和指导意义。

漂流区;爆破;微定向;改变临空面

0 引言

在旅游景区特别是旅游人员较多的地段进行大方量石方爆破施工，需要制定安全有效的爆破方案和行之有效的支挡防护措施组成综合保护系统，保障爆破区附近和下方游客和管理人员的人身财产安全，同时保障周边辐射区域构造建筑物不受破坏以及周边生态环境受破坏程度可控。原设计为施工区下方景区停业1个月进行封闭式施工，爆破施工为常规直接爆破，未考虑周边环境保护情况。在实际施工协商中，旅游景区管理单位要求不停业及不得破坏周边红线范围植被等。经过实地调查和分析研究，采取优化爆破设计和增加支挡措施组建综合防护体系，确保施工安全顺利完成。

1 工程案例

1.1 工程概况

南江双线特大桥横跨贵州省开阳县国家4A级南江大峡谷景区漂流河道和人行隧道，设计桥面距离漂流河道水面230 m。主墩位于“Ⅴ”型峡谷两侧边（如图1～2所示）。基础开挖需要对主墩墩位处边坡开挖出平台后才能进行，边坡岩土体结构分布主要为：表层2 m范围覆盖碎石土，下层2～8 m范围是Ⅳa级普通岩层（中风化砂质页岩），底层8～18 m范围为Ⅲa级坚硬岩层（砂质页岩）。开挖以石方为主，单个主墩边坡开挖量约为8 000 m3，采用微定向控制爆破施工。

1.2 施工控制要点分析

由于南江双线特大桥橋址的特殊性，在边坡开挖爆破施工同时不允许对景区内旅游和管理人员及结构物造成较大安全威胁，因此工程控制要点包括工期、安全、环保等方面。施工爆破区位于峡谷两侧陡坡上，峡谷下方为国家重点旅游漂流景区的核心地带，且爆破施工期间，景区正值旅游高峰期（游客数量为3 000～5 000人/d）不停止营业。经与旅游公司协商约定：（1）不允许使用较大规模爆破施工，不得对周边非施工红线区域环境植被造成破坏;（2）爆破施工期间，做好防护支挡措施，确保下方正常开展旅游经营活

动不受到影响。由于爆破规模限制，工期是正常施工的4倍，同时安全措施有非常大的提升，支挡措施费用约达1 200万元。

2 边坡爆破施工要点

2.1 总体思路

根据实际地形和施工需求，确定基本思路为：采用微定向控制爆破+机械辅助清理方案。微定向控制爆破的要求是：（1）根据支挡防护的设防标准，严格控制爆破后滚石大小≤0.4 m3，滑落至峡谷景区方向支挡处的滚石冲击破坏控制在支挡防护指标的70%以内;（2）提高爆破设计，优化参数，结合加强覆盖防护，使受爆岩土体爆裂但不碎散、碎散但不飞出、滑塌但不滚落，在最大程度上控制飞石和滚石的产生;（3）人为设置爆破临空面，将90%以上滚石引导至控制方向滑落，改变爆破临空面方向，使飞石和滚石向安全方向抛洒（如图3所示）。机械辅助清理的要求是采用挖掘机清表及刷坡，破碎机碎裂爆破大粒径岩块。

2.2 边坡开挖方案

开挖施工顺序为：支挡防护施工→挖掘机清表→挖掘机+破碎机掘凿临空面→第一爆破区水平钻孔松动爆破施工+清方刷坡→第二爆破区竖向钻孔松动爆破施工+清方刷坡。边坡开挖两大爆破区指的是：第一爆破区为严格控制爆破区，全部采用水平钻孔爆破，范围为刷坡顶点至型钢栏栅防护顶下2 m，即9#墩到海拔标高1 019.374 m，10#墩到海拔标高1 018.846 m;第二爆破区为控制爆破区，主炮孔采用垂直炮孔，光爆眼采用水平钻眼爆破，范围为边坡开挖剩余部分（如图4所示）。两大爆破区内再进行分层爆破，分层台阶高度为2～3 m，以斜槽切入方式爆破刷坡，9#墩分三台阶爆破至施工平台面（设计标高处），1#台阶高2～8 m，2#台阶高7.5 m，3#台阶高8 m。炮眼采用手持式风钻钻造，挖掘机+人工配合清渣。

2.3 爆破设计

为有效利用爆破效果，防止边坡土石大量向线路右侧或正面（非控制临空面）方向滚落，造成防护堆积破坏，在斜槽布置炮眼时，两侧方预留1.5 m（控制临空面辅助眼最小抵抗线为0.7 m）范围内不布置炮眼，待爆破完成后利用机械破碎方式，使得预留侧土石向靠斜槽一面塌落并清理。

2.3.1 炮眼设计

（1）掏槽眼：掏槽眼的作用是在开始刷坡面上爆破出一个槽穴，为后续爆破开辟更多临空面以创造良好的爆破条件。根据现场情况采用锥形掏槽抛掷方式进行掏槽。其中钻孔角度为70°，炮眼间距为70 cm，炮眼个数为4个。

（2）辅助眼：辅助眼位于掏槽眼与周边眼之间，其作用是扩大槽穴，为周边眼的爆破创造临空面。

（3）周边眼：在远离峡谷侧面设置周边眼，其作用是使刷坡成型坡面为1：0.2的光滑整齐的斜坡。

2.3.2 炮眼数量及相关其他参数（以9#墩边坡为例进行设计）

（1）炮眼数量应根据实际岩石强度、地质构造、自由面数、坑道尺寸、炸药性质、炮眼布置、炮眼直径、炮眼长度等因素，先按照下列计算确定炮眼数量，再经过多次试爆优化进行调整：

N=q·S/（α·γ）（1）

q——单位炸药消耗量，取值为0.74 kg/m3;

S——坑道断面积，各断面面积见表1;

α——炮眼装填系数，取值为0.55;

γ——炸药每米长度的重量，取值为0.78 kg/m;

N——炮眼数。

计算结果见表1。

（2）根据光面爆破计算参数，炮眼间距为0.7 m，周边眼炮眼直径为0.04 m，最小抵抗线为0.86 m，每米孔深装药量为0.14 kg/m。

（3）单耗确定：单耗Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩周边眼取0.25 kg/m，断面开挖q取0.7～1 kg/m3，即单位耗药量q=0.74 kg/m3。

炮眼平均分布在开挖断面上，掏槽眼深度比掘进眼深20 cm，周边眼间距以1：0.05斜率外插打眼（详见表2）。

（4）堵塞长度L：炮眼深度>1 m时，封泥长度应≥0.5 m。为加强封堵，避免爆破飞石，这里取L=0.7 m，采用炮泥封堵。

（5）因岩层变化较大，最佳微差爆破间隔时间为：

Δt=103/（5.5+2.3Cp·ρ/106）（2）

其中Cp为岩石的纵波速度;ρ为岩石密度。取第一、二台阶Cp=3 000 m/s，ρ=2 400 kg/m3，第三臺阶Cp=4 000 m/s，ρ=2 800 kg/m3。参阅《建筑施工计算手册》表2-32岩石的纵波速度与密度表。

经计算可知：采用6段微差起爆时，岩石自振周期第一、二台阶T1=2Δt1=90 ms，第三台阶T2=2Δt2=62 ms。

（6）根据非电毫秒雷管段别及延期时间表（见表3），一般选择段别1、3、7，经计算优化选择段别1选取雷管段别，结果见表4。

3 取得成效

本项目工程经过优化爆破设计和施工支挡，共计经历了4个月施工，共计优化爆破参数3次，使用爆破总药量为：乳化炸药3.16 t，硝胺炸药0.75 t，电雷管1 507发，毫秒延时雷管1 100根，总计爆破次数72次。爆破石方包括主墩边坡及部分便道，合计爆破石方量为18 700 m3，爆破效果良好。期间没有影响到景区的正常营业，没有发生任何安全事故，未对红线外环境造成破坏。

4 结语

通过主动改变90°爆破临空面微定向控制爆破新思路，配合增加防护支挡措施，有效控制了爆破过程产生的块石大小及飞石、滚石的移动方向和辐射范围，确保了景区的正常营业与工作人员及游客的人身安全，同时保证了红线范围外绿植不受爆破破坏。在本工程中将控制爆破技术与防护体系实现了完美结合，是复杂环境下边坡开挖控制爆破优化设计的典型范例，极具借鉴意义。

[1]GB6722-2011，爆破安全规程[S].

[2]周水兴，何兆益，邹毅松，等.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.