控制爆破技术在坪上集水廊道工程开挖中的应用

黄青平

（中国水利水电第五工程局有限公司坪上引水工程项目经理部，山西坪上 035503）

0 引言

在爆破工程施工中，为了减少爆破震动及爆破后飞出的破碎块体对周围环境或建筑物的损坏，多从研究爆破方向、控制单响药量、调整起爆顺序等方面下功夫。在特定环境下，为了减少爆破震动对附近建筑物的影响，可以将上述方法与预裂爆破技术有机地结合起来，这将会取得更好的爆破效果。在坪上应急引水工程复杂环境下集水廊道开挖采用了这种有机结合的控制爆破方法，有效地将爆破震动及飞石控制在了允许范围内，取得了良好的效果。

1 工程概况

坪上应急引水工程集水廊道，原设计开挖典型断面为梯形，上宽6.5m、下宽3.6m、深 4.7m，衬砌后为净宽 3.0m，深3.0m。原招标文件开挖体表层为第四季全新统洪冲积物（Q4pal），下部为卵石混合土夹粉土、级配不良砂透境体，结构松散，卵砾石成分主要为灰岩、白云岩等，岩性坚硬。为避免爆破区域内出露的泉水水源出现改道现象，不允许采用爆破作业。对于局部出露的基岩采用风镐或振动锤处理。实际施工时，出露的主要开挖体为白云质灰岩，岩性完整坚硬，以II、III类围岩为主，必须采取爆破措施进行开挖。根据具体出露的围岩情况，经我公司与业主、设计、监理等单位现场勘查后，一致同意将原梯形断面变更为矩形开挖断面，典型开挖断面尺寸为宽3.6m、深3.0m。经业主邀请国内相关专家论证后，同意采用爆破方法开挖。

2 周围环境及爆破难点

2.1 周围环境

该开挖爆破作业面所处位置周围环境比较复杂，爆破区距与之相邻的东坪公路路基仅2.5m、距公路边民房水平距离10.5m、距公路沿线通讯线路垂直距离仅5.9m。如图1所示。

图1 爆破区周围环境示意图（单位：m）

2.2 爆破难点

开挖爆破作业要求严格控制爆破震动及飞石距离。不能因爆破震动将沥青路面与路边浆砌石挡墙拉裂，从而导致路基基础不稳，发生路面破坏；不能因爆破震动及飞石损害路边民房及公路路面，从而引起不必要的民事纠纷；不能因爆破飞石损坏路边通讯线路，从而引起赔偿问题；更重要的是不能因爆破震动导致泉水水源改道，从而造成水源破坏问题。

3 关键爆破技术问题的处理及爆破方案的制定

3.1 关键爆破技术问题的处理

该项目集水廊道岩石开挖爆破作业，主要是控制水平方向爆破震动及向上方的爆破飞石。为了控制爆破作业对相邻公路、民房、上方通讯线路及泉水水源的影响，经研究后决定采取以下措施：

（1）主体廊道爆破震动的控制。在主体廊道实施开挖爆破前，先在廊道开挖体两侧设计开挖边线处采取预裂爆破措施，即在主体廊道开挖爆破前，先在设计开挖边线处形成一道裂缝，宽约1～2cm，控制爆破震动对相邻公路及民房的影响在允许范围内。

（2）爆破震动对水源影响的控制。经过业主邀请国内著名爆破专家论证，预裂爆破单响药量控制在3.0kg以内，将不会造成泉水水源改道；预裂缝形成后的主体爆破将不会对泉水水源产生影响。

（3）爆破飞石的控制。为了控制爆破飞石对公路路面及路边民房的影响，在预裂爆破完成后采用横向拉槽的方法创造临空面，使主爆区的爆破方向沿集水廊道纵轴线方向，即爆破飞石方向与公路、民房、上方通讯线路等平行，尽可能避免爆破飞石飞向需保护的建筑物和线路等。

（4）主爆区钻孔斜上方爆破飞石的控制。尽管采取了以上措施，还需注意主爆区的钻孔方向，为了尽可能避免主爆区爆破飞石向斜上方飞行，主爆孔的钻孔方向要求按竖直方向钻孔，即钻孔倾角90°。

（5）横向拉槽飞石控制。在整个爆破过程中，拉槽的飞石控制是比较难的。除采用常规的覆盖防护及孔口清理外，所有拉槽爆破孔，包括掏槽孔、辅助孔、主爆孔，均采用隔孔装药的方法，以增加爆破临空面，使爆破能量尽可能向水平方向扩散，能有效地减少向上的能量，从而起到预裂和消能的作用。

3.2 爆破方案的制定

综合上述措施，集水廊道开挖爆破方案制定如下：沿两侧设计开挖边线先行预裂，然后分段横向拉槽创造临空面，最后主爆区分段爆破，同时注意主爆区爆破孔的钻孔方向控制，并加强爆破孔表面的覆盖工作，以避免少量孔口飞石。

4 爆破设计

4.1 预裂爆破设计

集水廊道两侧设计开挖边线预裂爆破采用单侧分段进行。先预裂靠近公路一侧，再进行另一侧预裂，分段长度每30m预裂一次。钻孔采用YT28手风钻钻孔，钻孔直径Φ42mm，孔距视围岩情况定为0.6～0.8m。前期试验段30m按预裂孔孔深3.0m，炸药采用Φ25mm乳化炸药，单孔药量控制在1.0kg以内，单响按3孔控制，线装药密度根据基岩硬度、完整性、裂隙发育程度，控制在280～330g/m。

4.2 横向拉槽设计

为给廊道主体开挖创造临空面，结合本工程爆破距离长，爆破范围比较窄的特点，每隔一定距离进行分段横向拉槽。在预裂爆破完成后，主体工程爆破前先单独进行横向拉槽。横向拉槽长度按2.1m，槽与槽间距50m。拉槽钻孔直径Φ42mm，采用楔形掏槽，掏槽孔孔深3.5m，倾角75°左右。掏槽孔间距0.35m，采用隔孔装药，以增加掏槽孔临空面，同时可达到预裂的目的。其它拉槽孔孔深按3.0m，为垂直孔，间距0.35m，同样采用隔孔装药，炸药采用Φ32mm乳化炸药。在拉槽时隔孔装药中的空孔，除了起到增加临空面的作用外，还起到了预裂和消能的作用，能有效地减少向上的能量。

4.3 集水廊道主体爆破设计

在两侧预裂及横向拉槽完成后，即可进行廊道主体基岩爆破开挖。主体基岩爆破分段进行，每次开挖爆破长度8～10m，采用矩形布孔，排间起爆。钻孔直径Φ42mm，孔深3.0m；孔距、排距均为1.2m；孔内装Φ32mm乳化炸药。主体基岩石方爆破采用排间微差，孔内分别装MS1-MS10段非电毫秒雷管，孔外采用MS2段非电毫秒雷管联炮，电子起爆器起爆。

4.4 典型炮孔布置情况

集水廊道开挖典型炮孔布置情况，见图2。

图2 集水廊道开挖典型炮孔布置示意图（单位：cm）

4.5 典型爆破设计参数

集水廊道开挖典型爆破设计参数，见表1。

表1 典型爆破设计参数表

5 安全保护措施

为了尽可能避免孔口飞石，在装药、封孔、联炮等工作完成后，首先清理孔口浮石，并将孔口用砂袋压实，作业面用棕垫、废旧轮胎等覆盖，同时，该工程存在充足的天然地下水，在横向拉槽和主爆区爆破时，爆破作业面基坑内可充入50～100cm深的地下水加强覆盖，这样更加有效地避免了飞石和爆破粉尘污染，并节约了增加覆盖物所带来的成本。

6 爆破效果

到目前为止，该工程集水廊道开挖爆破施工已经全部完毕，由于采取了合理的开挖爆破方案及防护措施，有效地将爆破震动和飞石控制在了允许范围内，未对旁边公路及民房造成破坏影响，上方通讯线路未受损，更重要的是由于采取了合理的爆破方案，未对水源水道造成任何影响。

7 结束语

在山西坪上集水廊道开挖爆破施工中，采取的以预裂爆破成缝控制爆破震动、横向拉槽控制爆破飞石方向、隔孔装药减少拉槽飞石、利用天然水资源加强覆盖防护，以及采取的其它爆破措施是完全合理的，也是非常成功的。实践证明：对于复杂环境下的基岩明挖爆破作业，以目前国内的爆破施工技术水平，只要将各种爆破技术及天然有利条件合理运用，是完全能够取得成功的。

（特别感谢：国内著名爆破专家张正宇教授对本工程爆破施工的指导。）