高速路扩建爆破作业策略思索

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1.工程概况

1.1项目简介

国家高速公路网沈海线，福建省福州至泉州高速公路扩建工程QA1合同段测设里程为K346+600-YK358+690（ZK358+595.019），全长约12km。高速公路扩建标准为由原来双向四车道扩建为双向八车道，扩建方式为在原高速公路基础上双侧拼宽或单侧拼宽。

1.2路基土石方主要工程数量

全线共有路基填方113.8万方，路基挖方61.5万方，其中路基挖石方24.5万方。挖石方段落主要分布在K349+100～K351+900段。石方段落均为双侧拼宽，拼宽宽度为8m。

1.3石方段落周围环境

1.3.1在高速公路扩建施工过程中，原高速公路需保持通车，存在着高速公路通车干扰；

1.3.2挖石方段落附近距离村庄居民区近；

1.3.3K350+800～K351+900段濒临324国道，存在着国道交通干扰。

2.爆破方案设计

路基石方开挖采用爆破作业，风化软石部分直接采用挖掘机开挖。爆破作业按照设计边坡台阶自上而下分层开挖。

2.1爆破方案设计原则

2.1.1主要采用浅孔松动爆破，爆破作用控制在松动爆破范围内；边坡采用预裂爆破，确保边坡的平整及稳定。根据不同爆破环境控制适当的单耗。

2.1.2采取密孔分散药量和松动爆破措施，控制飞石，减少冲击波超压和噪音。尽量减少爆破作业对周边居民的干扰。

2.1.3采取适当覆盖和必要的防护、加固措施，以防止个别飞石的危害。尽量避免或减少飞石上高速公路及国道，保证高速公路及国道尽快安全通行。

2.1.4充分考虑爆破震动对周围建（构）筑物的影响，采取限制单段药量，控制爆破规模，增加起爆次数，分区多工作面施工等方法，并对震动进行测试监测。

2.2爆破参数设计和药量计算

2.2.1浅孔松动爆破参数计算，根据经验公式：①孔径D=42mm；②底盘抵抗线W：一般取炮孔直径的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堵塞长度L2>W，不小于1.1m；⑦单耗q=0.35～0.4kg/m；⑧单孔装药量Q=qabL。炮孔超深深度为30cm，炸药采用φ35mm2#岩石乳化炸药。下表为浅孔爆破参数表：在现场实际操作中，可根据小抵抗线、大孔距、小排距的原则，调整底盘W、孔距a、排距b的尺寸，以提高爆破效率及爆破质量。

2.2.2预裂爆破参数计算：在主爆破区实施之前，为保证边坡的稳定，在路堑边坡开挖线顺设计边坡面预先打一排预裂孔，以有效地削减主爆体产生的应力波对坡面的破坏，保证边坡的平整度和稳定性，其设计参数为：①孔径D预=76mm；②孔距a预=8～12D，取10D=0.76m；③孔深L=（H+h）/sinα，式中H为梯阶高度，h为超深深度，取0.5m，α为设计边坡倾角；④线装药量Q预=K预×a预，K预为单位面积药量，经验取值为300～450g/m，Q预=（300～450）×0.76=228～342g/m。⑤不耦合系数m=76/35=2.171。⑥由于炮孔底部受夹作用比较大，故自炮孔底向上1m范围内药量线性密度加大到3倍，其他部分炮孔总线装药量（即228～342g/m）间隔装药，孔口1.5m左右进行堵塞。⑦主爆破孔至预裂面的距离：主爆破孔间距的一半；⑧预裂爆破和主体爆破同时起爆时，预裂爆破超前起爆时间不小于75ms。实际操作中，可适当调整预裂爆破孔间距及线装药量数值，以达到最佳预裂爆破效果。

3.安全距离

3.1击波安全距离

据《爆破安全规程GB6722—2003》规定，当空气冲击波超压值ΔP不超过0.02×105Pa时，不会对人员造成伤害，同时对建筑物不造成破坏；当空气冲击波超压值ΔP在0.02～0.09×105Pa之间时，建筑物会受到次轻度破坏，超过0.09×105Pa时，会造成轻度破坏。空气冲击波超压值ΔP计算公式：ΔP=K（Q1/3/R）α。则Q=（（ΔP/K）1/α×R）3。式中：系数K—取1.48；系数α—取1.55；R——离爆源中心的距离（m）；Q——次爆破单段用药量（kg）。按以上公式，ΔP=0.02×105Pa时不同距离单段装药量计算列表如下：在爆破实施时，应严格按照上表控制单段药量，保证临近爆破区内建筑物的安全，人员应撤离到安全距离以外。同时，应加强对空气冲击波超压值的检测，根据监测数据适时调整单段药量。

3.2动的安全距离

破振动安全允许标准根据上表，取f=50Hz，取最不利因素2cm/s，即爆破震动引起计算点的质点振动速度不得超过2cm/s。质点振动速度计算公式：V=K（Q1/3/R）α。则Q=（（V/K）1/α×R）3。式中：K、α—与爆破点至计算点的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，根据K、α与岩性的关系，按照中硬岩石取K=200，α=1.55；系数α—取1.55；R—离爆源中心的距离（m）；Q——次爆破单段用药量（kg）。根据以上公式，计算不同距离允许的单段最大药量Qmax（V=0.9cm/S），列表如下：在爆破实施时，应严格按照上表控制单段药量，保证临近爆破区内建筑物的安全爆破，同时，应加强对爆破震动的检测，根据监测数据适时调整单段药量。

3.3石距离的估算

按照经验公式Rf=（40/2.54）×D，计算飞石距离Rf=（40/2.54）×4.2=66m。据上述计算，飞石可能对爆区高速公路和周围的人员、构建物等构成威胁，故采取适当的防护及人员、机械撤离等措施。

4.组织设计

由于在高速公路扩建施工过程中，要保持原高速公路畅通。在路基爆破作业时，为保证高速公路行车安全，必须对高速公路进行交通管制。根据设计文件、高速路政、交警、业主、监理等部门的要求，结合现场实际情况，项目部技术人员对路基爆破路段的交通组织进行了设计，并报相关部门进行审批。交通组织方案如下：爆破作业时，在高速公路及国道距离爆破区域2km及1km处设置爆破警示牌，通过路政、交警部门的协助，在距离爆破区域大于400m处设置警戒线，临时封闭交通，在警戒线前设置醒目的临时标志预告、限速封闭交通时间不超过30分钟。在爆破前，指定专人警戒，并发出爆破警戒听觉和视觉信号，警戒人员在主要路口和地段分片包干负责，在确认无任何安全隐患后再实施爆破。爆破完后，路面有污染的及时进行清理，通知交警人员解除封闭，恢复交通。

5.安全防护设计

爆破飞散物是爆破的必然结果。它是由于装药爆破所形成的冲击波与压缩应力波到达自由面时发生反射，形成反射拉伸应力波自由面向介质内部传播。为了确保高速公路及附近建筑物的安全万无一失，不定期做好防飞石的防护措施。

5.1护在第一阶爆破施工前，还应做好防飞石的安全防护措施，即在原有水沟内设置两排钢管排架，高10米，排距0.6米，纵向间距1.2米，钢管架设置剪刀撑。

5.2盖在孔口部位铺设炮被，炮被采用废旧汽车轮胎用钢丝绳编织而成，每片10×10M，用汽车运到施工现场，汽车吊吊装和覆盖，覆盖后各片之间互相用钢丝绳连接成一体，覆盖时按照后爆破孔先覆盖的原则进行搭接覆盖，覆盖时应注意孔外连接雷管，把草袋与土袋轻轻地压在炮孔上，不允许在炮孔上拖拉。

5.3药严格控制药量，在影响爆破飞石的多种因素中，装药量是主要因素之一。除正确确定最小抵抗线外，爆破作用的指数的选择是控制飞石的关键。合理布置药包，根据爆破要求，被爆体的性质，综合考虑确定药包的位置。