淺談爆破技術在工程中的應用

【內容摘要】本文以潭邵高速為例，介紹爆破技術在工程中主的應用，從爆破方案選擇、設計、施工組織、安全措施等幾方面進行了的詳細闡述。尤其是爆破設計及安全措施方面作了更細致闡述。

【主題詞】爆破技術設計施工組織 安全措施

一、工程概況

潭邵高速十二合同大部分經過灰巖路段，地形、地質較復雜。途經沿線有幾處較大的石山。現就K125+000～K125+500段的石山為例，淺述一下石方爆破在施工中的應用。

K125+000～K125+500段石方位于密陽峰山上，線路走向近南北，路基開挖下口寬度最大為30m左右，最大開挖深度為9m ， 切方較深。公路征地線在鄉道公路邊界處，距離施工區域最近15m左右有民房，這一點在爆破施工時應注意。該區域的組成地層主要為石灰系，局部巖石破碎，因爆破對巖體強度的層面粘聚力的損失較敏感，因此路塹施工時合理的爆破技術的選擇尤為重要。還要嚴格控制藥量的爆破引起的加速度。

二、爆破方案的選擇：

1．K125+000～K125+500 段內預計石方30000m3,爆破區域內地形變化較大，且固石較多，爆破開挖計劃為3個月，本段內切方深度較大，采用淺眼爆破與中深孔爆破相組合的方式，由于離民房較近，宜采用減弱松動控制爆破。

2． 在主體爆破前，先沿邊坡實施預裂爆破，進行邊線控制，用以減少主體爆破對邊坡穩定性的影響，上部邊界保留部分采用淺眼爆破修成設計坡面。

3．由于本區域固石偏多，無法使用大型爆破。

三、爆破設計：

1．預裂爆破：

在主體爆破前，首先沿公路設計的邊坡線爆出一條通道。進行邊線控制爆破，經比較密孔法、護層法和預裂法進行比較采用預裂法進行爆破。

1）、鉆孔深度 L：

為避免主體爆破對邊坡的影響及獨體石方，一般用3m左右扦桿鉆眼。

2）、鉆孔間距 a： 本段內的巖石不成整體，無法定間距。

3)、單孔藥量和每米裝藥量：

a 、預裂爆破中，單孔藥量是用體積形式的多邊界藥量計算公式計算的，取藥包性質指數為：0.1～0.4，則單孔半裝藥量（預裂爆破孔內的間隙一般不充填，藥卷應固定在孔的中內或靠近崩落區的一側）計算公式：

Q裂=（0.1-0.4）Ka2L

式中:K--形式標準拋擲時的單位耗藥量，L--鉆孔深度 m

b、每米炮孔裝藥量（即線裝藥量）Q線

Q線=（0.1--0.4）Ka2

根據上式計算結合實地經驗數據定量。

4)、為了保證孔段內的破碎效果，孔口堵塞長度取1.5m～2.0m。鉆孔底部為克服巖體的夾制作用，加強底部巖石的破碎程度，應加大底部的裝藥量，底部加藥的長度取1.5～2.0m，加藥量為該孔線裝量的2倍。

5）、預裂爆破網絡

采用導火索起爆網絡一次同時起爆，每次起爆20個炮，符合爆破設計安全要求。

6)、預裂爆破時應注意的事項：

a、準備爆破時，首先要平整場地，清除預裂線兩側一定范圍內的覆蓋層或浮渣等，清理的范圍可以根據所采用的確定，要能滿足鉆機的作業和行走。

b、鉆孔時，必須嚴格控制質量，允許的偏斜度應控制在1度以內。開孔時，由于巖面不平整或與鉆進的方向不呈垂直，往往容易引起孔口的偏離，此時，可以采用人工撬鑿或用沖擊的方法，鑿出孔口位置，經檢查無誤后，方可鉆眼。

2、淺眼爆破：針對開挖深度為3.0m淺眼爆破進行參數設計與其它大方量爆破使用的方案。

1）、爆破臺階高度H的確定：

通常H=1～3m，這里取H=3.0m

2）、鉆孔直徑：

用18型風槍穿孔，炮眼直徑為42mm。

A、前排抵抗線： W

W=（20-50）d

根據巖性條件，確定W=1.2m

B、孔間距：aL

aL=mw

密集系數m通常大于1，此處aL=1.5m

C、排間距：bL

bL=（0.8--1.2）W

bL=1.2m

確定為：排間距bL=1.2m，孔間距aL=1.5m

主體爆破的鉆孔采用梅花型布置。

3）、炮孔深度L：

為了預防爆破欠挖，爆破要考慮超鉆，根據實踐經驗，超鉆深度用下式計算：

h=(0.15--0.35)W

結合巖性情況，確定超鉆h=0.20m

炮孔深度L=H+h=3.2m

4）、炸藥量單耗

根據巖性及構造特性，結合其它爆破參數的選用情況，炸藥單耗為q=0.3-0.4kg/m3。

由于炮孔有水，炸藥采用2#巖石乳性炸藥。

5）、每孔炸藥量計算：

Q=qabL

根據上述數據可以計算出每個炮孔的裝藥量，炮眼裝藥量Q=2.0kg，由于每卷藥卷的長度為200cm，重量為0.2kg，所以每眼裝10卷乳化炸藥。

6）、堵塞長度L1：

為了達到安全、經濟和高效的目的，要求炮孔堵塞長度L1>1.0m。

3、其它條件下淺眼爆破設計

其它條件下的爆破設計孔網參數確定依據與3.0m開挖深度的淺眼爆破設計相同。下面僅將不同炮孔深度L條件下的炮孔排間距b、孔間距a、裝藥量Q和最小填塞長度L1列于下表中。

不同開挖濃度時的爆破參數表1

4、設備配置、火工品型號

設 備 配 置表2

火 工品表3

5、爆破網絡及起爆方式：

為了預防產生盲炮，保證起爆網路安全起爆，便于網絡聯結，最好用塑料導爆雷管起爆。中深孔爆時，每孔裝兩個起爆體，用兩發塑料導爆管雷管起爆：淺眼爆破用一發塑料導爆管雷管起爆。

用電雷管起爆時，一次爆破過程中必須使用同一廠家，同一生產批號的，電阻差很小的雷管，選用的放炮器必須具有足夠的起爆能。中深孔爆破時，每孔裝兩個起爆體，用兩發電雷管起爆，這兩發電雷管并聯，采用大串聯方式連線。

起爆體放置于裝藥中部位置。為了達到減振的目的，采用毫秒微差爆破。主爆孔的微差時間為25ms，預裂孔與主爆孔間的微差時間間隔為150ms。

6、爆破安全驗算

1)、爆破振動的安全設計與校核：

a、爆破振動允許振速

爆破地震是由炸藥在地表中或在地面上的建（構）筑物等介質中以彈性波的形式所引起的介質點振動效應，它與自然地震相同之處在于：兩者都迅速的釋放能量，并以波的形式向外傳播，引起介質點振動，產生地震效應。二者的不同之處在于：

①、自然地震的震源通常處于地層深部，釋放出的能量巨大，造成的破壞大、范圍廣，人類難以控制；爆破地震的震源在地表淺層或地表以上，炸藥釋放的能量有限，影響范圍和危害程度可根據被保護對象通過精心設計進行控制。

②、爆破地震頻率較高，持續時間短，一般爆破地震頻為40～50HZ，大大超過了一般建筑物的自振頻率，持續時間為0.1～2 秒；自然地震屬于低頻振動，頻率為2～5HZ，與一般建筑物的頻率接近，易產生共振現象，其持續時間為10～40秒。

③、爆破振動的振幅大，但隨著與爆破中心距離的增加而迅速衰減，對周圍影響范圍小，自然地震振幅小，但衰減慢，持續時間長，因而其破壞能力大，影響范圍廣。

綜上所述，在同一地點兩種地震參數相同的情況下，爆破地震對建筑物的影響和破壞程度要比自然地震輕的多。當按自然地震裂度設計規定時，允許將其烈度提高1～2度作為爆破地震裂度的設計值。

根據《爆破安全規范》，爆破振動速度可按下式計算。

V=K（Q1/3/R）α

式中：V--被保護物處的質點振動速度，cm/s

K--介質性質、爆破方式等有關的系數；

α--與傳播途徑和地形有關的系數

Q--同時起爆單段最大裝藥量（kg），

R--爆破中心到被保護物之間的距離

根據工程類別,此處取K=100, α=2.5

我國根據國內外近幾年測地震所積累的資料,在爆破安全規程中對各類建筑物所允許的安全振動速度作了如下的規定:

⑴、土窯、土坯房、毛石房屋為：1cm/s

⑵、一般磚房、非地震區的大型砌塊建筑物為:2～3cm/s

⑶、鋼筋砼框架房屋為：5cm/s

⑷、水工隧洞：10cm/s

⑸、交通隧洞：15cm/s

Q=R3（V/K）3/n

為了確保民房安全，選取民房允許的最大振速為：2cm/s。根據上式計算出距爆區不同距離所允許的最大一次單響起爆藥量，具體數據列于下表：

不同爆破距離處的單響最大藥量 表4

在實際操作中為確保邊坡不受到爆破震動的破壞，單響起爆最大藥量不超過800kg。

2）、減振措施

為了確保被保護對象的安全，進一步減小爆破振動，采用以下減震措施：

⑴、采用多段微差起爆，分段越多，爆破振動越小，并嚴格控制單段起爆藥量不超過允許值。

⑵、選取合理的微差起爆的間隔時間和起爆方案，保證爆破后的巖石能得到充分松動，消除夾制爆破的條件。

⑶、優化爆破參數，降低單位炸藥耗量。

⑷、為降低爆破振動對邊坡的影響，應用預裂爆破。

⑸、在露天深孔爆破中，防止采用過大的超深。過大的超深會增加爆破的振動。

⑹、采用爆破地震效應較小的爆破方式和方向。在深孔爆破中，最小抵抗線方向爆破地震效應最小，而與最小抵抗線相反方向，地震的強度最大，側向地震強度居中。沿炮孔邊線方向比垂直該連線方向的質點振度要小。

⑺、采用孔底空氣填塞裝藥爆破新技術，降低炸藥單耗，減小爆破振動效應。

⑻、對地下構筑物的爆破，在一側或多側挖防振溝，用來減弱地震波的傳播，或采用預裂爆破降低地震地震影響，預裂孔宜比主炮孔深。

⑼、為減輕爆破振動對基巖的影響，一般可采取分層遞減開挖厚度的方法：或預留厚度不小于20～30cm的保護層，最后用人工或風鎬清除。

7、爆破飛石飛散距離驗算

正常的臺階爆破，飛石距離一般不會太遠。但是當填塞長度過小或最小抵抗線過大而形成爆破漏斗效應，以及巖石中含有軟夾層時，個別飛石可能飛散很遠。

瑞典德湯伲克研究基金會對露天礦臺階爆破的飛石問題進行研究，提出用下面的公式來估算臺階深孔爆破的飛石距離：

RF=（40/2.54）d d=15.8m

式中：RF---飛石飛散距離， m

d---深孔直徑，cm

此公式中適用于炸藥單耗量達到0.5kg/m3的爆破條件，由于在本設計中，省藥單砂量未達到0.5kg/m3，所以用上述公式進行驗算偏于安全。

對于淺眼爆破由于飛石產生機理較復雜，沒有用于爆破設計的計算公式。所以再此不進行驗算。

對于臨近需要保護建筑物進行爆破時，如果爆破面積較小時，可以對爆破區域進行覆蓋，以達到控制飛石的目的；如果爆破面積較大時，可以對需要保護的建筑物進行近體防護。

8、爆破空氣沖擊波的安全距離設計與核算根據《爆破安全規程》規定，爆破空氣沖擊波的安全距離可按下式計算：

R=KQ1/2

式中：R--爆破空氣沖擊波的安全距離，（m）

K--與裝藥量條件和破壞程度的關的系數。對建筑物K=1～2，防止空氣沖擊波對人身的危害時，K采用15，一般最少用5～10。

將Q=800kg，K=2代入上式得，R=56.6m

四、確保人身安全及杜絕爆破事故的安全措施

1、裝藥前的準備

1)、組織指揮系統：必須成立爆破工程指揮部，全面指揮和統籌安排大爆破的各項工作。

2)、深孔的驗收：深孔的實測量最小抵抗線數值與設計數值不符或發現有新的地質構造時，應根據實際情況重新計算藥量或調整裝藥結構。深孔裝藥量必須進行驗收，驗收的誤差標準：孔深為±0.5m，露天孔距和排距為±0.3m。如發現孔深不夠，孔數不足，堵孔和透孔，必須進行補鉆、補孔、清孔和堵塞孔。

3）、檢查與檢測：采用電雷管起爆時，裝藥前應檢測爆區內的雜散電流，雜散電流超過30mA時，應采取降低雜散電流強度的有效措施，或改用非電起爆系統。

2、裝藥與堵塞

1）、炸藥的搬運：用人力搬運炸藥時，每人每次搬運量不得超過一箱，搬運工人行進中，應保持1m以上的間距，上下坡時應保持5m的間距。起爆體、起爆藥包或已接好的起爆雷管，只準爆破員攜帶運送。

2）、裝藥：深孔裝藥時，嚴禁將起爆藥包或敏感度較高的炸藥向下拋擲，起爆藥包裝入后，不準向下投擲炸藥卷，裝藥若發生卡塞時，在雷管和起爆藥包放入之前，可用銅質或金屬長桿處理，但嚴禁強烈沖擊炸藥，照明線必須絕緣良好，燈泡應安裝保護罩，與藥堆的水平距離不得小于2m。人員離開時，必須切斷電源，從運入帶有電雷管的起爆藥包或起爆體時開始，必須停電，采用蓄電池燈、安全燈或絕緣的手電筒照明。

3）、堵塞時，禁止使用明火照明，不得將雷管的腳線、導爆索或導爆管拉得過緊和被堵塞物損壞，不準在起爆藥包或起爆柱后面直接填入木楔。

3、起爆體加工與起爆網路

1）、起爆體加工與設置：加工起爆體必須在專門的場所進行，周圍50m以外應設置警戒，禁止無關人員進入，加工完的起爆體，應在其表面上標明藥包的編號、雷管段別。起爆雷管應放在起爆體的中央。炸藥、雷管在使用前必須進行檢測并作記錄。

2）、敷設起爆網路：按藥包編號重新檢測導爆管，同一爆破網路的全部雷管必須為同廠同型號同批產品。網路聯接必須按從工作面到起爆站方向順序進行，并嚴格按設計要求進行連接，并有專人負責檢查。在起爆命令下達前，起爆電源不得與主線聯接。

4、警戒范圍及警戒信號

1）、警戒范圍：根據以上的爆破安全設計及爆破安全規程的規定，本路段的一般警戒距離為300m，對于特殊地段，可根據具體環境及爆破量進行調整。

2）、大爆破警戒信號：必須設在危險區的邊界外，并設有明顯的樗，警戒標志采用警戒牌、警示燈（夜間）、路障、警報器等視覺及音響和視覺信號，起爆前，必須同時發出音響和視覺信號，使危險區內的人員都能清楚地聽到或看到。

5、爆破后的檢查：

1）、等待時間：露天深孔大爆破后，至少要過15min，才允許專門訓練的爆破員進入爆破作業地點進行安全檢查。

2）、爆破后檢查：露天大爆破后重新開始工作前，應進行下列檢查工作：

a、有無危石、滾石、邊坡是否穩定，有無滑坡征兆；

b、爆堆是否穩定；

c、空氣中有毒、有害物質的濃度是否超標；

d、有無盲炮

處理深孔盲炮，可采用下列方法：

a、對于不防水的炸藥可以用水沖洗炮眼，使炸藥失效；

b、對于防水炸藥可以用掏勺細心掏出填塞物，再裝入起爆包將其引爆；

c、如果盲炮周圍的巖石未發生松動，可以在距離盲炮30cm以外處，補打一個平行炮眼，重新裝藥爆破。該炮眼要比盲炮炮眼深。

d 、對于盲炮處理過程是產生的殘余爆破器材必須回收，銷毀。

6、爆炸物品的使用與管理安全措施

1）、保管爆破器材必須遵守的規定：

a、爆破器材倉庫實行24小時專人看管制度。

b、保管員要有強烈的責任心，并持有公安機關培訓合格證的爆破員擔任。

c、爆破器材的收發嚴格實行登記制度。

d、必須做到物、卡一致。

e、嚴禁同室存放除爆破器材外的其它物品。

f、嚴格按照公安局規定的期限、品種和數量儲放。

g、嚴禁非工作人員進入爆破器材倉庫。

2）、在裝藥過程中，作業地點放置爆破器材的規定

a、作業地點只準存放當班使用的爆破器材，不準超班領取；

b、不準邊打眼邊裝炮；

c、藥包應按編號放置，并有專人看管；

d、只允許裝藥人員領取起爆藥包；

e、起爆藥包應遠離電源、水源；

3）、起爆藥包加工的有關規定：

a、嚴禁在炸藥庫加工、制作起爆藥包，加工地點應選在作業點附近寬闊安全場所

b、每天加工的藥包不超過當天的使用量

c、藥包加工人員之間應保持一定的間距，在有隔離防護設施時不小于1.5m，無隔離防護時不小于3m。

d、加工起爆藥包時，雷管和炸藥應輕拿輕放，嚴禁彎折導爆管，不準打死結，拉拽導爆管，藥包與雷管必須牢固固定，不能脫落。

五、爆破施工組織：

1、爆破施工作業程序：

標孔——鉆眼——驗孔——制做起爆藥包——裝藥——聯線——警戒——起爆——鏟運（二次破碎）。

由于施工地雨水較大，且爆破施工區域下方有民房，如果不對爆堆及時清理，有可能出現爆堆下滑，將民房沖環和爆堆沖出征地線的問題。所以爆破后，要及時清運。

2、技術裝備及人員分配：

隊長1人，爆破技術員2名，爆破員3名，安檢員3名，爆破器材保管員3名，鉆眼施工爆技術工人20人。將人員分為：鉆孔施工組、爆破組、設備維修組、藥包制作與管理組、二次破碎與邊坡維護組。

3、施爆注意事項

1）、在爆破作業施工之前，必須得到電業部門及電訊部門關于輸電線及通訊線纜的處理意見。

2）、爆破作業前，制定通訊聯絡制度和聯絡方法，且警戒點、起爆點和指揮部之間必須保持暢通和通訊聯絡，在爆破前必須同時發出聲響信號和視覺信號，使危險區內所有人員都能清楚地聽到或看到。

3）、爆破人員必須由參加過公安部門考試并取得爆破作業安全證的人員擔任。