复杂环境公路岩土开挖实施导爆管雷管逐孔爆破的方法

李文洲

(甘肃路桥集团第三公路工程有限公司两徽高速项目部,甘肃兰州、邮编710000)

摘要：以G316线长乐至同仁公路两当县杨店（甘陕界）至徽县高速公路杨店加油站大孔径浅孔爆破为例，介绍了在城填岩土开挖爆破工程中采用导爆管孔外延时爆破技术。针对具体情况，采取孔内沿孔口方向装药直径逐渐减小，加强孔口填塞质量的措施，减少炮孔排距、加大孔间距等技术方案，孔内用高段别延时时间长，孔外用低段别延时时间短的导爆管雷管，实施用导爆管雷管逐孔爆破方案。本工程实践证明，只要爆破参数合理，孔内装药不藕合系数选择得当，填塞质量好，导爆管雷管逐孔起爆方案可以在城填及复杂环境岩土爆破工程中推广应用。

关键词：导爆管雷管；孔外延时逐孔爆破

1 引言

在复杂地质、地形及周围环境条件下进行的爆破工程，如靠近村庄、正在进行砌筑边坡的公路路基开挖，建筑物旁边基坑挖掘，地下油管、水管、气管附近岩土清理，水库大坝岩塞（围堰）处理等，为降低爆破振动、减少孔口产生飞石，节省爆破器材成本，达到用普通炸药、导爆管雷管实现低爆速（猛度）炸药，高精度雷管才能完成的爆破任务。采用孔口段装药直径小于孔底段装药直径，即孔口段装药不藕合系数小于孔底段的连续不藕合装药方法、导爆管雷管孔外延时、逐孔起爆技术。针对爆破对象周围环境、设施的不同，采用不同的孔外导爆管雷管延时时间参数，孔内变化的不藕合系数k值等爆破参数，取得了理想的爆破减震效果，有效地控制了爆破飞石。工程实践证明，只要孔内不藕合系数取值合理，孔外延时时间选择得当，用普通导爆管雷管可以实施逐孔起爆，控制一次爆破量和单响爆破药量，从而控制爆破振动强度和飞石影响范围。该技术在保护对象对爆破振动要求高的区域，只能购买常用爆破器材的地点，爆破招投标成本较低的项目条件下推广应用，可以确保爆破安全，取得很好的经济效益。

2   复杂环境爆破开挖设计

2.1 浅孔岩土爆破参数

爆破地震可能使建筑物，公路边坡振出裂缝，爆破飞石可能损伤人员、设备砸坏建筑物表面，电线、电缆造成重大损失。因此、在选择爆破方案时，首先应确定开挖程序，确定开挖工作面，应使爆破最小抵抗线指向环境安全及施工条件较好的方位；还应确定一次爆破规模，与爆破方案紧密相关的首要设计参数，是一次爆破允许的最大用药量，即爆破规模。爆破规模受到以下两个方面的制约，一是爆破振动对临近建筑物及设施的安全影响；二是允许的坍塌范围，爆破落石不能覆盖、挤压邻近爆破区的建筑物、行车路线、不能落入庄舍、农田。

当爆破振动影响或坍塌宽度不能满足条件要求，则需进一步控制爆破规模，减少一次爆落方量，采取分段毫秒延期爆破、转移坍塌方向或采取其他技术措施。根据以上设计原则和控制爆破的关键技术，经现场勘察，为控制与防止爆破震动、爆破冲击波造成边坡岩土破坏塌落、爆破飞石砸坏建筑物及其它设施。因此应采用较浅的炮孔，实施浅孔爆破、分段装药爆破方法爆破，以减少爆破震动、爆破冲击波危害，保证边坡面稳定平整和周围设施的安全。据此，应坚持越靠近保护物，孔距、排距、装药量越小的原则，按松动爆破方案设计钻爆参数如下。

⑴ 钻孔直径d

钻孔直径一般等于正常钻孔的直径。在有条件的情况下，尽量取小值，减少炮孔的直径。依据矿山、公路工程中潜孔钻进行松动爆破经验，目前普遍使用的以60～100mm占主导地位小型潜孔钻机移动灵活、小孔径炮孔不耦合装药量小，对保护边界的爆炸破坏小。在靠近建筑物爆破区域范围内爆破时，能更好的实现多打孔、少装药的原则，选取炮孔直径d为70mm。

⑵ 孔深（H）与超深（h）

孔深（H）应与岩石开挖深度相同，为了控制钻孔的精度，更好的减少装药量、控制爆破震动源强度，防止产生爆破飞石。在靠近建筑物爆破区域范围内钻孔时，孔深不要超过5m；爆破岩体高度较深时，应分台阶分次爆破。

超深h、取炮孔直径的（10～20）d,,取1.5m。

⑶ 炮孔长度L计算公式：L=H+h

⑷ 最小抵抗线W:

整个爆破作业中，采用边爆破边清运走爆堆岩石的作业方法，爆破方式为清渣爆破,炮孔爆破时台阶阻力小，选用较小抵抗线时，被爆岩体受到的夹制作用小，爆破产生的振动小，对保护对象的破坏小。

最小抵抗线W按如下经验公式计算：

W=（25～45）d;

松动爆破按经验取小值，以实现多打眼、少装药的控制爆破要求，W取1.5m。

⑸ 炮孔间距

炮孔间距(a)按如下经验公式计算：

a=mW=2m;

式中：W－松动爆破最小抵抗线;

   d－炮孔直径;

   a－松动爆破炮孔间距;

   m－炮孔密集系数,这里取1.3；

⑹ 炮孔填塞

炮孔填塞长度、一般取炮孔直径的（20～30）d，但炮孔填塞长度一般不小于最小抵抗线W，取2m;

⑺ 炮孔装药量

每个炮孔装药量Q_单孔(kg),按每孔最大深度5m计算，其药量为：

Q_单孔=q_松动abH=4.2 kg

松动爆破装药量，根据经验取q松动=0.28kg/m³;

实际用药量，根据炮孔爆破深度，经现场试验情况确定。根据以上参数设计的炮孔布置如图1。图1 爆破炮孔布置图

2.2   爆破振动安全验证

根据保护对象所在位置的地面质点振动安全允许速度和保护对象至爆心的距离，算出爆破震动允许的炮孔最大一段装药量，作为本次爆破不产生爆破振动危害的安全允许装药量。

当爆破震动、空气冲击波达到一定的强度时，可以造成周围建筑物和构筑物的破坏。在每次爆破作业时,建筑物不允许拆迁,因此减少一次爆破的装药量,控制一次爆破的规模，是控制爆破地震及冲击波危害重要技术措施。在现场实际爆破中、根据爆破区域的安全距离计算出爆破地振允许的最大一段装药量，可以保证周围建筑物的安全。

一次爆破允许的最大一段装药量计算公式为:

Q_安全= R³（V/K）^3/α

式中：Q_安全—最大一段爆破允许的安全装药量，kg；

       R—距保护设施的最小距离，这里取爆破中心（即每次爆破时）到主要保护对象设施的最近距离，取50m；

[v]—允许振速;一般民用建筑，10HZ<f≦50 HZ时，其允许振动速度为V=2.0～2.5cm/s，取2.0cm/s；

K—与爆破场地条件有关的系数，中硬岩石，取250；

α—与地质条件有关的系数，这里取1.8；

代入各数据，计算出的安全允许一次齐发爆破装药量Q安全允许值为40kg。

因炮孔的单孔装药量为4.2kg，因此、实施爆破时，每段雷管的实际装药炮孔数不超过9个，其装药量为37.8kg，才能实现每次爆破最大一段单响装药量不超过爆破装药量Q安全允许值的要求。为加大安全系数，实际爆破作业装药时，每排再减少一个炮孔，布置8个炮孔、按逐排起爆顺序装药爆破，可以保证50m范围外周围设施不受爆破震动地破坏，村民房屋住在距爆区100m之外，从而保证爆区周围砌筑护坡设施及民舍的安全。

2.3   逐孔起爆网路设计

G316线两当县杨店加油站场地平整爆破中，采用逐排爆破的方法，实施8个炮孔为一排逐排起爆时，虽然可以保证周围设施、民屋的安全。但实际测定的爆破振动速度仍在V=1.5～2.0cm/s 之内，附近居民仍然感到有地震感觉，噪声大，在当地影响了村民的正常生活，爆破作业实际上产生了扰民的事实。为此、将逐排爆破改为逐孔爆破，减少一次爆破的孔数、从而减少一次起爆的单响药量。同时、逐排爆破沿垂直排面方向，只有一个自由面，逐孔爆破除了利用排面方向的自由面外，先响炮孔爆破形成的爆破空间或侧边裂隙，对后响炮孔来说相当于增加了自由面，因此、逐孔爆破时、每个炮孔是在有两个自由面的条件下爆破的，从而大大减少了爆破时爆破介质对岩石的夹制作用，使爆炸冲击波在传播过程中急剧衰减、爆炸气体大量外泄，从而限制了爆破振动源强度，减少了爆破振动速度，达到爆破时爆区周边的村填没有爆破振动的感觉，保证了村民的正常生活和工程的顺利进行。

目前、国内爆破工程中一般使用用高精度雷管实施逐孔爆破方法。但在诸如公路岩土爆破等小规模石方爆破工程中、因高精度雷管成本高，加之用量少，当地爆破器材销售公司难以供货。因此，采用普通导爆管雷管逐孔起爆方法代替高精度雷管实施逐孔爆破，可以达到即降低了爆破振动、又节省了成本、又解决了进货难的问题。普通导爆管雷管逐孔起爆网路设计如图2。

图2 导爆管逐孔起爆网路图

3   爆破震动观测

采用固定断面测试，沿爆区一定距离布置测点测试，每个测点布置径向（X）、切向（Y）与垂直方向（Z）的三个转感器。测试三个方向的振动速度峰值，垂直方向（Z）、水平方向（x）与水平切向(y)质点振动速度峰值。经搬迁后村庄距爆区超过100m,因此、测点布置在距离爆破点50m、100m两处地点，此两处地点比民房更接近于爆破点，此两处测点测出的质点振动速度峰值小于一般民用建筑允许的安全允许振动速度，则更远处的民房更加安全。具体测震结果如表1

表1   距离爆破点50m、100m两处地点震动观测结果

从表1可以看，当药量一定时，各观测点观测结果为：

⑴ 距离爆破点50m处地点,测定的各次爆破振动速度最大峰值为:

X=7.89mm/s，Y=7.89mm/s, Z=7.89mm/s;

⑵ 距离爆破点100m处地点,测定的各次爆破振动速度最大峰值为:

X=5.34mm/s，Y=4.86mm/s, Z=3.43mm/s;

从观测结果可以看出：实施导爆管雷管逐孔爆破后，各观测点爆破振动速度最大峰值均在每秒几毫秒量级内，毫秒几毫秒量级的爆破振动人是感觉不到的。而距离爆破点100m处地点的爆破振动速度明显小于距离爆破点50m处地点的爆破振动速度。因此，实施逐孔爆破后、对远离爆区50m外的人群和民房没有影响。

4   结语

通过G316线两当县杨店加油站场地平整爆破中导爆管雷管逐孔爆破实践，现场布置测点对逐孔爆破引起的爆破振动测试，我们认识到，在靠近民房、村舍等复杂环境中进行岩土爆破作业时，采用导爆管雷管逐孔爆破，即减小了爆破振动、保证了爆区周围人员、设施的安全。又节省了成本，解决了高精度雷管难以供应的问题。通过精心的孔内外延时雷管合理布置，合理的连接起爆网路，这种爆破方法可以运用到各种复杂环境爆破中。

参考文献

   ⑴中华人民共和国国家标准.爆破安全规程(GB6722-2014).北京.中国标准出版社,2014

⑵爆破手册.主编.汪旭光.冶金工业出版社,2010.10