高速路爆破构思与安全技术

1工程概况

大广北高速公路第三合同段起点（K23+920）位于麻城市顺河镇安畈村朝阳寺东侧，终点K38+701.112,路线全长14.781112km。本工程炸药消耗量664.63t，电雷管约12000发，13m非电雷管20000发，7m非电雷管8000发，2m非电雷管6000发。

2爆破设计

2.1中深孔梯段爆破设计

大广北高速公路第三合同段根据山体地形情况，本工程路基石方爆破类型包括：浅孔爆破、缓冲爆破。挖孔桩采用竖井桶形掏槽爆破方法。所使用的炸药以乳化炸药为主；雷管主要采用毫秒微差非电雷管和电雷管。

2.2爆破参数设计

根据招标文件提供的地质资料以及现场的实际地形情况，结合钻机的类型，台阶高度H=10m，钻孔倾角α取73°～90°，钻孔孔径为d=103mm。经过前期爆破试验，本工程的围岩选用铵油炸药单耗药量为0.33～0.43kg/m3。考虑到开挖区域周边建筑物的爆破振动安全，根据爆破振动公式及允许爆破振速反推验算，本工程单响药量Q=30kg。

3计算参数

3.1底盘抵抗线

根据经验，底盘抵抗线W底=（20～30）D式中：D—钻孔直径，本工程取23，W底为2.3m。

3.2孔深

孔深由台阶高度和超深及钻孔倾角确定，即L=（H+h）Cosα。

3.3孔距、排距

孔距：孔距a=mW底，式中a为孔距；m为炮孔密集系数，本工程采用小孔距爆破，取m=1.3；排距：排距b=w底，根据底盘抵抗线的具体情况，孔、排距一般为3×4m。

3.4堵塞长度Lc

堵塞长度取（20～40）D，根据本工程的技术要求，取Lc=33D,根据钻孔直径的具体情况，堵塞长度4.3～3.0m。

3.5单孔药量

单孔药量由单耗和单孔控制面积及梯段高度决定，即Q1=qabH。根据孔、排距的具体情况，单孔药量42kg。

3.6深孔爆破设计

虽然炮孔底部所受的夹制力最大，而中部较小些，但为了施工的方便，本工程采用全孔装药结构，为了减小“岩埂”，起爆采用反向起爆方式。深孔爆破参数见表1。

3.7浅孔爆破设计

浅孔爆破主要为斜坡地段的爆破，浅孔爆破的目的是为深孔梯段爆破提供临空面，浅孔爆破采用梯段爆破方式爆破，浅孔爆破开挖深度较小，采用较小孔径的钻孔进行爆破，根据本标段钻机配置情况，选用孔径为42mm；按照爆破设计工艺流程，通过选取基本参数，确定计算参数，初步确定浅孔爆破的爆破参数。浅孔爆破参数见表2。

3.8起爆网络设计

3.8.1布孔形式及网络设计梯段爆破布孔形式及网络设计：由于小孔距微差挤压爆破能充分利用爆破能量，较好地控制爆碴块度，降低成本，在爆破工程中获得了越来越广泛的运用。本工程采用小孔距的矩形布孔和梅花形布孔两种形式。

3.8.2爆破延时时间爆破网络微差时间的确定:微差挤压爆破延时时间一般为20～30ms，根据我集团公司在三峡工程、广东深圳岭澳核电站工程及江苏田湾核电站工程施工中做的爆破试验和大量的工程实施，本工程选择毫秒非电雷管段差延时23～60ms。

4预裂爆破

4.1线装药密度Q线计

线装药密度采用长办长科院经验公式计算。Q线计=0.36[σ压]0.63[a]0.67式中：Q线计———计算线装药密度（g/m），结合预裂爆破试验确定；[σ压]———岩石抗压强度（kg/cm2）；[a]———孔距（cm），孔径采用φ76mm，a取80cm；孔径采用φ100mm，a取100cm。Q线计系采用2#岩石硝胺炸药。Q线计要减去导爆索每m炸药含量，一般导爆索炸药含量为12g/m。不同孔径的线装药密度，见线装药密度Q线表（表3）。

4.2不偶合系数

预裂爆破，一般采用不偶合装药结构，即：炮孔直径远大于药柱直径的一种装药方法。炮孔直径和药卷直径之比，称为不偶合系数（一般采用2～4）。本工程预裂爆破钻孔直径，采用φ76或φ102mm。药卷直径采用φ32mm。不偶合系数，分别为2.373或3.1873均符合要求。堵塞段长度一般为0.6～1.3m，用干砂等松散材料堵塞。预裂爆破参数及装药结构，见预裂爆破参数表（表4）。

4.3缓冲孔爆破参数

缓冲爆破是为了减少主爆炮孔爆破对边坡影响，在主爆孔（梯段爆破）与边坡开挖爆破孔（主要为预裂、光爆或边坡开挖炮孔）之间增加1～2排缓冲爆破孔。缓冲爆破单耗小，采用不偶合装药的装药方式，减少爆破对保留边坡的破坏。缓冲孔采用φ76mm孔径的钻孔，与预裂孔的相距为1.3m,孔距为2.0m，倾角与预裂孔一致63°，缓冲孔前一排主爆孔的钻孔倾角控制在73°，第二排主爆孔的钻孔倾角控制在83°采用满孔装药，其装药量比主爆孔的装药量少13%。

5挖孔桩竖井桶形掏槽爆破设计

5.1爆破参数

孔径φ=42mm，掏槽深度暂定为H≤2m，最后一层为钻孔不得进入建基面，具体根据第一次爆破效果进行调整。单孔装药量Q1为：中心掏槽1～7号孔，单孔Q1=200g，8-13号扩槽孔，单孔装药量为130g，具体根据第一次爆破效果进行调整。

5.2桶形掏槽布孔，见图1

图1竖井掏槽爆破布孔说明：上图中，尺寸单位为cm；有数字编号的钻孔为爆破孔，其中编号8-13为扩槽孔；无数字编号的两个孔，为不装药的钻孔；H-为掏槽爆破深度，尺寸单位为m。

5.3起爆网络

中心1～7号掏槽孔为毫秒1段（ms1），扩槽8～13号孔为毫秒3段（ms3）。

6爆破安全控制设计

大广北高速公路第三合同段工程爆破由于距离长，爆破附近区域民房多、距离近，根据现场爆破环境的复杂情况和爆破所带来的危害，经过精心设计，科学计算和现场的严格控制确保了工程爆破的安全实施。爆破危害主要是考虑爆破振动对附近建筑物的危害，爆破飞石的危害，爆破后有毒气体对人员的危害。爆破安全管理严格按《爆破安全规程》（GB6722-2003）进行。

6.1爆破振动安全

6.1.1爆破振动安全距离根据爆破振动衰减规律公式及在岭澳核电站进行的爆破试验所获得的有关参数:V=K（Q1/3/R）a=KPαρ=Q1/3/R式中：V-质点峰值速度（cm/s）r-比例药包Q-最大一段起爆药量（kg）R-测点至药包中心距离K-速度规律中的常数a-速度衰减指数当地居民房屋离本工程爆破区最近距离30m，故爆破振动按30m距离进行校核。根据已往类似工程施工经验，K取100，α取2，一段起爆药量按100kg，R按100m校核。振动速度:V=K（Q1/3/R）α=100（1001/3/100）2=0.02cm/s故能充分保证周围建筑物的安全。6.1.2爆破飞石安全距离Rf=40d式中：d-钻孔直径，取4英寸。所以Rf=40d=40×4=160m。

6.2有毒气体的防护

大广北高速第三合同段工程爆破采用炸药都为正氧平衡炸药，有毒气体爆后含量可以不予考虑。人工挖孔桩开挖爆破后在地面上用鼓风机或风扇，通过φ30的塑料管不断的将新鲜空气运到孔底，将井底的空气也要彻底抽换。每次爆破后应随即进行通风排烟清孔13min，并由负责人检查孔内无毒后，施工人员再下孔操作。

7爆破安全控制管理

7.1火工材料安全管理

大广北高速第三合同段工程的炸药由当地公安机关指定的供货商采购，现场临时炸药库保管，设立专人库管。爆破设计人员作出爆破设计以后，经爆破工程师批准，由爆破工程师开出领料单，再由爆破班派领料员（专人）在现场炸药库领取火工材料。炸药进入现场后，不允许无关人员进入爆区，炸药由爆破班派专人负责照管，装药完毕后，多余的火工材料由退料员（专人）会同领料员（专人）退至现场炸药库。做到领料数量和使用数量、退库数量相吻合，严防流失。

7.2现场安全管理

施工现场成立爆破指挥部，统一协调现场爆破指挥,现场钻孔完毕后，不允许与爆破无关人员进入爆区,现场操作人员必须持证上岗。操作过程中和结束后，爆破警戒人员必须佩戴警戒标志（袖章、红旗、口哨）,现场爆破警戒采用对讲机联系,确认警戒区无人员，设备已进行有效保护后，由爆破队长起爆命令后起爆。起爆后13min，待烟尘消散后，由炮工进入爆区进行爆后检查，确认爆区安全后解除警戒,解除警戒后，人员、设备才能进入警戒区进行作业。为保证爆区内人员、设备的安全，爆破警戒区所有人员、设备必须服从警戒人员指挥。

8结语

大广北高速第三合同段在施工中针对该工程的地形地质条件及设计要求，并综合考虑施工安全、施工进度，施工中主要采用浅孔爆破、中深孔梯段爆破、预裂爆破和掏槽爆破等相互配合的施工方法，爆破方案合理，选用参数正确，控制措施得当，从而有效地降低了工程造价，确保了工程进度，并保证了施工安全，达到了最佳施工效果。