摘要：石方路基爆破施工的难度较大，危险系数较高，在对路基石方进行爆破施工的过程中，相关的管理工作人员必须要提升管理意识，做好协调和整体规划，处理施工过程中出现的问题。加强对施工过程中关键环节和重要流程的控制，确保爆破过程的安全性。
关键词：道路施工；路基石方；气体爆破；施工技术
引言
本爆区附近民房较多且其中有部分土坯房屋抗震性较差，需采取严格的气体致裂爆破措施，气体致裂爆破采用拉大孔距、少打孔、勤放的方案，临空面方向和对爆破体上方采取多重严密覆盖措施。
1、工程概况
1.1、概况
拟建工程位于福州市永泰县葛岭镇，路线为南北走向，起点位于蒲边村出米石，路线穿过东星村、台口村，终点与省道S203平交。本项目为主干线，全长3.376Km，路基宽24m，设计时速60Km/h。爆破总方量约2万方。
1.2地质条件
开挖区域为山地地貌，山体自然坡度较陡，开挖区域内岩体完整性中等，可爆性较好。开挖岩体为中风化~微风化花岗岩，本次调查也未见滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害现象。
开挖区域四周未见区域性主干断裂，仅见一些小断层。因此，开挖区域处于较稳定的地质环境。
1.3气体致裂爆破区周围环境
爆破区域周边有土坯房，民房，高压线等，环境比较复杂，具体环境如下：
1爆区（K0+040-K0+100）：
北侧：最近120m处有民房群；东侧：紧邻村道及小溪；南侧：离永泰乡土树种两种繁育基地最近75m；西侧：最近2m处有砖混结构民房，最近6m处有通讯电缆，最近28m处有35kv高压线，最近42m处有土坯房。
2爆区（K0+400-K0+530）：
北侧：最近121m处有土坯房，最近11m处有35kv高压线；东侧：最近13m处有35kv高压线，最近15m处有村道；南侧：最近28m处有土坯房；西侧：最近3m处有土坯房。
3爆区（K2+630-K2+900）：
北侧：最近37m处有土坯房，最近139m处有220kv高压线塔；东侧：紧邻村道；南侧：最近100m处有庙，最近42m处有土坯房，最近11m处有380v电线；西侧：为山体。
4爆区（K3+010-K3+340）：
北侧：最近34m处有土坯房；东侧：紧邻村道，最近5m处有砖瓦结构民房；南侧：最近27m处有国防光缆和203省道，最近47m处有砖混结构民房，最近202m处有通讯信号塔；西侧：为山体。
所有爆区需待爆区内所有建筑物及线路迁移后或协调清楚后再进行爆破施工。
2、气体致裂爆破方案选择
2.1爆破方案选定
中孔松动爆破：爆破区主要采用中孔松动爆破，钻孔爆破自上而下，台阶高度6~12m，钻孔直径115mm。控制打孔孔距要大，孔要少打，控制爆堆的坍塌方向（朝向环境空地），范围，爆堆高度和松散程度，保证了装运平台的平顺，可以快速投入爆破生产，形成均衡的钻、爆、运作业循环和连续的机械化施工能力。
具体采用何种爆破方案根据爆破点对其最近距离的建筑物产生的爆破振动计算确定，应根据地形、岩石结构灵活布孔。严格按照爆破设计方案，将爆破的有害影响控制在安全范围内。
2.2防护措施
防护需考虑到振动防护和飞石防护，措施如下：
（1）控制爆堆方向，抵抗线尽可能避开建筑物，朝向空旷的环境。
（2）在控制爆炸区域内采取沙袋，胶帘和沙袋等多种措施，防止飞石飞得太远。
（3）确保堵塞密度和堵塞长度。
（4）做好气爆振动监测。
3、石方气体爆破设计
3.1中孔爆破技术参数设计、计算
3.1.1中深孔爆破技术基本参数如下：
①深孔爆破炮孔的直径d：
d=115mm；
②孔深
本工程钻垂直孔爆破，钻孔台阶高度一般H=4m，孔深H=4m
③底盘抵抗线（W1）
根据钻孔作业安全条件
W1≥Hctgα+B
式中：W1—底盘抵抗线，m；
α—台阶坡面角，本工程中约为85°；
H—台阶高度；
B—从钻孔中心至坡顶线的安全距离，对大型钻机，B≥2.5~3.5m；
经计算W1≥10ctg85°+2.0=3.5m，
④孔排距(a、b)
孔径为115mm的深孔，根据岩石岩性及过往工程经验，取孔间距a=（2.5～3.5）m，孔排距b=（2.0～3.0）m。
⑤气体爆破管单耗(q)
q取φ98直径的爆破管可以产生300兆帕的力，根据岩石岩性知该地区爆破单耗较小；
⑥单个爆破管量计算
第一排孔的每孔装管一条：
Q = q·a·W1·H=3.5kg
3.1.2装气体爆破管、充填设计
填塞长度:堵塞长度l2=(60~80)d，d—炮孔直径，115mm
中孔气体喷射的填充长度一般为孔径的60至80倍或不小于抵抗线长度；在典型梯段爆破中，孔径φ115mm的炮眼填充长度大于2.5m，实际堵塞长度不超过4米，采用密度较大的粘土进行密集堵塞。
堵塞质量： 对于堵塞部分没有水的爆破孔，孔口一律用细沙石。 对于孔口的堵塞部分有水炮孔的，应该首先排出水，并立即堵塞。
装气体爆破管结构： 使用φ98直径管，详见装药图。
3.1.3中孔爆破的炮孔布置
中深孔爆破炮孔布置示意图如下图1所示。
4、气体爆破安全校核
气体爆破安全措施有两个方面：第一，是爆破过程中的安全性，第二，爆破个别飞石，地震波，空气冲击波和爆破噪声的安全性。通过精心的设计，精心的施工和严格的控制，该项目可以满足工程需要，确保安全要求。
4.1个别飞石的控制
安全距离估算：
a.个别飞石初速度
Vc＝20(Q1/3/W)2＝20×[36.81/3/3.0]2=24.6m/s
b.个别飞石最远距离
Smax≤Vc2/g＝24.62/9.8=61.8m
根据国家《爆破安全规程》，控制爆破飞石的安全允许距离由设计决定。 爆破区域按临空面方向距爆破点150m范围进行警戒，其他方向距爆破点100m范围进行警戒。应控制填塞长度，以减少爆破飞石的飞行距离，确保受保护目标的安全，并且抵抗线必须面向开放区域。
设计采取以下措施有效控制爆破飞石和落石：
（1）使爆破抵抗线主要面向开放方向，避免对房屋等建筑物造成冲击。
（2）选择合理的单位气体爆破管容积是控制飞石的关键。
（3）在控爆破区域的爆破体上方使用沙袋，胶帘和沙袋，多重覆盖爆破区域，可有效防止个别飞石。
4.2爆破振动安全检算
国家标准对不引起建（构）筑物破坏的爆破地震安全震速规定如表2所示：
表2 爆破振动安全允许标准
通常深孔爆破振动频率为10Hz~60Hz，浅孔爆破为40Hz~100Hz。
根据下列公式对爆破振动效应进行验算，以确定同一段别起爆的最大允许气体爆破管量。
Q＝R3（V/K）3/a
式中：Q—最大一段量，kg；
K、α—与地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。本工程爆破，根据现场地质岩性情况取K=150，α=1.5；
R—爆源中心至建筑物距离，m；
V—地震安全速度，对于周边的土坯房按0.45cm/s进行控制验算；砖瓦结构民房按1.0cm/s进行控制验算；通讯电缆、35kv高压线及砖混结构民房按2.0cm/s进行控制验算，220kv高压线塔及通讯信号塔等建（构）筑物按3.5cm/s进行控制验算。
距土坯房最近处气体爆破点允许的单段最大计算装气体爆破管量为：
Q＝（0.45/150）3/1.5×33=0.000243kg
距砖瓦结构民房最近处爆破点允许的单段最大计算装气体爆破管量为：
Q＝（1/150）3/1.5×53=0.0056kg
距通讯电缆、35kv高压线及砖混结构民房最近处爆破点允许的单段最大计算装气体爆破管量为：
Q＝（2/150）3/1.5×23=0.0014kg
距220kv高压线塔、通讯信号塔及电线塔最近处爆破点允许的单段最大计算装气体爆破管量为：
Q＝（3/150）3/1.5×1393=1462.2kg
由于距土坯房3m、距砖瓦结构民房5m、距砖混结构民房2m处的允许单段最大装气体爆破管量均少于浅孔台阶的爆破的允许最小气体爆破管量，所以不能采用爆破法施工（建议可以大型破碎锤）
最近允许爆破距离为：
R=0.31/3/（2/150）1/1.5=11.9m
经计算，在爆点距离土坯房3~35m范围内，距离砖瓦结构民房5~20m范围内以及距离砖瓦结构民房2~15m范围内，不能采用爆破法施工，而应采用静态爆破或机械开挖。
由于中深孔台阶爆破的最小单段装气体爆破管量为3.5kg，根据以下公式对爆破振动效应进行验算，以确定距离保护物最近的允许爆破距离。
R＝Q1/3/（V/K）1/a
采用中深孔台阶爆破时爆点距土坯房的最近允许爆破距离为：
R=8.81/3/（0.45/150）1/1.5=99.2m
采用中深孔台阶爆破时爆点距砖瓦结构民房的最近允许爆破距离为：：
R=8.81/3/（1/150）1/1.5=58.3m
采用浅孔台阶爆破时爆点距通讯电缆、35kv高压线及砖混结构民房的最近允许爆破距离为：
R=8.81/3/（2/150）1/1.5=36.7m
经计算，在爆点距离土坯房35~100m范围内，距离砖瓦结构民房20~60m范围内以及距离砖混结构民房15~40m范围内均应采用浅孔台阶爆破法施工。不同距离下的单段药量校核表如下。
表3 最大单段爆破气体爆破管量校核表(单位：kg)
4.3爆炸空气冲击波影响范围
因本次爆破主要采用钻孔松动爆破，因此冲击波的影响极小。
5、爆体防护
由于4爆区靠近203省道，除了采用了控制孔网参数和爆破气体爆破管量等控制爆破方法，爆体覆盖和排架是防止爆破飞石、滚石、滑石，确保安全的、必要的和有效的防护措施。
其中爆体覆盖措施采用沙袋、胶帘和竹笆多层覆盖防止飞石；防护排架为双排钢管挂竹片帘，防止个别飞石；挡墙防护为1.0m宽、1.5m高沙袋挡墙可防止滚石。
5.1爆体覆盖防护
（1）由爆炸体覆盖的材料由具有一定强度，弹性和柔韧性的轮胎橡胶制成。将废轮胎橡胶切成8至10厘米宽和2.5米的条带，然后编织成2.0至2.5平方米的爆裂；3m×3m宽竹笆帘（或钢板）；编织袋装土。
图3 柔性炮被制作图
5.2覆盖方法
爆破可以覆盖整个表面（包括周围表面）的爆炸。利用土编织袋与橡胶炮被共同覆盖的方式，首先，在炮孔上装上土编织袋，然后放一层橡胶炮被，盖住竹帘，最后再压一层土编织袋。橡胶炮被应采用搭接接头的形式，搭接长度大于15厘米，并根据后爆破孔先盖的原理搭接覆盖。
5.3排架防护
为保障4爆区203省道道路畅通，4爆区南侧离爆区边线10m处应搭设双层钢管防护排架，排架上挂密目网和竹片网防护。
图5警示区域平面图
钢管防护排架主要用于防飞石，采用钢管脚手架搭设，做法类似于建筑脚手架，防护排架为双层，外层罩密目网，内层密布竹片网，排架高度不低于6m，防护排架长度左右两边均长出保护物长度5m。
结语
总之，在相对复杂的环境下进行石方气体爆破过程中，要严格测算爆破参数及爆破安全距离，在试爆阶段对爆破参数进行科学合理的优化，根据施工现场的具体情况进行先进科学技术的采用，高速高效地完成爆破任务。
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论文作者:叶军
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/8
标签：气体论文; 民房论文; 土坯论文; 飞石论文; 排架论文; 距离论文; 高压线论文; 《防护工程》2019年第1期论文;