高速路擴建爆破作業策略思索

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1.工程概況

1.1項目簡介

國家高速公路網沈海線，福建省福州至泉州高速公路擴建工程QA1合同段測設里程為K346+600-YK358+690（ZK358+595.019），全長約12km。高速公路擴建標準為由原來雙向四車道擴建為雙向八車道，擴建方式為在原高速公路基礎上雙側拼寬或單側拼寬。

1.2路基土石方主要工程數量

全線共有路基填方113.8萬方，路基挖方61.5萬方，其中路基挖石方24.5萬方。挖石方段落主要分布在K349+100～K351+900段。石方段落均為雙側拼寬，拼寬寬度為8m。

1.3石方段落周圍環境

1.3.1在高速公路擴建施工過程中，原高速公路需保持通車，存在著高速公路通車干擾；

1.3.2挖石方段落附近距離村莊居民區近；

1.3.3K350+800～K351+900段瀕臨324國道，存在著國道交通干擾。

2.爆破方案設計

路基石方開挖采用爆破作業，風化軟石部分直接采用挖掘機開挖。爆破作業按照設計邊坡臺階自上而下分層開挖。

2.1爆破方案設計原則

2.1.1主要采用淺孔松動爆破，爆破作用控制在松動爆破范圍內；邊坡采用預裂爆破，確保邊坡的平整及穩定。根據不同爆破環境控制適當的單耗。

2.1.2采取密孔分散藥量和松動爆破措施，控制飛石，減少沖擊波超壓和噪音。盡量減少爆破作業對周邊居民的干擾。

2.1.3采取適當覆蓋和必要的防護、加固措施，以防止個別飛石的危害。盡量避免或減少飛石上高速公路及國道，保證高速公路及國道盡快安全通行。

2.1.4充分考慮爆破震動對周圍建（構）筑物的影響，采取限制單段藥量，控制爆破規模，增加起爆次數，分區多工作面施工等方法，并對震動進行測試監測。

2.2爆破參數設計和藥量計算

2.2.1淺孔松動爆破參數計算，根據經驗公式：①孔徑D=42mm；②底盤抵抗線W：一般取炮孔直徑的20～30倍，5D=1.05m；③孔距a=W=1.05m；④排距b=0.85a=0.89m；⑤炮孔深度l：l=(1.5～2.0)W，取2m；⑥堵塞長度L2>W，不小于1.1m；⑦單耗q=0.35～0.4kg/m；⑧單孔裝藥量Q=qabL。炮孔超深深度為30cm，炸藥采用φ35mm2#巖石乳化炸藥。下表為淺孔爆破參數表：在現場實際操作中，可根據小抵抗線、大孔距、小排距的原則，調整底盤W、孔距a、排距b的尺寸，以提高爆破效率及爆破質量。

2.2.2預裂爆破參數計算：在主爆破區實施之前，為保證邊坡的穩定，在路塹邊坡開挖線順設計邊坡面預先打一排預裂孔，以有效地削減主爆體產生的應力波對坡面的破壞，保證邊坡的平整度和穩定性，其設計參數為：①孔徑D預=76mm；②孔距a預=8～12D，取10D=0.76m；③孔深L=（H+h）/sinα，式中H為梯階高度，h為超深深度，取0.5m，α為設計邊坡傾角；④線裝藥量Q預=K預×a預，K預為單位面積藥量，經驗取值為300～450g/m，Q預=（300～450）×0.76=228～342g/m。⑤不耦合系數m=76/35=2.171。⑥由于炮孔底部受夾作用比較大，故自炮孔底向上1m范圍內藥量線性密度加大到3倍，其他部分炮孔總線裝藥量（即228～342g/m）間隔裝藥，孔口1.5m左右進行堵塞。⑦主爆破孔至預裂面的距離：主爆破孔間距的一半；⑧預裂爆破和主體爆破同時起爆時，預裂爆破超前起爆時間不小于75ms。實際操作中，可適當調整預裂爆破孔間距及線裝藥量數值，以達到最佳預裂爆破效果。

3.安全距離

3.1擊波安全距離

據《爆破安全規程GB6722—2003》規定，當空氣沖擊波超壓值ΔP不超過0.02×105Pa時，不會對人員造成傷害，同時對建筑物不造成破壞；當空氣沖擊波超壓值ΔP在0.02～0.09×105Pa之間時，建筑物會受到次輕度破壞，超過0.09×105Pa時，會造成輕度破壞。空氣沖擊波超壓值ΔP計算公式：ΔP=K（Q1/3/R）α。則Q=（（ΔP/K）1/α×R）3。式中：系數K—取1.48；系數α—取1.55；R——離爆源中心的距離（m）；Q——次爆破單段用藥量（kg）。按以上公式，ΔP=0.02×105Pa時不同距離單段裝藥量計算列表如下：在爆破實施時，應嚴格按照上表控制單段藥量，保證臨近爆破區內建筑物的安全，人員應撤離到安全距離以外。同時，應加強對空氣沖擊波超壓值的檢測，根據監測數據適時調整單段藥量。

3.2動的安全距離

破振動安全允許標準根據上表，取f=50Hz，取最不利因素2cm/s，即爆破震動引起計算點的質點振動速度不得超過2cm/s。質點振動速度計算公式：V=K（Q1/3/R）α。則Q=（（V/K）1/α×R）3。式中：K、α—與爆破點至計算點的地形、地質條件有關的系數和衰減指數，根據K、α與巖性的關系，按照中硬巖石取K=200，α=1.55；系數α—取1.55；R—離爆源中心的距離（m）；Q——次爆破單段用藥量（kg）。根據以上公式，計算不同距離允許的單段最大藥量Qmax（V=0.9cm/S），列表如下：在爆破實施時，應嚴格按照上表控制單段藥量，保證臨近爆破區內建筑物的安全爆破，同時，應加強對爆破震動的檢測，根據監測數據適時調整單段藥量。

3.3石距離的估算

按照經驗公式Rf=（40/2.54）×D，計算飛石距離Rf=（40/2.54）×4.2=66m。據上述計算，飛石可能對爆區高速公路和周圍的人員、構建物等構成威脅，故采取適當的防護及人員、機械撤離等措施。

4.組織設計

由于在高速公路擴建施工過程中，要保持原高速公路暢通。在路基爆破作業時，為保證高速公路行車安全，必須對高速公路進行交通管制。根據設計文件、高速路政、交警、業主、監理等部門的要求，結合現場實際情況，項目部技術人員對路基爆破路段的交通組織進行了設計，并報相關部門進行審批。交通組織方案如下：爆破作業時，在高速公路及國道距離爆破區域2km及1km處設置爆破警示牌，通過路政、交警部門的協助，在距離爆破區域大于400m處設置警戒線，臨時封閉交通，在警戒線前設置醒目的臨時標志預告、限速封閉交通時間不超過30分鐘。在爆破前，指定專人警戒，并發出爆破警戒聽覺和視覺信號，警戒人員在主要路口和地段分片包干負責，在確認無任何安全隱患后再實施爆破。爆破完后，路面有污染的及時進行清理，通知交警人員解除封閉，恢復交通。

5.安全防護設計

爆破飛散物是爆破的必然結果。它是由于裝藥爆破所形成的沖擊波與壓縮應力波到達自由面時發生反射，形成反射拉伸應力波自由面向介質內部傳播。為了確保高速公路及附近建筑物的安全萬無一失，不定期做好防飛石的防護措施。

5.1護在第一階爆破施工前，還應做好防飛石的安全防護措施，即在原有水溝內設置兩排鋼管排架，高10米，排距0.6米，縱向間距1.2米，鋼管架設置剪刀撐。

5.2蓋在孔口部位鋪設炮被，炮被采用廢舊汽車輪胎用鋼絲繩編織而成，每片10×10M，用汽車運到施工現場，汽車吊吊裝和覆蓋，覆蓋后各片之間互相用鋼絲繩連接成一體，覆蓋時按照后爆破孔先覆蓋的原則進行搭接覆蓋，覆蓋時應注意孔外連接雷管，把草袋與土袋輕輕地壓在炮孔上，不允許在炮孔上拖拉。

5.3藥嚴格控制藥量，在影響爆破飛石的多種因素中，裝藥量是主要因素之一。除正確確定最小抵抗線外，爆破作用的指數的選擇是控制飛石的關鍵。合理布置藥包，根據爆破要求，被爆體的性質，綜合考慮確定藥包的位置。