張賓ZHANG Bin

（中鐵二十局集團第二工程有限公司，北京100000）

1 工程概況

秘魯瓦努科至瓦楊柯公路改擴建項目位于秘魯首都利馬東北280 公里的瓦努科省，線路呈“Y”型，主線起點為瓦努科省會瓦努科市，終點為瓦努科省的瓦楊柯鎮(zhèn)，另一條支線以主線的契克鎮(zhèn)為起點，終點為米娜鎮(zhèn)。

本標段爆破開挖的石方高達203 萬方，主要集中在K21+385～K32+700 段，最大挖方高度約33.7m，表層覆蓋0～2.0m 素填土和紅粘土，下臥巖層為微風化灰?guī)r。

2 施工環(huán)境勘察及施工重難點

經(jīng)對現(xiàn)場詳細勘察，爆破開挖的K27+550～K28+320段地處契克鎮(zhèn)附近，爆破開挖石方數(shù)量約為36.8 萬方。經(jīng)對周邊施工條件實施了詳細的調查。該段路塹的既有山體陡峭，緊鄰山腳為當?shù)赝ㄐ蟹泵Φ募扔械缆贰Ｉ襟w基本為基巖裸露，或是較淺的覆蓋層，巖體表面0.5～2.0m 巖石風化嚴重，破碎，易受爆破振動影響而順著坡面砸向道路。而既有道路寬度約為4.2m 左右，為泥結石路面，該道路為當?shù)氐闹饕彩侵苓呂ㄒ坏耐ㄐ械缆?，不能全封閉后施工，即需在保持通行的情況下實施爆破作業(yè)。

道路另側地勢相對較為平緩，為當?shù)氐囊粋€自然村，居住的人員較多，人員各種生產(chǎn)及生活動頻繁，建有密集民房，房屋以傳統(tǒng)的磚木為主，少量為磚混結構，房屋抗振能力差。房屋與主爆破區(qū)的最近距離為72.5m。在距爆破作業(yè)200m 范圍內的房屋多達339 棟，此外還有給水管路、電力桿線等眾多構筑物。

爆破作業(yè)的安全風險高，極易發(fā)生嚴重的財產(chǎn)損失及人員傷亡等安全事故。因此，如何在確保爆破時不對周邊民眾生命財產(chǎn)造成傷亡及損失是本項目所面臨的最大難題。

此外，本項目工期較短，繁重安全防護措施的實施也需要占用較長工時，故有效爆破作業(yè)時間短。在進行安全防護方案的制定、爆破作業(yè)組織時，還需統(tǒng)籌考慮工期要求，避免產(chǎn)生工期違約事件，以免給祖國聲譽帶來不良影響。

3 爆破總體方案及爆破參數(shù)設計

本標段線路較長，具體節(jié)段所面臨外界環(huán)境及安全風險等級均不一樣，需按具體節(jié)段的不同，而采取科學合理的爆破作業(yè)及防護措施。本文以距離道路、民房最近的K27+820～K28+230 段為例，詳細闡述本項目所采用的爆破作方案和綜合安全防護方案。

3.1 爆破作業(yè)方案

3.1.1 預留隔離墻縱向拉槽開挖法

本路段緊鄰當?shù)氐缆芳懊穹??？傮w采取預留隔離墻縱向拉槽開挖法（如圖1 所示）。

圖1 預留隔墻縱向拉槽法

①縱向分成長度約為50m 的作業(yè)區(qū)段2～3 個，區(qū)段間高差約為2m，區(qū)段間組織流水作業(yè)，以加快施工進度，并便于機械出碴。

②預留隔離墻作為設在道路與爆破體之間的安全屏障，頂面寬度約為1.5～2m，高度高于爆破作業(yè)面3m 左右。

③橫向根據(jù)區(qū)域的不同，采取不同的爆破作業(yè)參數(shù)。近隔離墻約6m 寬的區(qū)域采取淺孔爆破法，炮眼深度設計為3m；其余遠離隔離墻的區(qū)域則采取深孔爆破（9m 孔深），以加快爆破作業(yè)效率；邊坡則采用預裂爆破，以確保邊坡外觀質量；隔離墻盡量采用安全的機械拆除法，機械拆除如有難度，則采用淺孔松動爆破后機械破除的方法。

3.1.2 密布眼、逐排微差控制爆破法

①該段路塹采取密布眼、減少齊爆裝藥量及加大微差時間間隔的精確微差爆破方法。密布眼利于控制爆破爆碴的均勻破碎，不僅減少再次解小的工作量，加快施工。

②因為爆破作業(yè)距離民房很近，且房屋抗振能力差。為了減小爆破振動強度，控制齊爆用藥量以減少振動。同時，采取大微差的控爆技術，以避免多次振動的疊加效應。同一爆破區(qū)排孔間設置MS3、MS5 段雷管，形成較大微差。并精心設計起爆網(wǎng)絡進行逐排起爆，還采取合理裝藥結構、高質量堵塞等技術措施，以減少飛石、提高爆破效果。

③沿設計邊坡面鉆設爆破孔，采取預裂爆破以確保邊形成型質量。然后從遠離既有道路側開始逐排引爆，使爆區(qū)拋擲方向背對既有公路和房屋，進而最大限度在降低了振動、飛石及滾石帶來的安全風險。

圖2 微差起爆網(wǎng)絡示意圖

3.1.3 預裂爆破采用新型同心不耦合護壁法

邊坡預裂爆破還采用了新型同心不耦合護壁法（如圖3 所示），在預裂孔內的山體側裝入半圓PVC 管+塑料泡沫填充體，近開挖側則裝入半卷乳化炸藥。在半圓PVC 管的保護+塑料泡沫減振作用下，不僅提高了半孔率，增強邊坡爆破后坡面的成型質量，且因炮孔中塑料泡沫壓縮減振作用，還能效減低爆破振動。實際施工效果表明邊坡成型質量非常好。

圖3 偏心柔性材料不耦合護壁結構示意

3.2 爆破參數(shù)設計

爆破參數(shù)設計秉承精細爆破理念來進行，根據(jù)路塹的不同部位、斷面情況、與既有道路及民房的相對位置。將路塹沿線路縱向及橫向分成不同區(qū)域進行具體爆破參數(shù)的設計。爆破參數(shù)設計的核心目標是確保道路交通、民房安全。并在核心目標的基礎上，要求爆碴破碎均勻，以利裝運及直接可作填筑路基的填料。

根據(jù)現(xiàn)場巖石的巖性及裂縫發(fā)育情況進行初步參數(shù)設計，并選擇典型地段進行多次試爆后調整、優(yōu)化。最終按深孔爆破的炮眼深度為9m，孔徑按70mm，0.35kg/m3炸藥單耗量。為了降低飛石的出現(xiàn)及提高爆碴均勻性，深孔炮眼分段裝藥；淺孔炮眼孔徑為42mm，按0.3（松動淺孔）、0.4kg/m3（常規(guī)淺孔）單耗量；路塹邊坡預裂爆破的炮眼孔徑為90mm，運用了偏心柔性材料不耦合護壁裝藥結構，以增強坡面成型質量。

爆破參數(shù)設計見表1 所示。

表1 爆破參數(shù)設計表

由施工現(xiàn)場技術人員依據(jù)現(xiàn)場巖體具體情況對上述爆破參數(shù)進行適當?shù)恼{整，以確保達到最佳爆破效果。

4 爆破作業(yè)安全評估

需根據(jù)現(xiàn)場的實際施工環(huán)境，按規(guī)范要求，對爆破作業(yè)產(chǎn)生的地震波、爆破飛石進行安全評估，以避免對周邊建（構）筑物、人員及牲畜帶來傷害。并根據(jù)評估結果制訂和調整爆破參數(shù)的設計及防護方案。

4.1 爆破作業(yè)的地震波對周邊建（構）筑物的影響

控制地震波的強度在安全允許范圍內，以避免周邊建（構）筑物受地震波影響而倒塌或產(chǎn)生裂隙，通過控制齊爆最大裝藥量來控制振動強度。

齊爆最大允許用藥量的計算公式如下：

式中：Q 為單段齊爆破的最大裝藥量，kg；R 為炮眼至建（構）筑物的距離，m；V 為需防護的建（構）筑物所允許的振動速度，cm/s；K、α 分別為起爆位置至建（構）筑物間地形、地質狀況所影響的系數(shù)和衰減系數(shù)，查《爆破安全規(guī)范》（GB6722-2014）取 K=220，α=1.8。

本項目距離主爆區(qū)最近為72.5m，以磚木結構為主，取安全允許質點振動速度V=2.5m/s。則，單段用藥量最大為：Q=72.53×（2.5/220）3/1.8=218.9kg

由計算結果可知，單段最大用藥量不能超過218.9kg，以確保距離主爆區(qū)最近的民房的抗振安全。

4.2 爆破開挖飛石對人員的安全距離

爆破個別飛散物體安全距離按下式計算：

圖4 山體鋼管排架防護設置圖

式中：k 為安全系數(shù)，本項目按1.5；n—爆破作用指數(shù)，按1；w—爆破所采用的最小抵抗線，按2.7m。

雖由上式所算得的安全距離為81m，但在爆破作業(yè)時還是按300m 的安全允許距離設置安全警戒。

5 爆破施工安全防護措施

5.1 攔石排架

設置鋼管排架進行攔石，排架立于既有道路旁的山體坡腳處，排架主體為φ40 鋼管，豎向及水平間距均為1.5m，縱橫鋼管交叉處設置扣件連接，豎向鋼管下設置φ25 錨桿與基巖錨固穩(wěn)定，排架下設高度超過1m 的C20砼底座；并設垂直于山體坡面的φ25 錨桿、φ40 鋼管支撐鋼管與山體形成穩(wěn)定的承載整體。

5.2 炮被覆蓋、安設布魯克防護網(wǎng)等防飛石措施

爆破作業(yè)產(chǎn)生飛石，僅采用炮被覆蓋山體的措施時，不僅工作量大，且難以完全杜絕飛石的產(chǎn)生。本項目采用了安設布魯克主動防護網(wǎng)覆蓋在山體（如圖5 所示）的創(chuàng)新技術，布魯克網(wǎng)是由高強度鋼芯鋼絲繩組成的柔性防護網(wǎng)，具有強大的抗集中荷載的沖擊能力，且外層再覆蓋有橡膠炮被等防護物，能夠完全避免出現(xiàn)飛石。

圖5 布魯克網(wǎng)覆蓋在爆破巖體上

布魯克網(wǎng)輕巧，安裝簡便快捷；且布魯克網(wǎng)的錨桿采用隧道錨桿施工所用的快凝錨固劑進行錨固，能夠快速獲得抗拔能力，故采用布魯克網(wǎng)防護施工進度快，能確保施工進度。

6 減少爆破后大塊率，以加快施工速度的技術措施

6.1 加強堵塞

以往經(jīng)驗可知，良好的炮眼堵塞能夠避免從炮眼過早逸出高壓的爆轟氣體等沖炮現(xiàn)象。即炸藥能在炮孔內產(chǎn)生最大膨脹壓力，使炸藥充分爆轟。爆破能量高比例轉化為破壞巖體的能量，從而降低大塊率，利于快速清碴和直接用作路基填料。

故本項目特制專用堵塞炮泥進行炮眼的堵塞，堵塞工作由專人進行，并進行崗前培訓，以提高堵塞質量。

6.2 采用擠壓爆破技術

本項目還采用了擠壓爆破技術，即在逐排起爆的深孔爆破及常規(guī)淺眼爆破時，在首爆孔排的自由面前留置適當厚度（或是暫不清理上次爆破的爆碴）爆堆作為擠壓堆，并將首爆孔的單孔裝藥量適當增加（本項目在表1 的基礎上增加18%），并將首爆孔與第2 排孔間的微差時間增大。

實踐證明，采用擠壓爆破技術可有效利用炸藥的能量，改善爆破效果，使爆碴更為破碎。利于清運及作為合格的路基填料。

6.3 采用小孔徑及小孔距的炮孔

為了使爆碴更為破碎及均勻，以往通常采取增加孔徑及裝藥量，但實踐證明，此方式作用有限。不僅增加的爆能更多是轉換成動能，使巖塊出現(xiàn)更大程度的拋擲和飛散。且炮眼直徑增加時，鉆孔速度明顯變慢；大直徑炮眼孔堵塞質量難以控制，使爆破振動、沖擊波及飛石效應增加。故，在單位體積巖體用藥量不變的情況下，采用小孔徑及小孔距的炮孔（本項目深孔爆破孔徑為70mm，而通常是采用90mm，孔距也相應減?。〉昧烁玫钠扑樾Ч?。

圖6 孔徑對爆碴大小的影響示意圖

7 結束語

復雜苛刻環(huán)境下，研究采用設置隔離墻、控制齊爆裝藥量、布魯克網(wǎng)和鋼管排架防護等減振和防護措施，解決了爆破震動對周邊建筑物附近民房、道路交通及居民產(chǎn)生影響的問題，創(chuàng)造了良好施工環(huán)境。且通過采用加強堵塞、擠壓爆破、小孔徑及小孔距炮孔等措施，使爆碴更直接用作路基填料，進而加快了工期、創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，贏得了國際聲譽。