高速路擴(kuò)建爆破作業(yè)策略思索

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1.工程概況

1.1項(xiàng)目簡介

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

1.2路基土石方主要工程數(shù)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(cè)拼寬，拼寬寬度為8m。

1.3石方段落周圍環(huán)境

1.3.1在高速公路擴(kuò)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(qū)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(shè)計(jì)

路基石方開挖采用爆破作業(yè)，風(fēng)化軟石部分直接采用挖掘機(jī)開挖。爆破作業(yè)按照設(shè)計(jì)邊坡臺階自上而下分層開挖。

2.1爆破方案設(shè)計(jì)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(nèi)；邊坡采用預(yù)裂爆破，確保邊坡的平整及穩(wěn)定。根據(jù)不同爆破環(huán)境控制適當(dāng)?shù)膯魏摹?/p>

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(yè)對周邊居民的干擾。

2.1.3采取適當(dāng)覆蓋和必要的防護(hù)、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(gòu)）筑物的影響，采取限制單段藥量，控制爆破規(guī)模，增加起爆次數(shù)，分區(qū)多工作面施工等方法，并對震動進(jìn)行測試監(jiān)測。

2.2爆破參數(shù)設(shè)計(jì)和藥量計(jì)算

2.2.1淺孔松動爆破參數(shù)計(jì)算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(shù)表：在現(xiàn)場實(shí)際操作中，可根據(jù)小抵抗線、大孔距、小排距的原則，調(diào)整底盤W、孔距a、排距b的尺寸，以提高爆破效率及爆破質(zhì)量。

2.2.2預(yù)裂爆破參數(shù)計(jì)算：在主爆破區(qū)實(shí)施之前，為保證邊坡的穩(wěn)定，在路塹邊坡開挖線順設(shè)計(jì)邊坡面預(yù)先打一排預(yù)裂孔，以有效地削減主爆體產(chǎn)生的應(yīng)力波對坡面的破壞，保證邊坡的平整度和穩(wěn)定性，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：①孔徑D預(yù)=76mm；②孔距a預(yù)=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(shè)計(jì)邊坡傾角；④線裝藥量Q預(yù)=K預(yù)×a預(yù)，K預(yù)為單位面積藥量，經(jīng)驗(yàn)取值為300～450g/m，Q預(yù)=（300～450）×0.76=228～342g/m。⑤不耦合系數(shù)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(nèi)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(jìn)行堵塞。⑦主爆破孔至預(yù)裂面的距離：主爆破孔間距的一半；⑧預(yù)裂爆破和主體爆破同時起爆時，預(yù)裂爆破超前起爆時間不小于75ms。實(shí)際操作中，可適當(dāng)調(diào)整預(yù)裂爆破孔間距及線裝藥量數(shù)值，以達(dá)到最佳預(yù)裂爆破效果。

3.安全距離

3.1擊波安全距離

據(jù)《爆破安全規(guī)程GB6722—2003》規(guī)定，當(dāng)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(dāng)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(jì)算公式：ΔP=K（Q1/3/R）α。則Q=（（ΔP/K）1/α×R）3。式中：系數(shù)K—取1.48；系數(shù)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(jì)算列表如下：在爆破實(shí)施時，應(yīng)嚴(yán)格按照上表控制單段藥量，保證臨近爆破區(qū)內(nèi)建筑物的安全，人員應(yīng)撤離到安全距離以外。同時，應(yīng)加強(qiáng)對空氣沖擊波超壓值的檢測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)適時調(diào)整單段藥量。

3.2動的安全距離

破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)上表，取f=50Hz，取最不利因素2cm/s，即爆破震動引起計(jì)算點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動速度不得超過2cm/s。質(zhì)點(diǎn)振動速度計(jì)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(diǎn)至計(jì)算點(diǎn)的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，根據(jù)K、α與巖性的關(guān)系，按照中硬巖石取K=200，α=1.55；系數(shù)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(jù)以上公式，計(jì)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(shí)施時，應(yīng)嚴(yán)格按照上表控制單段藥量，保證臨近爆破區(qū)內(nèi)建筑物的安全爆破，同時，應(yīng)加強(qiáng)對爆破震動的檢測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)適時調(diào)整單段藥量。

3.3石距離的估算

按照經(jīng)驗(yàn)公式Rf=（40/2.54）×D，計(jì)算飛石距離Rf=（40/2.54）×4.2=66m。據(jù)上述計(jì)算，飛石可能對爆區(qū)高速公路和周圍的人員、構(gòu)建物等構(gòu)成威脅，故采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)及人員、機(jī)械撤離等措施。

4.組織設(shè)計(jì)

由于在高速公路擴(kuò)建施工過程中，要保持原高速公路暢通。在路基爆破作業(yè)時，為保證高速公路行車安全，必須對高速公路進(jìn)行交通管制。根據(jù)設(shè)計(jì)文件、高速路政、交警、業(yè)主、監(jiān)理等部門的要求，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，項(xiàng)目部技術(shù)人員對路基爆破路段的交通組織進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并報相關(guān)部門進(jìn)行審批。交通組織方案如下：爆破作業(yè)時，在高速公路及國道距離爆破區(qū)域2km及1km處設(shè)置爆破警示牌，通過路政、交警部門的協(xié)助，在距離爆破區(qū)域大于400m處設(shè)置警戒線，臨時封閉交通，在警戒線前設(shè)置醒目的臨時標(biāo)志預(yù)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(fā)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(fù)責(zé)，在確認(rèn)無任何安全隱患后再實(shí)施爆破。爆破完后，路面有污染的及時進(jìn)行清理，通知交警人員解除封閉，恢復(fù)交通。

5.安全防護(hù)設(shè)計(jì)

爆破飛散物是爆破的必然結(jié)果。它是由于裝藥爆破所形成的沖擊波與壓縮應(yīng)力波到達(dá)自由面時發(fā)生反射，形成反射拉伸應(yīng)力波自由面向介質(zhì)內(nèi)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(hù)措施。

5.1護(hù)在第一階爆破施工前，還應(yīng)做好防飛石的安全防護(hù)措施，即在原有水溝內(nèi)設(shè)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(shè)置剪刀撐。

5.2蓋在孔口部位鋪設(shè)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(yùn)到施工現(xiàn)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(jìn)行搭接覆蓋，覆蓋時應(yīng)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(yán)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(shù)的選擇是控制飛石的關(guān)鍵。合理布置藥包，根據(jù)爆破要求，被爆體的性質(zhì)，綜合考慮確定藥包的位置。