时间：2023-06-08 10:57:24
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工程爆破的基本方法，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：基坑围护；水平支撑梁；爆破拆除
中图分类号：TU746 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）05-0169-02
一、工程概况
广州市××工程地下二层，地上22～32层，总建筑面积206534m2（地上建筑面积148893m2，地下建筑面积57641m2）。基坑形状不规则，开挖深度9.7m～10.7m，开挖土方约30万m3。方案采用上部土钉支护，下部大直径钻孔灌注桩支挡加两道钢筋混凝土内支撑围护，围护桩外设1排Φ600的水泥搅拌桩止水。
水平支撑梁与围护桩形成了一个整体，将围护桩承受力的一部分的水平推力转化为水平支撑梁的轴向压力，充分发挥砼的抗压性能好的优点，分担了钻孔桩的受力，共同支护基坑的土体。
二、选择支撑拆除的方法
当地下室的底板施工完毕后，就必须拆除第二道水平支撑梁；负一层楼板施工完毕以后，就必须拆除第一道水平支撑梁，这样才能进行地下一层楼板和±0.000楼板的施工。因此，水平支撑梁系统如何进行安全、快速地拆除就成了影响整个工程施工进度和施工安全的一个重要环节和关键。该环形梁内支撑系统混凝土量达到1000m3，钢筋量为 80T。要在较短的时间内拆除如此大量的钢筋密集的钢混凝土梁具有相当的难度。因此，我们对该水平支撑梁系统的拆除给予了充分高度的重视，在地下室底板浇筑之前我们就开始考虑水平支撑梁系统的拆除方案。
（一）人工拆除法
组织一批工人，用大锤和风镐拆除支撑梁，优点：施工方法简单；机械和设备简单；容易组织。缺点：施工效率低、工期长；施工安全较差；施工时锤击与风镐噪音大，粉尘较多，会对对周边居民产生干扰。
（二）用静态膨胀剂拆除法
在支撑梁上按设计孔网尺寸钻孔眼，钻孔后灌入膨胀剂，数小时后利用其膨胀力，将混凝土胀裂，再用风镐胀裂的混凝土清掉。优点：施工方法较简单；混凝土胀裂过程缓慢进行，无粉尘，噪音小，无飞石；缺点：要钻的孔眼数量多；装膨胀剂时不能直视钻孔，否则产生喷孔现象易使眼睛受伤甚至致盲；膨胀剂膨胀产生的胀力小于钢筋的拉应力，该力可使混凝土胀裂，但拉不断钢筋，要进一步破碎，尚困难，还得用风镐处理，工作量大；施工成本最高。
（三）爆破拆除法
在支撑梁上按设计孔网尺寸钻炮眼，装入炸药和毫秒电雷管，起爆后将支撑梁拆除。优点：施工的技术含量较高；爆破率效率较高，工期短；施工安全；成本适中（比静态破碎剂法便宜）。缺点：爆破时产生爆破振动和爆破飞石；爆破时会产生声响。
（四）综合比较选择拆除方案
人工拆除法和膨胀剂拆除法有其优点，特别是无震动或震动小，无飞石产生，但是效率低，工期长，成本高。爆破法拆除最大的特点是效率高、工期短、成本适中，爆破法虽然会产生爆破振动和飞石，但它是可以控制和解决。
我们经过仔细的考虑和推敲，征求多方的意见和建议，从从施工工期、造价及噪音等多方考虑，最后决定使用控制爆破法拆除水平内支撑梁系统。
三、内支撑系统爆破拆除技术
（一）爆破拆除设计
采用爆破拆除地下室基坑支撑系统，为确保爆破拆除工作顺利进行，工程技术人员共同攻关、认真考究，参考其它地区内支撑爆破拆除的经验，根据本工程内支撑不同的部位、不同的砼厚度和不同的钢筋含量，设计选用不同的药量、孔径、孔深、孔距以及炮眼布置方式和引爆方式：
水平支撑梁：选用直径为40mm的炮眼孔径，长方向炮眼孔距500mm，短方向炮眼孔距450mm，孔深450mm，单孔装药量和边孔装药量均为120g；
支撑钻孔桩：选用直径为40mm的炮眼孔径，孔深450mm，药量800g；
炸药：采用2号硝铵炸药，当炮眼中有水时，采用乳胶炸药；
雷管：采用毫秒电雷管；
起爆法：支撑系统拆除分几个段块进行，采用电力起爆法，的电爆网络，用高能起爆器起爆。
（二）爆破拆除法安全分析和控制措施
1．爆破振动：当炸药爆炸瞬间产生地震波，使周围建筑物产生振动，产生的地震波与爆药的药量成正比，与距离成反比。爆破安全规程的规定：一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足安全震动速度的要求，对一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物，其地面质点的安全震动速度为2～3cm/s。作业时，采用毫秒电雷管，并根据不同块段距离建筑物的远近来确定单段的装药量，严格控制每一段雷管所起爆的炸药量，使地面质点的震动速度
2．飞石控制：确保钻孔质量、孔网和孔深；控制药量，严格按设计来计算；严密防护：每个炮口上压一个砂包，梁侧再用钢板包住梁顶与梁侧，在梁顶钢板上再压砂包。
3．噪音控制：炮眼装好炸药之后，要用炮泥堵密实，再压上砂袋，它可减少噪音，另外用电力起爆法，时间短，噪音得到控制。
（三）爆破拆除施工
1．施工工艺流程。施工准备放线定孔位钻孔验孔装药和堵孔连线和导通防护覆盖线路导通爆破警戒起爆爆后检查解除警戒清理余渣碎石。
2．试爆。在正式进行爆破拆除以前，我们选择西南角上的一部分支撑环梁进行试验性的爆破，其量与炮孔的参数均是严格按照爆破设计来进行。起爆以后，经过检查无哑炮，解除警戒以后，我们进行现场勘察，支撑梁800×800的爆破效果相当理想。整条梁的砼碎裂得比较均匀，粒径大部分都在20cm以下，而且梁上残余的混凝土不多，箍筋基本炸断，主筋全部剥离。环形支撑梁的爆破的效果则不是太理想。环梁的梁侧表面的混凝土基本上剥离，但是梁箍筋以内的混凝土基本上只是炸开裂，松动，而未能炸开成较少的碎块，不能自动跌落或通过人手较易处理。我们对试爆的结果和有关的数据进行分析以后，对环形梁支撑部分的孔距、药量孔深等等参数进行了小的调整。在调整以后，我们对环形梁进行了第二次试爆，第二次试爆以后，爆破的效果比第一次有了明显提高，环形梁的处表面的砼基本炸松脱落，中间箍筋内部的混凝土也基本炸成较小，经人手很易处理的小块混凝土，箍筋也基本炸断，并同混凝土剥离，取得了比较满意的效果。
3．正式施工。在通过两次试爆以后，我们对爆破技术的各种参数进行分析和调整，然后，全面铺开环梁支撑的拆除施工，我们按照施工设计的要求，分段地对梁进行爆破，爆破完成以后，随即对已破碎的混凝土采取人工清除处理。通过十几天的紧张连续工作，按时、按质、安全地拆除了水平内支撑系统，保证了地下室的施工进度。
四、结语
爆破拆除地下室基坑的土方开挖的支撑系统，我公司为了保证工程的施工进度，通过多方面的比较和分析，确定采用爆理，成功地完成了混凝土内支撑系统的爆破拆除工作，缩短了工程的工期，加快了工程的进度。
参考文献
一、答辩考核方法：
由专业组对申报者面对面的答辩考核
二、答辩考核内容
（一） 申报者简要介绍基本情况
1、什么时间毕业什么学校、什么专业及学制（如：2009年8月毕业于福大机械专业四年制本科）
2、工作经历，什么时间任工程师和在本专业工作年限
（如96年毕业就到省机电控股公司工作（讲重要的几个工作地点），2002年8月任工程师，在本专业已工作了13年）。
3、任现职以来主要专业工作业绩（按简明表讲重点部分，含获奖情况、发表的论文、专著等）{如独立完成、主持、参与、负责（负责研制“豪迈”摩托车柱孔加工专用机床液压系统、电气控制部分的设计制作，采用PLC控制，由原来五道工序改为一道加工工序，提高了精度和生产效率，获公司科技奖；在机械杂志上发表三篇专业技术论文）*设备的设计研发，解决了什么，实现了什么，该产品销售收入利润各获奖情况；在***刊物发表了****文章及获奖}。
4、本人代表作的主要内容与价值（讲重点、如对摩托车脚蹬支架和上联板行高强度零件，研究应用有色金属液态技术，提高产品性能、质量和精度，实现产品零件轻量化取得成效）
5、指导下级专业人员工作和学习（讲重点，举例说明）
6、 简要介绍本专业发展现状、本人今后开展本专业的工作思路、设想和计划（简要说明如：工程爆破已发展到调室爆破、中深孔爆破、隧道掘进爆破、城镇拆除爆破、水下工程爆破等已积累了丰富的经验。如城镇拆除爆破，用控制爆破拆除比人工或机械方法可靠、快速、省工省力。结合本专业，我认为发展炸药能量转化过程精密控制技术，提高炸药能量利用率。降低有害效应是本发展方向；今后应以发展新型爆破提高控制爆破水平，是爆破安全技术的发展方向。）。
时间不超过五分钟
（二）申报者回答必答题（论文代表作中的问题）
具备条件的每人回答两道问题；不具备条件回答三道问题
（三）专业组提问
针对一下问题提问
1、对学历等基本情况和业绩、论文有疑问的地方进行核实、质疑。
2、对论文的论点、论据及正确性、科学性进行质疑
3、对获省部级以上科技进步奖，提问在该获奖项目中的作用，该成果的技术水平。
（时间不超过15分钟，破格不超过20分钟）
三、答辩考核成绩与评价
1、专业组无记名投票，按优、良、合格、不合格四个档次定性。
2、写出综合评价意见
①根据申报者介绍的基本情况、论文、业绩成果等填报是否真实。
②根据理论知识是否达到相应高级工职务水平
【关键词】露天矿山高边坡；预裂控制爆破；施工技术
0 前言
预裂控制爆破技术是指提前沿设计轮廓线钻凿单排窄孔距、密集的平行预裂炮孔，通过采取减少装药量，不耦合装药等措施，在待爆区主炮孔爆破前，事先同时起爆预裂孔，使预先设计轮廓线形成一条平整的预裂缝，预裂缝形成后，再起爆主炮孔。
预裂控制爆破技术起源于20世纪50年代初期的瑞典，经过数年的生产实践和逐步改善，目前，该技术已成为控制开挖轮廓线的主要爆破方法之一，鉴于该技术可降低爆炸应力波对围岩的破坏，减少预留边坡上的浮石、危石、坡面裂缝等次生危害的出现几率等，利于后期安全生产，获得平整光滑的岩石壁面，大大减少超欠挖量，节省装运、回填、支护费用，节约工程总成本，可放宽对待爆区爆破规模的限制，提高功效，保持边坡的稳定性等优势，已被广泛应用于露天矿高边坡、水工建筑、交通路堑与船坞码头的施工中以提高预留区壁面的稳定、平整及安全。
1 工程概况
西安蓝田尧柏水泥有限公司蓝田县大理岩矿位于陕西省蓝田县蓝桥镇大茂嘴，至蓝田县城直线距离约14km，隶属蓝田县辋川镇及蓝桥镇管辖。矿山属露天矿床开采，矿山三级道路开拓运输方式。主运矿道路里程为0K+000.00m～3K+219.50m，沿线山坡均需爆破施工，本工程主要的爆破施工难点集中在3K+113.30m～3K+219.50m路段。其中3K+113.30m～3K+219.50m路段爆破高度基本为20～30m，0K+000.00m ～3K+113.30m段爆破高度基本为0～10m。为给矿山基建采准施工尽快创造条件，3K+113.30m～3K+219.50m路段山坡爆破必须尽快完成。该路段山体为风化白色大理岩和灰色结晶灰岩，岩层节理、裂隙发育，破碎程度严重，原山体植被发育，坡度基本为45～60°，设计边坡坡度为1：0.2。该爆破区路基北侧约25m位置有一段已竣工路基，3K+067.94m处路基左侧为运矿道路施工用空压机站和设备管理员值班驻地，施工期绝对不允许破坏。
2 爆破方案选取
按照正常的爆破方法，此处爆破方案可选择硐室松动控制爆破、浅眼爆破及深孔松动控制爆破。因该路段路堑开挖高度均在20～30m范围，山高坡陡，考虑硐室爆破不能有效控制开挖边坡且人工作业根本无法在半山坡上进行，显然硐室爆破不合适。浅眼爆破虽能有效控制飞石，减少边坡超欠挖量，但施工时间太久且不经济，起爆次数过多且该段山体表面覆盖土基本在1.0m左右，机械根本无法爬到山坡上清理表层土，人工清理表层土耗工耗时。另该路段路堑挖方必须快速完成才能保证整个工程施工工期。经过认真分析并结合现场实际情况，最终确定选择高边坡预裂控制爆破技术，在路堑开挖轮廓线上布置一排预裂孔以有效控制边坡坡度及超欠挖量。既可加快施工速度，又可保证爆碴粒径以作路基填料用。
3 施工机具选择
确定了采用高边坡预裂控制爆破技术施工方法，根据现有设备情况，选用YQ-100型潜孔钻机，钻孔直径100mm。钻机平台因机械无法上去直接清理，采用手持式小风钻人工配合施工，潜孔钻机架用人工抬至山上。
4 爆破设计
4.1 台阶高度的确定
根据选取的钻机型号以及设计中要求的路基高程确定爆破时最上层的台段高度为11～17m，再往下的一层台段高度为10m。从3K+113.30m～3K+219.50m路段共分为2个台段，施工时先进行最上层台段的爆破作业。
4.2 爆破参数选取
高边坡预裂控制爆破技术为在预留边坡处采用预裂孔，先于主炮孔起爆，在预留边坡处形成2～3cm的预裂缝，边坡要求平滑、稳定。所以，为实现高边坡一次性成型，爆破采用高边坡预裂控制爆破方法，预裂炮孔采用一字形布置，主炮孔采用梅花形布置。
4.2.1 预裂孔
预裂孔炮孔倾角为1：0.2，不耦合装药结构。
孔距a=（8～12）d=0.8m～1.20m，取a=1.0m。
线装药密度Qx=0.188δ0.5a=0.188kg/m。
式中δ―岩石极限抗压强度，取100MPa；
a―炮孔间距，cm；
钻孔超深：钻孔超深是为了克服底板阻力（即岩层的夹制作用），使爆破后不留根坎。在一般情况下，台段高度越大，坡面角越小，底板抵抗线越大，岩石越坚硬，则需要的超钻深度越大。
超钻深度并不是一个很严格的参数，但要保证各台段爆破孔底应落在同一高程上。如此才能保证爆破底部岩面基本平整，有利于下一层爆破。据实际情况：h可在0.5m～2m间取值，孔深取大值，反之取小。
药包直径：采用直径32mm，长度为200mm，重量为150g的管状乳化炸药。
不耦合系数：K=D/d=100/32=3.1
堵塞长度：堵塞长度通常为炮孔直径的12～20倍，即L=1.2m～2.0m，取L=2.0m。
4.2.2 主爆孔
5 施工过程控制及措施
施工过程控制是工程施工技术管理的关键，严格细致的过程控制，行之有效的施工措施是施工安全的可靠保证。炮孔的深度、倾角、间距、排距等爆破参数必须严格按爆破设计施行。施工必须遵照《爆破安全规程》（GB6722-2011）中相关条款操作以确保施工作业安全。
5.1 测量定位
由测量员、当班组长按测量设置的中、腰线引至工作面，严格按照设计图纸确定开挖轮廓线和预裂爆破炮孔位置，炮孔前后移位偏差不应大于20～30cm。
5.2 钻孔
预裂爆破是否成功一多半是由炮孔质量决定的，因此钻孔的过程尤为重要。
以下是一些钻孔过程中需注意的问题：
（1）台段平面须做的平整，尽量做到横向平整，纵向平缓，以致使钻机工作期间更稳当，不至于发生移动。
（2）每打完一孔需重新对钻机进行角度调整，为了方便调整角度，可用铁管做一个固定的角度，方便做参考，这样可以快速的调好钻机角度。
（3）打钻中，钻机的故障严重造成预裂孔角度的变化，其故障主要是指钻机的4个调平千斤卸油、调平水平泡移位。经常保持平整清洁，不要让物件碰撞水平器，若发现水平泡松动，应及时粘牢；调节弹环生锈或已坏时应及时更换。
（4）在钻头接触地面时，水平方向阻力和竖直方向相比较小，所以水平方向的移动会大点，所以在调节钻机的角度时可适当调大1～2度。
（5）钻孔完毕的时候应该注意炮孔孔口的堵塞，防止雨水和碎石落入炮孔中。
5.3 装药与起爆
预裂炮孔采用间隔不耦合装药结构，施工中，药包应尽可能的放置在炮孔中心，根据药包的间隔距离，将药包均匀的捆绑在导爆索上，加工成串状装药结构。中间段药包间距为25cm，孔口段的药包间距为50cm，底部2m采用耦合装药，装药量应增加1～3倍。装药前需对炮孔进行查验，处理尽炮孔内残渣和积水，排不干积水的爆破器材须有防水措施。
预裂孔和主爆炮孔间隔100毫秒，主爆炮孔排间间隔25毫秒。
6 爆破效果分析
采用预裂爆破后，从现场看，整个台段轮廓线整齐，裂缝贯通性好，形成了平顺、整齐的台阶坡面，倾斜坡面超欠挖中部以上在10cm以内，坡面底部最大超欠挖小于15cm。
总体上，此次爆破较成功。不仅改善了爆破质量，降低了工程的总成本。而且爆破时减少了后冲、后裂和侧裂、降低了爆破地震、噪声、冲击波和飞石的危害，没有出现盲炮和不耦合装药的断爆现象；预留边坡稳定，平整，半孔残留率好，边坡无散岩，无挂石，爆破的效果基本达到了预期的目的。
7 结语
采用预裂控制爆破方案，将路堑一次爆破成型，严格控制了超欠挖量，保持边坡平顺稳定，有效的解决了边坡失稳问题，同时降低了单位用药量，提高了经济效益。采用孔内孔外微差爆破，降低了爆破地震效应，有效的保护了周围的施工设施，实现了最佳的爆破效果。
【参考文献】
[1]罗绍裘，刘大荣.矿床开采卷，采矿设计手册[M].中国建筑工业出版社，1987.
[2]王海亮.铁路工程爆破[M].中国铁道出版社，2001.
文中论点主要是通过在福州港江阴港区进港航道二期工程为例，针对航道施工中遇到礁石，抓斗挖泥船无法挖至设计标高时，提出采用裸爆技术处理礁石的施工工艺，确定裸爆技术在礁石处理的可行性，并根据现场实践经验进行总结，以供类似工程进行参考及交流。
关键点：裸爆技术、炸礁、定位移船、施工工艺
中图分类号：C35文献标识码： A
1.工程概况
福州港江阴港区进港航道二期工程位于兴化湾内，工程理坐标为东经119°06′至119°30′，北纬 25° 15′至25° 36′。该工程包括航道一条， 在疏浚过程中，遇到两块孤礁需要进行爆理，该区域疏浚土质为15级强风化花岗岩，标贯击数为55~71，岩层厚度不大于1米，礁石顶标高为-15.3m，孤礁面积约为1003平米，爆破方量约为921立方米。由于孤礁面积和方量较小，宜采取爆破的方法进行炸礁施工。疏浚区位于航道中心，距离最近建筑物为1122米，爆破环境极好。
2．爆破参数设计及安全验算
药包重量计算公式：Q=q×a×b×P
Q――单药包重量，kg；
q――单耗，kg/m3，对于软岩或风化岩取q=15 kg/m3，中硬岩q=30 kg/m3，坚硬岩q=45 kg/m3；本次爆破由于采用高性能炸药，结合工程经验：软岩为q=4～6 kg/m3；中硬岩q=8～10kg/m3；坚硬岩q=14～16 kg/m3；实际单耗根据试爆确定；
P――分层爆破开挖深度，m；
a――药包间距，m，一般取a=（1.8～2.5）P；
b――排距，m，一般取 b =（1.5～2.0）P。
平均开挖厚度为1m，爆破参数为：
P(m) a(m) b(m) q(kg/m3) Q(kg) 面积（） 布点（个） 总药量（kg）
1 2 2 15 60 1003 250 15000
将药包置于岩石表面及周围，炸药布置方式采用矩形或三角形（如图 “炸药布置示意图”），本工程礁石采用2m*2m进行布置炸药。
2.1.1 爆破震动
根据《爆破安全规程》
（1）
式中 Q―一次起爆炸药量，微差起爆时取最大一段的装药量；
R― 爆破点与被保护建（构）筑物的距离，m；
V― 爆破地震安全速度，按照下表取值：
序号 主要建（构）筑物类型 安全震动速度（cm/s）
1 土窑洞、土坯房、毛石房屋 1
2 一般房屋、非抗震大型砌块建筑物 2～3
3 钢筋砼框架房屋 5
4 重力式码头 5～8
5 水工隧道 10
K.a― 与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，结合本工程的地质情况，根据《爆炸处理水下地基和基础技术规程》的有关规定。
本次爆破单段最大药量为90 kg，根据公式（1）爆破震动速度计算得下表：
距离R（m） 50 100 150 200 300 400
V(cm/m) 6.6 1.9 0.9 0.5 0.25 0.15
根据本工程单段最大起爆药量计算出的爆破地震安全速度，被保护对象的爆破地震速度远小于安全震动速度，故认定裸爆时对离最近的重力式码头不受影响。
2.1.2 水中冲击波验算
水中冲击波验算根据国标《爆破安全规程》中的规定：在水深不大于30m的水域内进行水下爆破，水中冲击波最小安全距离，应遵守下列规定：当炸药量为50―200kg时，采用水中裸装药方式，水中冲击波对游泳人员最小安全距离为1400m，对潜水人员的最小安全距离为1800m；对木船的最小安全距离为300m，对铁船的最小安全距离为150m。施工现场的环境可以满足上述条件，并在爆破施工前采取警戒措施。本工程水深较大，总药量控制在90kg，基本不会有飞散物，爆炸的噪音也比较
小。
综上所述：认定该工程采用裸爆是安全的。
3 、裸爆主要工艺流程
3.1药包的制作
采用编织袋，将药包组装成长方形六面体药包，其长宽高比为3：1.5：1，在编织袋外用长0.8m，宽0.28m的竹疤作防护层，并在药包的两端加配重。使用防水性能好的塑料导爆索。首先应备齐连接每排药包的支线导爆索和连接各排的主干导爆索，其长度根据设计布药宽度和水深确定，其长度根据设计布药宽度和水深确定。引爆雷管采用非电雷管，主导爆索连接导爆管雷管，导爆管雷管用激发针引爆。
3.2布药工艺
本工程的布药工艺主要是：采用船上一次并联一排药包，通过GPS定位，利用绳索同步定点送放药包到基岩表面，然后脱开绳索的布药方法。此种布药方法以两个同步确保布药准确。第一个同步，将绳索控制的一排药包同时由船舷一侧放置于水面上，根据GPS确定的药包位置进行调整；第二个同步，按一个较均匀的速度放绳索将调整后的药包放到基岩表面。
主要布药工艺流程如下：
a 船上制作药包。按爆破参数将药包连接成排备用。
b 按实测水深在药包上捆扎悬挂药包绳索，并准备漂浮物备用。
c 施工船在爆区定位，GPS测控布药位置。
d 在船上按设计间距用支导爆索将一排药包连接好，并将控制绳索置放好。
e 用GPS确定垂直于基床轴线的布药位置和首、尾药包位置。
f 到位后按照爆破指挥员的口令通过两个同步送放药包至基床表面并将绳索脱开。
g移船于下一个布药位置并保护好引出的导爆索。
h按（d）~（f）步骤循环施工，直至完成整个区域的布药。
i 将布设完成的导爆索引线做成起爆头并与浮漂体捆绑置于水面上。施工船撤离爆区至安全位置。
4． 爆破注意安全事项
根据装药范围划定距装药区外边界300m以外的爆区警戒线，爆破前利用电话、对讲机和海上警戒船通知等方法，加强与其他单位的联系，确保海上作业人员、施工船舶和周边单位及人员的安全。大雾、大雨等能见度较低的情况下和在黄昏、夜晚时，禁止水下爆炸作业；遇雷雨时停止爆破作业，已连接好的爆破网络应拆除起爆雷管，并迅速撤离至警戒区外。
爆破作业前，爆破技术负责人根据爆破布药区的水位、流速、流向、风浪等海况布置爆破作业。将计划起爆时间报告监理工程师及相关监管单位，经批准后，在规定时间内起爆。进入爆破现场施工的人员禁止携带火种和易燃品。 利用船舶作业平台进行水下爆炸作业时，堆放药包的船舱应清理干净并不得有尖锐突出物；尽量避开风高浪涌的较恶劣的海况，船只和爆破器材必须避免剧烈的颠簸和撞击。由爆破员对装药现场内余留的火工品按规定进行清理和回收；当确认爆破网络区内无任何干扰正常施爆的因素时方允许进行起爆网络连接。
起爆后必须确保没有盲炮后方可解除警报，现场清理完毕确认无危险后方可撤销警戒。
5、结语
福州港江阴港区进港航道二期工程部分礁石进行裸爆成功后，及时组织抓斗挖泥船进行清礁处理，清礁效果较好，并安排测深仪进行扫测，结果满足设计要求的―16.2m，裸爆技术在礁石处理的应用效果明显，实现了预期目标。工程于2012年7月20日完成交工验收，工程验收后该航段满足10万吨级集装箱船不乘潮单向通航及5万吨级双向通航，同时满足15万吨级散货船和15万吨集装箱船乘潮单向通航，该航道建设为大型船舶运输提供了可靠保证。
参考文献：1、《水运工程爆破技术规程》（JTJ286―90）
2、《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院2006.9.1.）
3、《爆破安全规程》（GB 6722―2003）
4、《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》（JTJ/T258-98）
5、《水运工程测量规范》（JTJ 203-2001）
6、《港口工程质量检验评定标准》（JTJ221-98）
7、《中华人民共和国海洋环境保护法》（2004.4.1）
8、《港口工程地基规范》（JTJ250-98）
9、《水运工程质量检验标准》(JTS+257-2008)
关键词：矿山爆破技术现状发展趋势
中图分类号：TD21 文献标识码：A 文章编号：
一、我国矿山爆破技术的现状
我国的爆破技术自50年代起虽然不断改进，但仍有很多不完善之处，安全隐患问题仍然存在，安全措施还有很多不到位之处，比起西方发达国家在很多方面还有很大的差距，因此以后要对我国的爆破器材，爆破方法，乃至爆破原理上都要不断改进，切实做到爆破中应有的安全措施得以实现，减少我国矿山爆破中事故的发展生，使我国的矿山工作更加安全有效。
（一）矿山爆破爆炸基本理论
矿山爆破采用的是工业炸药，使其爆炸以破碎、压实、疏松被爆物体，属化学爆炸。形成化学爆炸必须同时具备四个条件：爆炸反映过程必须放出大量的热能；化学反应过程必须是高速的；化学反应过程应能生成大量的气体产物；反应能自行传播。炸药化学反应有热分解、燃烧、爆炸、爆轰等4种基本形式。
（二）矿山爆破常用炸药
炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，释放大量热量，产生大量气体，因而对周围介质产生强烈的机械作用，呈现所谓爆炸效应的化合物或混合物。炸药按照其组成结构，可分为单体炸药和混合炸药两类；按照用途及其特性，可分为起爆药、猛炸药、火药以及烟火剂等几类。我国矿山用炸药有硝铵类炸药、硝化甘油炸药以及乳化油炸药等。硝铵类炸药是以硝酸铵为主要成分的混合炸药。常用的硝铵类混合炸药有铵梯炸药、铵油炸药、铵松蜡炸药以及含水硝铵类炸药。
（三）矿山爆破起爆器材及起爆方法
爆破起爆是指通过起爆器材的引爆能引起炸药的爆炸。根据使用的起爆器材的种类，相应的起爆方法有火雷管起爆法、电雷管起爆法、导爆索起爆法和导爆管起爆法。
1、起爆器材
常用的起爆器材有雷管（火雷管、电雷管）、导爆索及导爆管。雷管是主要的起爆器材，可用来起爆炸药和导爆索及导爆管。按照点火方式，又有火雷管和电雷管之分。火雷管是工业雷管中最基本的一个品种，有火焰直接引爆。电雷管分为瞬发电雷管及延期电雷管，延期电雷管又分为秒或半秒延期电雷管与毫秒延期电雷管。
2、起爆方法
炸药的起爆方法有如下几种：火雷管起爆，就是利用导火索传递火焰引爆雷管，进而引爆炸药。这种起爆方法的操作过程，包括加工起爆雷管，加工起爆药包，装药，点火起爆；电雷管起爆法，在装完药后进行联线，并用导通仪检验网路是否导通。使用的电雷管应事先用导通仪检测，电阻误差过大者不能使用；导爆索起爆法，又叫无雷管起爆法，导爆索分普通导爆索和低能导爆索两种，非煤矿山使用最多的是普通导爆索；导爆管起爆法，是用起爆枪或雷管起爆导爆管，引爆起爆药包中的非电毫秒雷管，进而引爆炸药。
二、矿山爆破技术的发展趋势
近年来，通过吸收计算机科学、相关的边缘学科、现代数学方法等其它相关学科的最新成果对爆破理论的研究，以及大量采用先进的测量和监测仪器，加之新型爆破器材、先进的起爆系统和新型的施工机具的出现与应用，使爆破技术逐步脱离纯经验性的积累，开始以爆破理论为指导，对爆破参数进行优化设计，对爆破过程进行可靠控制，对爆破效果以及效应进行模拟预报等方向发展，开始由定性描述向定量分析过渡。其发展趋势如下：
（一）爆破理论的研究实用化、计算机化和科学化
1、许多新思想、新方法引入到爆破理论研究中
例如把爆破过程视为一复杂的系统工程,在研究方法上，运用60年展起来的系统工程、信息论、控制论和70年展起来的耗散结构论、突变论及非线性理论等以及80年展起来的数值方法和中国留美学者石根华博士提出的非连续变形分析法，同时引入概率论与数理统计、模糊数学、灰色系统、分形几何等不确定性模型理论，以及最优化方法、有限元法、蒙特卡罗方法和多变量线性回归方法等现代数学方法，使爆破理论的研究更加科学化。
2、计算机化
运用计算机防真、模拟、CAD系统、专家系统等计算机科学描述爆破裂隙的产生和扩展，预测爆破块度和爆堆形态，模拟爆破过程，使爆破理论的研究和爆破设计更加计算机化。
3、科学化
大量采用先进的量测技术，如高速摄影技术、图象分析技术、动光弹三维激光全息成像技术等，进一步揭示了爆破的本质。运用相拟理论对各种爆破模拟试验进行探索，以及从岩石、混凝土等材料的本构关系方面进行研究，为定量分析研究爆破作用的破坏机理奠定了基础。
（二）爆破过程的计算机模拟发展迅速
1、原有模型不断完善
自60年代以来出现的一些爆破数学模型，到目前为止，已作了多次改进，有些仍在不断完善中。例如美国桑地亚试验室开发的“CAROM计算机模拟程序”，可以预测岩石的运动规律和爆堆形态，现经改进后的模型与实际吻合良好，其模拟结果的误差率，对爆堆形态为10％，对爆破快度为10％－20％。
2、新模型大量涌现
近年来，各种新模型相继问世。例如，美国NOR-ANDAN科技中心的三维软件BLASTCAD，中国马鞍山矿院的BMMC模型及后来开发的露天台阶爆破三维数模，中国的峒室抛掷爆破SC3-BOPE工具软件，中国工程兵工程学院的峒室爆破CAD，精确爆破服务队为爆破设计和振动控制编制的约20个不同软件，都可以十分迅速和精确地用于爆破设计。
（三）爆破效果和危害效应可有效控制
科学技术促进了爆破技术的发展，各种新技术、新方法不断涌现。新型施工机具、新炸药品种、先进起爆器材和起爆方法、精确监测仪器等运用到爆破工程中，使爆破水平有了很大提高，爆破效果有了保证，爆破危害效应可有效控制。爆破方案确定、参数优化设计等实现了计算机化。
（四）监测仪器向自动化、微型化方向发展
爆破安全监测范围应包括：爆破震动、爆破冲击波、爆破飞石、爆破噪音等。目前爆破振动的数据采集与频谱分析技术以达到了很高的水平，监测仪器向着自动化、微型化和准确化方向发展。
（五）爆破技术向着更加科学的方向发展
新型爆破器材和先进的起爆系统及新型施工机具的面世，改变了传统意义上的起爆方式及爆破方式。新型炸药的出现，不仅在性能上有所改观，而且其物理状态有了变化，为研制新型起爆器材奠定了物质基础；近几年出现的新型起爆器材和起爆系统，正朝着使用安全、延时准确、起爆可靠、微差多段及操作可遥控等方向发展；起爆网路系统的可靠性，目前已能按照可靠性数学进行定量分析，改变了过去完全靠经验定性评估的落后状况；新型施工机具的不断面世，不仅极大的提高了爆破效率，更重要的是促进了爆破技术向着更加科学的方向发展，使爆破的应用范围和爆破的规模扩大，安全性更有保障。
总结：
在科学技术迅速发展的今天，对矿山爆破技术也提出了新的要求，我们必须引用一些新的技术是爆破水平得到提高。 从爆破能量的利用上来看，提高爆破安全和提高爆破效率实质上是一个问题的两个方面，爆破的有效性和爆破的危害性都是爆破威力造成的。综合分析各种爆破事故，除了因爆破器材新能不良或管理不善发生的意外爆破事故外，大部分都是因爆破技术不佳，操作使用不当造成的。因此如何改善爆破器材性能和爆破技术工艺、提高爆破效率和爆破安全则是我们目前最根本的任务。
参考文献：
[1]林德余《矿山爆破工程》[M].河北：冶金工业出版社1993.
关键词：
地铁； 隧道； 支撑爆破； 振动控制； 动力有限元法； ABAQUS
中图分类号：U451；TB123；O241.82文献标志码：A
0 引 言
为解决出行效率低下和交通拥挤的城市通病，人们逐渐认识到只有发展以地下铁道为骨干的城市快速公共交通系统才是解决城市客运交通问题的根本途径.在城市地铁建设蓬勃发展的同时，大批高层建筑正在以极快的速度拔地而起，而在这些高楼的建设过程中，出现大量深基坑支撑围檩系统.采用爆破拆除法拆除此类系统所造成的爆破公害对环境的影响日益突出.面对越来越多的地铁线路，有些基坑的位置离既有地铁、隧道非常接近，甚至仅有几米，基坑支撑爆破引起的震动问题更加突出，爆破施工的难度和风险增大，稍有不当，就有可能引发灾难性后果.如今，CAE被广泛应用于土木工程领域.［1］本文运用动力有限元基本理论，采用ABAQUS软件讨论既有隧道受相邻基坑支撑爆破震动的影响.
1 爆破载荷加载模型
采用有限元方法分析爆破振动的影响时，首先要建立爆破加载模型，其中包括确定爆破激振力的作用位置、大小和时程特征等.通常在爆破地震效应数值模拟时有两种方法［2］进行动力加载：（1）按照炸药爆轰理论计算炮孔压力，直接将爆炸载荷作用于炮孔壁上；（2）利用经验公式计算得到的动载荷按照三角形脉冲波施加于边界.
为简化分析过程和减少计算工作量，针对不同围岩类型和不同间距，根据计算和爆破的实际情况，作如下假定：（1）爆破动载荷以均布压力载荷形式作用在施工隧道周边，作用方向为法线方向；（2）围岩在爆破作用下，处于弹性振动状态，施加在隧道周边的爆破动载荷不会造成围岩破坏，根据计算的实际情况，将爆破载荷曲线简化成三角形载荷形式（见图1）；（3）三角形脉冲载荷上升时间为12 ms，下降时间为88 ms，在ABAQUS计算中取总计算时长为1 s .（4）岩体中传播的爆轰波在装药与岩体界面上给予岩体的最大压力与岩体特性有关，其与最大爆炸压力的关系［3］可以近似表达为
2 阻尼确定
工程上将阻尼分为外阻尼和内阻尼.［5］外阻尼包括两固体面之间的摩擦，以及研究体系与外部液体和气体等相互作用引起的能量耗损等.内阻尼通过材料内部摩擦将能量转变为热能耗散.外阻尼中最重要的是黏滞阻尼，由于它在数学上处理较方便得到广泛应用.实际动力分析和实际工程中，应用最广泛的是Rayleigh阻尼.［6］它在黏滞阻尼的基本假定基础上，将整体阻尼矩阵C用整体质量矩阵M和整体刚度矩阵K的线性组合表示:
式中：阻尼比ξ的值与结构的类型、材料性质和载荷波形有关.根据中国地震局工程力学研究所的研究结论，取ξ的值为0.01.
3 数值模拟分析
3.1 有限元模型建立
本文计算为二维模型，分别计算第III和IV类围岩情况下基坑到隧道的距离从1.5 D到5 D（D为隧道内径）变化的情况.对于每种情况，围岩采用CPS4R平面应力缩减单元，衬砌采用B21单元,两者接触采用硬接触理论，围岩本构采用D-P模型，具体参数见表2.
衬砌混凝土考虑刚度折减，模型中取为2.85×104，有限元计算区域取为50 m×40 m，计算时施加的边界条件为：左右边界受到x向位移约束，下部受到x向和y向位移约束，地表为自由边界.有限元模型见图2.
3.2 有限元模态计算结果
对模型进行瞬态动力分析，须先确定结构固有频率和振型，确定结构阻尼系数.［7］本文采用ABAQUS/Standard中的FREQUENCY模块，得出体系固有频率，再用式（3）得出模态分析结果,见表3.
从表4可知：(1)基坑爆破振动对离爆破点最近的衬砌左侧节点影响最大，在同一模型所有部位中其振动速度最大.(2)地铁隧道衬砌振动速度随间距的增大而明显减小，振速随隧道与基坑侧壁的距离变化，其变化幅度有一定规律,当大于3D时，变化幅度较小，由此可知，当隧道与基坑相距较远时，衬砌对爆破振动的敏感度降低；当相距较近时，爆破振动对地铁隧道影响较大，须引起足够重视.
从图3可知，IV类围岩振速明显小于第III类围岩，其原因是第IV类围岩比第III类围岩更稳定，其对爆破振动波的阻尼效果比第III类围岩大，可以更有效地削弱爆破振动波对地铁隧道衬砌的影响；正如萨道夫斯基公式所描述的，围岩振动速度与距离的关系明显是非线性的，而这种非线性随围岩类型和爆破条件的不同而不同.图 3 不同围岩振速随距离的变化
3.4 不同围岩振动特性分析
由图4可得出如下结论：（1）当作用三角形爆破载荷时，既有隧道衬砌的振动响应随爆破载荷的变化而变化.但当爆破载荷达到峰值时，既有隧道衬砌的响应有一定滞后时间,并不同时达到峰值.滞后时间在不同围岩中也不一致，从图4可知，第III类围岩滞后时间较长，这是因为爆破振动波在第IV类围岩中传播速度比在第III类围岩中快.（2）当爆破载荷卸载完之后，不同围岩中产生的阻尼振动也不相同，第IV类围岩的自由振动频率比第III类高，周期比第III类围岩短，振动波在第IV类围岩中比在第III围岩中类衰减得快，这是因为第IV类围岩的阻尼比第III类围岩大且稳定性好.
5 结 语
用ABAQUS软件对所建立的有限元模型进行分析，可得出以下结论：
（1）爆破施工时，隧道体系的振动速度是监测的1个重要指标.基坑支撑爆破拆除产生的振动对隧道衬砌迎爆面的边墙影响最大，在施工过程中应该对类似部位进行重点监测.（2）隧道衬砌的振速随着间距的增大而减小，当间距较大时，衬砌振动对距离的敏感度降低，而当间距比较小时，衬砌振动对间距的变化敏感度很高.计算表明，当基坑与隧道的间距小于3倍隧道直径时，距离变化对隧道衬砌的振动响应影响十分明显.（3）围岩振动速度与距离的关系明显呈非线性，而这种非线性与围岩类型和爆破条件有关，验证了萨道夫斯基公式的合理性.（4）从第III类围岩和第IV类围岩数据的比较可知，第IV类围岩中隧道衬砌的振动明显小于第III类围岩，这是因为第IV类围岩的稳定性比第III类围岩高，对振动波的阻尼效应明显.（5）作用三角形爆破载荷且载荷达到峰值时，隧道响应达到峰值时间有一定滞后，滞后时长与围岩类型有关，围岩越稳定，滞后时间越长.当爆破载荷卸载后，随之产生的自由振动也与围岩类型有关，围岩越稳定衰减得越快.
参考文献：
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Abstract： This paper， based on the construction of the tunnel， studies and analyses the blasting construction scheme in the tunnel construction， introduces the basic situation of the tunnel， the engineering geology and the hydrology geology， describes the key technical problems， such as blasting point， drilling and blasting design， blasting vibration monitoring， blasting data processing and so on， and provides reference for tunnel construction.
关键词：爆破施工；钻爆设计；振动监测
Key words： blasting construction；drilling and blasting design；vibration monitoring
中图分类号：TD235 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）12-0232-03
0 引言
随着“一带一路”战略的实施，中西部基础设施建设规模逐步扩大，交通建设方面飞速发展，其中隧道里程所占的比例也越大。为保持我国经济持续稳定增长，需设计及修建大量的铁路、公路隧道。随着隧道工程开发规模的不断扩大，隧道修建时与已有隧道邻近会增加新建隧道的工程爆破施工风险和施工难度。
关于隧道的施工爆破技术的现有研究中，李玉磊将爆破振动监测试验数据同数值模拟结果进行分析对比后，提出了预留侧向台阶土体的小间距隧道爆破施工工序；孙箭林采用ABAQUS软件建模和青岛地铁二号线隧道工程实例情况提出了求施以最大进尺和爆破工法的极限距离，来减少进尺荷载的措施；醋经纬依托兰州枢纽北环隧道上穿红山顶隧道工程，综合爆破振动理论、现场实测、数值模拟三个方面，研究小净距空间交叉隧道爆破施工控制技术。
本文依托实际工程的基本情况，对爆破方案中的爆破要点、钻爆设计、爆破振动监测、爆破数据处理等关键技术问题进行了阐述，为隧道建设工程提供参考。
1 工程概况
某隧道全长1126m，为单线隧道。其所在位置平均海拔440～560m，埋深最大和最小分别为220m和10m。进出口均位于斜坡上。洞身穿越两断层，2处节理密集带。在建隧道与既有隧道相邻最小间距42.07m，隧道位置及平面位置关系图如图1、图2。施工时可能会发生坍塌、突泥、涌水等问题，同时需考虑对建成隧道的影响，施工技术复杂，施工难度大。
隧道施工范围内地质土层主要为第四系全新统坡积膨胀土、寒武系片岩、片岩夹灰岩夹板岩，构造岩主要为压碎岩、断层角砾。隧址区洞身浅埋段为干沟，进、出口冲沟不发育，存在基岩裂隙水，构造裂隙水及岩溶水。在断层带段落，灰岩段为中等富水区，其他段为弱富水区。地下水Cl-含量11.7mg/L，SO42-含量71.1mg/L。
2 方案选择
方案的可行性要符合实际情况，不适应进度或不经济的方案应该直接予以剔除。考虑工程进度（见表1）和围岩开挖费用（见表2）后，从控制爆破、机械开挖、静态爆破和机械配合静态爆破这四种方案中选取控制爆破施工方案。
根据表1可以得知，控制爆破方案开挖进度最快，可缩短工期。
根据表2可以得知，控制爆破方案开挖费用最少，可节约经济成本。
综合上述两方面数据，可以得知此隧道出口临近营业线采取控制爆破方案最为合适，故选取控制爆破施工方案作为此隧道出口临近营业线的施工方案。
3 爆破方案
考虑临近建成隧道资料、在建隧道开挖情况和建成隧道控爆方案专家意见，隧道开挖采用机械开挖隔震槽结合控制爆破的方式，减弱对既有隧道的爆破震动，爆破震速宜按5cm/s控制。隧道隔振槽深度不小于每循环开挖进尺，宽度不小于0.5m，确保既有隧道加固段落超前20m以上。
根据设计与实际情况Ⅴ级围岩采用三台阶留核心土法施工。施工严格按照“先加固、后开挖、弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、衬砌紧跟”的原则组织施工。开挖工序见图3所示。
3.1 三台阶法开挖
Ⅴ级围岩采用三台阶法开挖光面爆破时，采用楔形掏槽，周边眼采用不耦合装药，装药结构见周边眼采用装药和辅助眼装药结构图，如图4。
3.2 爆破控制要点
①采用光面爆破技术和微震控制爆破技术，严格控制装药量，以减小对围岩的扰动，控制超欠挖，控制洞碴粒径以利于挖掘机、装载机装碴。
②隧道开挖每个循环都进行施工测量，控制开挖断面，在掌子面上用红油漆画出隧道开挖轮廓线及炮眼位置，误差不超过5cm。并采用激光准直仪控制开挖方向。
③钻眼按设计方案进行。钻眼时掘进眼保持与隧道轴线平行，除底眼外，其它炮眼口比眼底低5cm，以便钻孔时的岩粉自然流出，周边眼外插角控制3°～4°以内。掏槽眼严禁互相打穿相交，眼底比其它炮眼深20cm。
④装药前炮眼用高压风吹干净，检查炮眼数量。装药时，专人分好段别，按爆破设计顺序装药，装药作业分组分片进行，定人定位，确保装药作业有序进行，防止雷管段别混乱，影响爆破效果。每眼装药后用炮泥堵塞。
⑤起爆采用复式网络、导爆管起爆系统，联接时，每组控制在12根以内；连接导爆管使用相同的段别，且使用低段别的导爆管。导爆管连接好后有专人检查，检查连接质量，看是否有漏连的导爆管，检查无误后起爆。
3.3 爆破标准
开挖断面不得欠挖；炮眼利用率在95%以上，光爆的半壁炮眼留痕率Ⅴ级围岩在80%以上；相邻两循环炮眼衔接台阶不大于150mm；爆破岩面最大块度不大于300mm。
3.4 安全用药量和炮孔装药量
依据《爆破安全规程》，可以初步计算隧道掘进爆破炸药安全用量，确定循环进尺。
通过安全用量公式
计算得出不同距离下，在确保既有线隧道二次衬砌爆破振速V不大于10cm/s的条件下，最大起爆炸药用量。当Ⅴ围岩加强复合式衬砌R=38.76m，时Qmax=327.18kg，Ⅴ围岩加强复合式衬砌R=60m，时Qmax=998.1kg。
3.5 非电毫秒雷管的选用
导爆管为非电起爆系统中的毫秒雷管1-7段，其间隔时间小于50ms；而7段之后，段与段起爆间隔大于50ms。根据隧道爆破掘进时，实际爆破情况表明起爆间隔大于50ms，爆破振动基本不叠加这一规律，现场爆破时采用分段起爆，保证同一段别雷管同时起爆炸药用量均在安全用药量范围以内。
隧道Ⅴ级围岩加强复合式衬砌每循环掘进0.6m。
3.6 微振爆破钻爆设计
光面爆破周边炮眼采用？准25mm小药卷间隔装药，导爆管、导爆索、竹片用电工胶布与炸药卷绑在一起，辅助眼采用普通装药，装药结构分别如图5、图6所示。
4 爆破振动监测
4.1 振动速度监测方案
新建隧道离既有线隧道较近，属临近既有营业线复杂环境下的隧道开挖爆破，且隧道地质条件复杂，岩性不一，爆破振动衰减规律变化不一致，因此，在试爆段需要对隧道爆破进行全程监测，其余地段每周进行复测一次。既有隧道线通车量大，新建隧道试爆期间必须在列车间隔时间进行，由于列车间隔时间较短，进入隧道安装传感器和测试仪器必须抓紧时间，提前联系好监测单位、设备管理单位、各站段。结合隧道的开挖特点、施工方法、测试条件以及振速控制要求等内容，确定监测方案如下：
①将整个隧道分成洞口和洞身二部分，监测重点是洞口部分。
②将明暗交接洞口作为试验段进行重点监测。进口段距既有隧道较近。试验段选择在进口段，试验段监测内容包括：寻找该区域的爆破振动衰减系数k、α值，为爆破设计提供依据；监测既有隧道及其附属结构的爆破振动安全，控制爆破振动速度低于10cm/s；监测洞口周边建（构）筑物的爆破振动安全，控制爆破振动满足振速控制要求。为准确获得该区域的爆破振动衰减规律，传感器安装在既有隧道边墙的拱腰部位，一次安设4个传感器，传感器之间的距离如图7所示，这样一次监测的隧道掘进长度为105m，所获得的爆破振动衰减系数k、α值能正常反映本区域的场地条件。当开挖隧道的掌子面进洞后正式进入振动监控阶段。洞口周边建筑物的振动监测需要在保护对象附近安设传感器，获得该处的最大质点振动速度和主振频率。
③洞身作为控制区域进行监测。进入振动监控阶段，在既有隧道的边壁上每隔50m安装一个传感器，每个掌子面前后共安装4个传感器，位置如图8。每次爆破均进行遥控监测，每次爆破监测数据均通过无线数据传输进行收发，既有隧道的爆破振动速度控制在10cm/s以内。
爆破振动强度用介质质点的运动物理量来描述，包括质点位移、速度和加速度。但大量工程实践观测表明，爆破地震破坏程度与振动速度大小的相关性比较密切，故在实际测试中，大都采用质点振动速度作为衡量地震波强度的标准。本次测试采用质点振动速度作为主测试量，爆破振动频率作为评价隧道洞身和附属结构以及洞口周边建筑物的辅助测试量。
爆炸引起岩石内部质点振动有垂直、径向和切向三个速度分量，以往的测试数据表明，三个方向形成的合速度对爆破地震动起控制作用。因此，在本工程中，全部采用合速度作为测试量。
4.2 监测方法
以往隧道振动检测结果表明，最大爆破振动速度通常出现在拱腰的位置处，因此将传感器安装在临近开挖隧道一侧的既有隧道的墙壁拱腰上，爆破振动记录仪和无线发射装置固定在距墙角1m高的边墙上。传感器在墙壁上安装必须牢靠，安装方法为在隧道壁上钻孔，埋入螺栓，在孔中灌入水泥砂浆固定，在传感器底部焊接螺母，利用螺母与边墙处螺栓连接固定传感器。为防止爆破振动记录仪和无线发射装置被损坏，在其外部罩一铁皮方盒，铁皮方盒锚固在边墙上。测试时，准确记录各传感器距洞口的距离，以便根据爆区的位置，准确计算爆区与测试点之间的距离。
对洞口周边建（构）筑物进行监测时，传感器布置在需保护的建（构）筑物距爆区的最近点处；测点尽可能布置在基岩上，找不到基岩的区域将爆破振动监测点布置在压实的路面上；准确测出测点的位置，确定至爆源的距离；所有传感器用石膏粉牢固粘结在地表，传感器至记录仪的传输信号线长度小于5m，避免长距离的信号衰减。
4.3 监测数据的处理
①回归爆破振动衰减规律
将收集得到的数据按下式进行回归分析，找出该区域的爆破振动衰减系数k、α值。
式中：V―爆破振动速度最大值（cm/s）；Q―同段别雷管同时起爆炸药安全用量（kg）；R―爆破区药量分布的几何中心至既有隧道边墙的距离（m）；K、α―与地形、地质条件相关的系数。
②对比既有隧道的爆破振动速度是否小于10cm/s。
③判别被保护的建（构）筑物的爆破振动是否满足要求。各种建（构）筑物的爆破振动安全判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率为指标，将监测结果与《爆破振动安全允许标准》数据进行对比，即可得到爆破振动是否对周围建（构）筑物造成影响。
④将上述得到的数据及时反馈，指导爆破设计和施工。
5 结论
爆破控制技术是隧道建设施工中必不可少的技术，虽然只是整体施工中的一道工序，但对整个隧道工程极其重要。由于爆破控制技术具有技巧性、灵活性和因地制宜性，故需根据具体工程条件，制定合适的爆破控制方案。本文通过对隧道爆破施工方案的设计，为今后类似工程提供一些参考。
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1.工程概况
西江（界首至肇庆）航道整治工程（XJZY-TJ8合同段），位于界首~肇庆二桥河段，全长约171公里。工程在前期主航道整治基本完成的基础上，为有利于西江航道养护管理的实际需求，充分发挥航道整治建设的效果，同时为有利于以后航道的进一步提级，主要由界首至郁南县都城区段9片共25处碍航礁石，礁石位置处于航道两侧，礁石基本以花岗岩为主。工程主要特点：一是量少、点多、线长。工程区域跨度约40Km，分布着9片25个点，增加了移船定位时间，降低了有效施工时间；二是岩层薄、施工难度大，成本高。按设计清礁断面计算平均清礁厚度约0.51m，占总清礁工程量（含超深超宽）的61%，施工机械、人工及爆破物品投入多，工程成本高。
1.1设计开挖断面
1.1.1设计深度
H＝H设＋ΔH
式中：H－清礁范围航槽设计深度（m）；
H设－航道标准水深（m），三滩河段H设＝3.5m，都城至肇庆H设＝4.0m；
ΔH－石质河床底质航道的富余水深值（m），根据2012年4约6日广东省交通运输厅的批复文件粤交基【2012】407号《关于西江（界首至肇庆）航道整治工程疏浚炸礁等工程施工图设计的批复》，炸礁富余水深取值1.0m。
即
①界首滩、三滩河段：H=3.5+1.0=4.5m，
②都城以下河段：H=4.0+1.0=5.0,
1.1.2断面宽度
B＝B设＋2B
式中：B－清礁区航槽设计底宽（m）；
B设－设计航道标准底宽，B设＝80m；
B－清礁区设计航道宽度每边加宽值。其取值原则上每边加宽20m，如考虑清除整块孤石或考虑整治工程实施后航槽可能产生的变化，则不局限于该值，即B≥80＋2×20＝120m。
1.1.3设计边坡及超深、超宽值
根据《水运工程爆破技术规范》（JTS 204-2008）规定，航道爆破工程设计的计算工程量，其超深值水下钻孔爆破为0.40m，超宽每边1.0m。
1.1.4清礁工程设计断面
清礁工程标准断面如图。
图中：H－清礁区航槽设计深度，三滩河段为4.5m，都城至肇庆段为5.0m；
B－挖槽设计底宽（m），B按礁区实际范围；
Δb―工程量计算超宽1.0m；
Δh―工程量计算超深0.4m；
清礁边坡1:0.5、覆盖层边坡1：3。
2施工组织
2.1总体部署及施工工艺选择
图1清礁标准断面图
2.1.1总体施工部署
根据本工程“点多线长，量小零散，可用工期短”的特点，施工总体部署拟采用两组炸礁船组，每组炸礁船组配漂浮式炸礁船一艘，抓斗式挖泥船或反铲式挖泥船一艘及配套的100m3~200m3自航泥驳2艘，由施工区域上、下游同时开工，以礁石点为单位清挖覆盖层、炸礁、清礁紧随流水作业，完成一块验收一块，同步向中间推进。
2.1.2施工工艺选择
根据本工程礁石的岩石物理特性，计划采用反铲式挖泥船配合4m3抓斗船清挖覆盖层，风炮水下破碎和水下钻孔爆破相结合的施工方法进行礁石的清除。
2.2施工机械及人员配置
2.2.1施工机械配置
根据选定的施工工艺，在施工机械配置方面选择4m3抓斗船1艘、2m3反铲式挖泥船1艘、漂浮式CQ100钻爆船2艘、100m3~200m3自航驳船4艘、扫床船1艘进行施工。
2.2.2人员配置
施工管理人员3人、爆破技术人员3人，安全员2人，测量员2人，机械操作工28人。
2.3施工方法
2.3.1测量定位
炸礁船、挖泥船均采用GPS定位系统进行定位。依据施工设计图纸及工前扫测资料进行施工船舶定位。弃渣区采用GPS定位系统定位，抛设浮标指示弃渣区域。
2.3.2清挖覆盖层
⑴ 清挖覆盖层用4m3抓斗船清挖为主，残留的薄层采用反铲式挖泥船辅助清挖。
⑵ 清挖船逆流住位，顺流方向开挖。当开挖面积较大时，应分条进行，分条宽度以清挖船工作宽度为依据，条与条之间的搭接不应小于放坡宽度。如下图所示：
⑶ 覆盖层清挖完成后，采用测深仪进行水下地貌扫测，必要时可采用钎探杆进行钎探，如遗留覆盖层较厚时，应进行补挖，为爆破成孔提供良好的条件。
2.3.3钻爆船定位
⑴ 优化水下爆破方案。在取得水下地貌扫测图或钎探数据的基础上，优化船位图和布孔方案，并形成新的电子船位布置图，输入炸礁船船位控制系统，对钻孔爆破实施控制。
⑵ 钻爆船的选择及船位。钻爆船选用500t方驳，安装10台浅孔钻机，孔距为2.0m。10个孔为一排，10~15排为一个起爆单元，即一个船位。
⑶ 钻爆船定位。钻爆船定位采用GPS进行，每艘钻爆船配备两台GPS。首先输入与水下地貌扫测图同一岸上坐标控制点的数据，按船位图的船位布置进行定位、移船。
⑷钻爆船住位及移位。钻爆船孔排易垂直于水流方向住位，钻爆船移位由水流下游向上游移位。即：钻爆施工以礁石盘为单位，由水流下游向上游进行。
2.3.4爆破
2.3.4.1 爆破方案设计
⑴ 水下钻孔爆破的原则
① 安全第一原则。采用合理的钻爆船住位和移位方向，以确保已安放的导爆管的安全；严格爆破火工品的保管、领用制度；严格执行爆破施工操作规范；严格爆破警戒制度，确保施工安全。
② 确保工程质量原则。严格控制孔、排距和钻孔的超深，以控制爆后石渣的粒径及浅点率。
③ 确保工程进度原则。根据本工程“点多线长，量小分布散，航行船舶多要求紧”的特点，科学组织，精心安排，多工作面展开施工，确保2013年汛期来临之前完成施工任务。
⑵ 水下钻孔布置形式：
为使礁石的破碎程度较均匀，应根据岩体的自由面类型及其面积、形状，分别采取“梅花形”、“三角形”（见图）。
水下深孔爆破钻孔布设置图
⑶ 爆破参数设计
①最小抵抗线(w)
最小抵抗线w是爆破设计中的重要参数，从安全、经济、利于钻孔等多个方面综合考虑，本工程爆破孔径为90mm，w取1.5米。
②孔间距(a)和排距(b)
一般炮孔间距根据a=（0.7～1.3）w,排距b=(0.8～1.0)a确定 (w为底部最小抵抗线)，根据本工程礁石地质情况，保证爆破效果，取a=1.8m，b=1.5m（经实施一段时间视爆破效果后再行修正）。
③钻孔深度
钻孔深度=设计深度-(实时水深+水尺改正数)+超钻深度。
超钻深度通常在1.0-1.5m范围内选取。为严格控制爆破安全震动速度确保堤防稳定，根据类似工程的的经验，取超钻深度为1.3m，每次起爆的首排炮孔比其后各排炮孔深0.2m（即1.2m超深）。
为避免岩层的裂隙与孔底残留，减少施钻的困难，必须一次钻达到设计深度（含超钻深度）。
钻孔爆破后，为使底部较平整和清碴达到设计深度，同一行（排）的钻孔必需钻至同一孔底标高。
④炸药单耗
炸药单耗qo： 水下钻孔爆破单位耗药量系数取1.7kg/m3。
⑤炮孔装药
炮孔装药长度一般为孔深的4/5 ，并校核与药量计算相适应。
⑥药量计算
施爆岩体：微风化花岗岩。
第一排炮孔装药量按下式计算：
前排：Q=0.9qoe×ba×Ho
与前排同时起爆的后排炮孔：
Q＝qoe×b×a×Ho
式中：Q―炮孔装药量（kg）；
qo―水下钻孔爆破单位耗药量系数1.7kg/m3；
e―炸药换算系数（本工程使用CLH乳化炸药，这里取e为 1.06）。
HO―炮孔深度（长度：m）。
⑷ 爆破材料的选择
①炸药
本工程水下爆破选用2#岩石乳化炸药，爆速≥4500m/s，抗水性强，经我局在多项炸礁工程运用，效果及安全性良好。
②起爆器材
目前一般使用的起爆器材有火雷管、电雷管和非电雷管三种。电雷管一次起爆数量受限制，且遇潮湿电阻增大，有时部分拒爆；非电雷管可以用于水下爆破，起爆数量不受限制，也可不用联结，用电雷管起爆导爆管束即可。
本次爆破主要起爆器材采用非电毫秒微差导爆雷管，这一爆破网络具有抗干扰性强、安全性好、起爆可靠、使用简单方便的优点。
起爆导爆管束选用铜质防水8号电雷管，电容式放炮器，电力起爆。
⑸ 起爆网路
①网络联结形式
采用导爆管联接非电导爆雷管的复式非电起爆网络。
②延期形式
采用毫秒延期，分段起爆以分散每次齐爆的药量。延期的形式为孔间毫秒延期，达到减震的目的，每段起爆药量根据安全距离进行计算控制。
③起爆方式
采用铜质防水8号电雷管串联线路，电容式放炮器，电力起爆非电导爆网络。
2.3.4.2爆破安全距离计算
该工程主要考虑地震波对现有堤防的影响和冲击波对过往船舶、水下作业人员的影响。爆破施工前先选择远离在建大桥的礁石进行试爆，通过地震监测监测确定K、α值。
⑴ 安全距离计算
式中：R―― 爆破地震安全距离（m）
Q―― 最大一段一次齐爆用药量（kg）
V―― 地震安全速度（cm/s），见表5-4
Kα――与爆破地形、地质有关的系数和衰减指数，参考我局的施工经验，本工程K取130，α取1.5或根据试爆确定。
表5-4主要类型、构筑物地面质点的安全震动速度
⑵ 周边构筑物的安全防护
为有效克服爆破时所产生的冲击波对周边构筑的影响，保证周边构筑物的安全，爆破施工时采用微差爆破施工技术，分段起爆以分散每次齐爆的药量。以延期的形式孔间毫秒延期，削弱后排爆孔起爆对周边构筑物的影响，达到减震的目的。
⑶ 水下冲击波的影响
①对船舶的安全距离
按国标《爆破安全规程》（GB6722―2003）规定对船舶安全距离与药量的关系如下表：
表5-5船舶安全距离与炸药用量关系表
炸 药 量 安全距离(m)
铁 质 船 木 质 船
≤50kg 70 100
50～200kg 100 150
200～1000kg 150 250
②对人员的安全距离
表5-6 人员安全距离与炸药用量关系表
炸药量(kg)
安全距离
人员状况(m) ≤50 >50
≤200 >200
≤1000
游泳 500 700 1100
潜水 600 900 1400
⑷ 飞石安全
按《爆破安全规程》（GB6722―2003）规定，水深在1.5m以内按陆地200m为安全距离，水深2.0~4.0m加密布孔，减少单孔药量，防止飞石，水深在6m以下则不考虑飞石影响。
2.3.5清礁施工方法的选择
根据本工程炸礁施工选取的方案和本区域礁石的性质，清礁施工主要选择抓斗船直接清除礁石、反铲式挖机船配合的施工方法进行清礁施工，对不能进行爆破施工的部分（主要为开南大桥两侧的礁石）选择水下风炮或重锤锤击的方式进行清礁施工。
2.3.5.1 抓斗船清礁
采用4.0m3抓斗船进行清礁和清碴施工，作业时配100~200m3自航石驳船2艘。清碴施工方法如下：
⑴ 抓斗船清碴开始采用进二退一方法，防止漏清。4.0m3抓斗船采用分条、分带法进行清礁施工，采用RTK进行实时跟踪定位，分条及搭接同清挖覆盖层，确保施工条、带间的搭接，防止漏清、漏挖。
⑵ 清礁、清碴施工时边开挖边测深，由下斗深度进行开挖区测量，全区域清碴完毕后，利用测深仪对该区域进行水深测量，再进行硬式扫床，确认无浅点、水深达标为止。若有局部浅点，挖掘有困难，先检查对照水位与实际深度，当确认出现漏炸，在漏炸位置用全站仪或RTK定位，并在图上标明，及时将资料送钻爆船做好补炸准备，补爆后再清碴，直至达标，通过验收。
⑶ 爆破后3～5天内必须进行清碴施工，防止水流夹带沙泥将爆后石隙埋没导致无法清碴。
⑷ 石碴抛卸前测量放样出弃渣区的抛卸位置，设抛设浮标指示弃渣区域，并在卸区水域测放出施工控制水尺，报告监理工程师现场确认。
⑸ 所有石碴必须抛至指定卸区的范围内，并根据水尺进行抛卸深度的控制，抛卸石碴不得高于设计要求的水深，并在清礁工程完成后必须根据设计要求对卸区进行硬式扫床验收。
2.3.5.1凿岩施工方法
⑴ 施工按施工图纸设计。经水深测量确定需要凿岩作业的范围。按上层点间距为1.6m或2.2m，靠近航道设计底标高层点距加密为1m，等边三角形布设凿击点，并输入到DGPS导航电脑。
⑵ 利用深度计设定凿岩作业的停止深度。将凿岩棒落下至水面。按深度计的复位按钮，设定基准点“0”。利用深度改正装置的上限数字开关设定凿岩棒提升的上限。设定上限时应考虑凿岩棒的提升速度，使其处在最大提升速度也能安全停止的高度范围内。将凿岩棒下降至水底，利用深度计测量凿岩水深（H）。
⑶ 凿岩棒停止深度＝凿岩水深H±α。α表示由钢丝绳的使用状态、水底形状、岩质以及水流产生的偏差值。根据作业现场实际情况适当进行调整。
⑷ 施工操作方法。驾驶员根据电脑显示定位下棒凿击位置，把凿岩棒提升到一定高度后，松开制动离合器，使凿岩棒从高处自由落下对岩面进行凿击，使岩石碎裂。对岩石层较厚的区域，则加密或多次凿击，最终使岩石碎裂，达到能被抓斗船挖清的目的。
关键词：石膏山 大坝 开挖 技术
1、工程概况
石膏山水库工程位于灵石县南关镇峪口村上游的石膏山狭谷内，水库控制流域面积110km2。水库枢纽工程主要由大坝、导流泄洪洞、发电引水隧洞三个工程部分组成，水库总库容473万m3，电站总装机200KW。
石膏山水库大坝采用混凝土单曲重力拱坝，坝顶高程为1146.0m，建基面高程为1078.0m，最大坝高68.0m，石膏山水库大坝工程土石方开挖施工部位主要为大坝左、右岸坝顶回车场，坝肩及整个坝基土石方开挖。坝基坝肩均座于弱风化基岩，对于坝肩拱座距开挖底线5米范围内采用直槽开挖，以使坝肩拱座更好嵌固于基岩。
2、主要施工特点
（1）开挖高差大。大坝最大开挖高度111m，回车平台1146.0m以上边坡预裂梯段为15m，回车平台以下坝肩槽为10m。
（2）地质条件复杂。左岸坡段岩体风化以表层均匀风化为主，局部存在一定的地质缺陷，主要表现为受岸坡高差影响出现的强卸荷岩体和卸荷裂隙发育，岩石整体性差。
（3）建基面开挖质量要求高。建基面开挖不允许欠挖，超挖控制在20cm以内，开挖面严格控制平整度。
（4）施工干扰大。开挖施工时相邻的其它工程施工尚在进行，特别是左岸开挖施工时与导流洞进口及出口施工多出形成立体交叉作业，施工干扰较大，各工作面又存在多工序、多工种同时施工，存在相互干扰的问题。
3、爆破设计与施工
3.1 预裂爆破
预裂爆破采用QZJ-100B潜孔钻机造孔，孔径φ90mm。爆破选用φ32mm乳化炸药，不耦合空气间隔装药结构，预裂爆破起爆网络采用非电导爆系统，导爆索传爆，预裂爆破采用一个单独的起爆网络，在梯段爆破前实施。
预裂爆破钻爆参数的确定：
① 孔距
根据一般经验公式孔距a=（7～12）d
式中：d--孔径，取90mm；
故孔距为0.63m～1.08m，取0.9～1.0m。
② 线装药密度线
线装药密度采用下列经验公式计算。
a. Q1=2.75б0.53×r0.38，g/m；
b. Q2=0.36б0.63×a0.67,g/m；
式中：Q――每m长度装药量g/m；
б――岩石极限抗压强度，Kg/cm2；
a――炮孔间距，cm；
r――预裂炮孔半径，mm。
该计算式适应本工程φ90mm钻孔的垂直预裂，陡坡段预裂、斜坡预裂等。根据前期爆破作业施工计算值偏大，故施工设计中按计算式的0.8～0.85考虑。从计算式可以得出，本项目工程φ90mm，预裂爆破线装药密度为280～320g/m。
③ 预裂孔装药结构
预裂孔采用间隔不耦合装药。把药卷连续或间隔紧绑在导爆索和竹片上形成药串，底部线装药密度为正常段的2～6倍，底部1～2m为加强段；靠近孔口部位采用小药量药串，孔口堵塞1.2～1.5m。
3.2 深孔梯段爆破
分层开挖时，用QZJ-100B型潜孔钻机或Y-26手持风钻进行主爆孔钻孔，造孔孔径为φ90mm、φ42mm，预留1.5m的保护层用手持风钻进行钻爆。采取人工装药，主爆破孔以φ70mm乳化炸药为主，采取柱状连续装药。
深孔梯段爆破参数的确定：
① 抵抗线确定
W=（20～40）d
w―底板抵抗线，d――钻孔直径，取90mm；
计算得w=（1.8～3.6）m，根据工程经验，取w=（3.0～3.5）m。
② 钻孔间距
钻孔间距根据计算公式a≈w计算，有孔距a=（3.0～3.5）m，采用微差爆破时，钻孔排距为b=w=（3.0～3.5）m。
③ 堵塞长度
堵塞长度计算公式为：
L2=（0.7～1.0）w
计算得L2=（2.1～3.5）m，在此取（3.0～3.5）m
④ 单孔装药量
Q=q×a×b×L
式中：Q――单孔装药量，kg；
q――岩单位耗药量，kg/m3，取0.4～0. 5左右；
L――孔深，m；L=H+h
H――露天梯段高度，m；
h――超钻深度（0.15～0.35）w，m。
根据开挖梯段高度，分别计算单孔装药量Q。多排爆破孔爆破时，后排孔的药量较前排适量增加，系数取1.1。
梯段爆破排间或孔间(有特别控制要求时在孔内)采用非电雷管毫秒微差起爆。紧邻边坡预裂面的2～3排爆破孔作为缓冲爆破孔，其孔排距、装药量相对于主爆孔减少1/3～1/2，缓冲孔起爆时间迟于同一横排的主爆孔，以减轻对设计边坡的震动冲击。
4、钻爆施工
回车场以上开挖施工：岩石开挖采取分块、分序、分层进行。先进行边坡的预裂，预裂深度按马道高程控制，再进行分层梯段爆破。预裂采用QZJ-100B型潜孔钻机造孔，孔径φ90mm，预裂孔间距0.9～1.0m。用QZJ-100B型潜孔钻机配Y-26手持风钻进行主爆孔钻孔，并根据爆破设计确定孔网参数。由上至下分层开挖，梯段高度15m左右。在接近马道时，底部预留1.5m保护层，一次性爆破清除。1146m回车场按保护层进行开挖。
坝肩开挖施工：在进行坝肩槽开挖时，依据大坝基础开挖平面图，坝肩槽上游侧开挖边线为一半径R=110m的规则圆弧；下游侧开挖边线为不等半径弧线。开挖时，安排槽挖与槽两侧边坡（1：0.1）同时沿坝轴线方向进行开挖，开挖高程按10m（开挖长度约为12m）一个循环控制。施工方法示意图见图1。
图1 坝肩槽开挖边线形成示意图
坝肩槽下游侧开挖线的形成：按开挖长度12m一个循环，在临下游侧槽挖边线时，调整槽挖预裂孔距及方向，改打扇形预裂孔。孔距由原来的1.0m改打0.5m，并且方向调整为指向截取下游开挖线12m末端。
在进行坝肩槽开挖时，由于架设钻机需要，坝肩槽预裂造孔时，每一循环边坡开口欠挖20cm，底口在规范允许范围内超挖20cm，开口形成的尖角部位用手风钻处理。开挖后，最终实际孔底水平超挖20cm，既可满足下一梯段架设钻机的需要，也基本满足坝基边坡超欠挖的要求。开挖方法见图2。
图2 坝肩槽开挖方法示意图
坝基范围内表层覆盖土较少，处理后即可以进行基础风化岩石开挖，开挖采用快速钻、手钻钻孔，结构边线采用预裂爆破一次到设计高程，基槽内开挖采用分层浅孔爆破，在靠近坝基面设计高程时，预留约1.5米的保护层，一次性爆破清除。
5、装药联网
石膏山水库坝基爆破施工采用Φ32和Φ70乳化炸药，用导爆索或导爆管进行传爆，毫秒微差雷管起爆，深孔梯段爆破采用耦合连续装药。起爆顺序沿抵抗线最小方向依次分段。坝肩槽开挖中控制最大一段起爆药量不大于75kg，回车场边坡开挖中控制主爆孔最大一段起爆药量不超过300kg。
预裂爆破超前主爆孔100ms起爆。为避免较大时差下预裂爆破对前排缓冲孔的破坏，采取了相应的技术措施：缓冲孔采取较小孔径及耦合连续装药，孔内加装导爆索传爆，以保证孔内网络及药卷传爆性能；适当增加预裂孔与缓冲孔之间的排距；对缓冲孔孔外网络适当覆盖。
关键词：高铁；路基；爆破；施工
中图分类号：O643 文献标识码： A 文章编号：
引言
为了满足高速铁路安全运行，高铁路基必须稳固安全。高铁施工线上有湖波、河流、山地等各种不利地形。深挖高填工程量大、传统施工速度慢、施工率低下，同桥梁隧道工程一样，往往成为决定工程进度的关键。因此推广采用新的爆破技术进行施工，以保证高铁建设中土石方工程的质量。
1. 工程概况
合福高铁站前6标路基开挖土石方爆破工程位于宣城市旌德县旌阳镇境内，路基桩号为DK237+790～890。路基开挖段的区域面积约为：长*宽= 100m * 95m；最大挖深约为32m，区间挖深16～32m，平均约为23m，边坡为1:1.25。土石方总量约为：21.85万m3，其中需爆破的石方量约为16.5万m3。
待爆破区为高铁路基段和车站建设场平区连在一起，东侧大部为已平整好场地，爆破区边缘东偏北距约35m为一小平房；北偏东距约230m为高铁制梁厂，正南方为在开挖路基施工段；西侧为荒山坡谷，部分路基边坡已开挖就绪，自上而下每隔8m留一平台；北侧为路基护坡基桩开挖和建设工地。在爆破区域的上方有一条走向为WS～EN方向的220kv高压输电线路，待爆破山包上方制高点处距离高压输电线的垂直高度还不足3.0 m。
待爆破岩体主要为紫褐色～黑褐色的花岗斑岩，裂隙较为发育，强风化；灰白色～黄褐色花岗岩、伴有少量粉红色石英质细砂岩，岩石硬度约为ƒ = 5～7，局部岩墙硬度可达ƒ= 8～10。待爆破岩体受断裂构造切割严重，有的地方风化严重，有的地方风化相对弱化，但赋存基本稳定，挖掘机开挖触及部位岩体很容易会散碎为晶粒沙砾。岩层中不含水，但受地表降水的影响。工程地质和水文地质条件相对较为简单。
2.爆破方案选择
根据爆破区周围环境的实际情况和岩层赋存条件，结合目前工程进展的实际情况以及大型机械强挖及清渣的便利条件，决定采用中深孔分台阶减弱松动爆破法进行施工。即：自上而下分台阶爆破开挖，分台阶高度H=16m。在高压线覆盖范围内和东北侧距离平房较近的地方，采用中深孔控制爆破法进行施工。
本设计主要对台阶高度为16.0m的中深孔减弱松动爆破法的工艺技术及其参数进行设计。
3.爆破技术及参数设计
3.1钻孔直径D：
根据岩层的赋存条件和岩石风化严重的实际情况，确定选用KQD100型潜孔钻进行中深孔爆破，钻孔直径选择为：D = 90mm。
3.2台阶高度H：
根据实际的挖深确定爆破的台阶高度，这里区间值为12～16m。计算依据16m。中深孔爆破的台阶要素详见：
3.3底盘抵抗线W1：
底盘抵抗线W1数值可按以下的几种方法或经验公式计算：即①按深孔钻机安全作业的要求来计算：则有： W1 = B + H * ctgβ 式中：B—为钻机安全距离，取1.5～2.0m；β—为台阶坡面角，这里为80º；则计算得：对于16m台阶：W1 = B + H * ctgβ = 1.5 + 16ctg80º= 4.32m
3.4钻孔深度L和角度β：
一般情况下钻孔深度L等于台阶高度H加上超深h，即：L = H + h 正常情况下，钻孔超深值h按如下方法计算，即：根据抵抗线计算超深：h = (0.15～0.35) W1根据台阶高度计算超深：h = (0.05～0.25) H 超深值的大小与台阶高度、坡面角度、底盘抵抗线、岩石的坚固性系数以及采用的爆破方法有关。一般情况下，台阶高度越大，坡面角越小，底盘抵抗线越大，岩石越坚硬，则需要的超钻深度就越大。所以这里的超深值均采用0.25W1来计算,即:h = 0.25 W1= 0.9m，这里参考h=0.1H取值,取h = 1.0～1.5m；则钻孔深度的区间值为：L = 17～17.5m，计算平均取值为L = 17.0m。钻孔角度为：β=85°～ 90° 。
3.5炮孔间距a和炮孔排距b：
根据公式：炮孔间距a = m W1式中：m — 钻孔密集系数，一般取0.8～1.4,这里取1.1；则a = m W1= 1.1 * 3.6 = 3.96m 取a = 4.0m炮孔排距b：根据公式：炮孔排距b = 0.866 a = 3.46m这里本着分散装药和均匀装药的原则，这里取b = 3.0m
3.6单位炸药消耗量q：
影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石的可爆性、炸药的种类、自由面条件、起爆方式和块度要求等。因而要选取正确的q值是比较困难的，实际应用中多数是根据岩石的硬度和工程类比的方法，初选一个比较接近的q值来进行试爆，再经过生产实践来进行调整和验证，直到合理为止。同样，对于底盘抵抗线数值的选取，可一并进行试爆和验证。参照经验数据和工程类比，并考虑岩石韧性大的实际条件，选取的单位炸药消耗量q值为：对于减弱松动爆破：q = 0.36kg∕m3或q = 0.13kg∕t
3.7单孔装药量Q：
根据装药量计算公式，即：第一排孔：Q1 = q * a * W1* H第二排及以后各孔：Q2 = q * a * b* H代入数据计算得：Q1 = 0.36 * 4.0 * 3.6* 16 = 82.94 kg∕孔考虑边坡岩石塌落量为（83%～85%）：Q1 = 69.67 kg∕孔Q2 = 0.36 * 4.0 * 3.0 * 16 = 69.12kg∕孔
3.8装药长度L1和堵塞长度L2：
（1）每m炮孔装药量qˊ：根据公式：qˊ=0.785ΔD2 式中：Δ— 为装药密度，kg∕dm3；使用乳化炸药，则Δ=1.15 kg∕dm3 ，又表示为1150kg∕m3 ；
D — 钻孔直径，这里为0.09m；则计算得：qˊ= 7.31kg∕m 考虑卷装炸药存在的间隙，则该数据应为：qˊ= 6.06 kg∕m
（2）装药长度L1 ：取0.65的装药系数,则L1 = 0.65L = 11.05m对于装药炮孔，其实际的装药长度最大为：Q1∕qˊ= 68.84 ∕ 6.06 = 11.5m则：堵塞长度为：L2= 5.5m对于第二排及以后炮孔：Q2∕qˊ= 69.12∕6.06 = 11.4m堵塞长度为：L2= 5.6m合理的堵塞长度应该为0.66～1.4 W1；根据工程类比和经验可知，这里的装药长度和堵塞长度设计基本上是合理的。
（3）堵塞材料：炮孔的堵塞材料为粘土、沙石粉或钻屑，但严禁堵塞物中混入或掺杂小石块（最大边长≥2cm）。
3.9起爆方法及其网路：
（1）起爆方法：由于待爆破区域紧邻高压输电线路，所以这里爆破严禁采用电爆网路。炮孔内采用非电导爆ms雷管微差起爆，使用雷管段数为1、3、5、6、7、8、9段； 即：采用非电导爆ms雷管分区接力起爆网路，孔内、孔外共同延期。每个炮孔采用2发雷管，1个起爆具（或起爆药包）组网起爆。
（2）起爆规模：依据爆破点至东北侧平房的距离S而定，同时兼顾高压输电线的位置，当S≥60m时为普通的中深孔爆破，可适当加大起爆规模，同段可起爆2～3个炮孔；每次可同时起爆3～5排炮孔，炮孔数为24～30个／次，最大段装药量≤139.6kg。当爆破点处在35m≤S≤60m位置时，则必须严格限制起爆规模，同时采用孔内孔外共同延期的起爆网路，严格实现逐孔起爆,即采用中深孔控制爆破的方法进行施工。
（3）网路连接：松动爆破多采用“V”形起爆或对角起爆网路，使用雷管的总段数为：第一分区七个段别，以后各分区五个段别，确保单孔单响；网路连接方法：采用先簇联后串联的连接方法；或采用“四通连接元件”连网，“并—串联”起爆网路。
（4）网路激发：采用：“非电导爆管网路 导爆管 激发针 发爆器” 的纯非电起爆网路。
4.结语
高铁土石方爆破施工是一项技术含量高的综合性工作。必须提高认识，根据路段地形地质、施工机具及工程整体安排等条件进行合理设计和组织施工，对加快工程进度、保证工程质量和施工安全都具有重要的意义。因此，根据工程实践总结积累经验，推广新的爆破技术和施工方法是、高铁修建的一项重要任务。
参考文献：
[1]孙国富，冯马必，田墨林等．山区高等级公路石方爆破施工技术研究［J］．北京工业大学学报，2001
【关键词】老兰西隧道施工工艺技术分析
老兰西隧道里程为DK149+397至DK149+626，全长229m，隧道入口位于冷水滩区仁湾镇东村大东冲组，出口位置位于东冲村翁水头组。隧道平曲线：本隧道位于曲线段，左线曲线半径2800m，右线曲线半径2795米，隧道纵坡设置：单面上坡，设计坡度为5.78‰，本隧道采用有砟轨道，有砟轨道结构高度76.6，隧道洞内设置双侧水沟、双侧电缆槽。①地形地貌：丘陵区，丘坡地貌，相对高差约30―70米，山坡自然坡度约20―30度，植被发育，局部地形平缓处辟为旱地、水田。②地层岩性：隧道地段表层覆盖第四系残坡积（Q4）黏土，厚0―2米，下伏石炭系上下统大塘阶组下段灰岩（Q1d），弱风化，岩层产状30―60∠12―14。③地质构造：隧道工点勘察范围内大部分地段基岩都基本，覆盖层深度很浅，大都为0―2米。DK149+450―DK149+460和DK149+520―DK149+530两段存在两个裂隙发育带，老兰西隧道工点勘察范围内基岩（灰岩）的岩溶构造不太发育。根据区域地质资料，隧道勘查范围内无断层通过。无不良地质及特殊岩土。水文地质特征：隧道范围内地表水不发育，地下水类型为大塘阶组灰岩岩溶裂隙水，一般沿岩溶裂隙渗透，水量不大，不会出现大的岩溶突水现象。地震动参数：地震动峰值加速度小于0.05g。
一、老兰西隧道工程实施流程与工艺方法
1、隧道开挖
当隧道围岩类别及其相应的结构形式确定后，如何选用相适应的开挖方法和支护条件是关键的第一步。设计文件根据通过结构计算和以往工程中所采用的支护所得成功经验，给定了不同围岩的开挖方法和支护参数。根据设计文件建议的开挖方法，执行具体施工时，应
选择安全转换工序，快速的掘进方法：一般在Ⅱ类围岩及以下的软弱围岩，一般采取多导坑的分部开挖法，如侧壁导坑法。开挖工艺应遵循短进尺，早封闭，强支护的要求。对于Ⅱ-Ⅳ类围岩及以下的软弱围岩，一般采用两步台阶法即长台阶法：上部断面先行，待全部完成或大部完成上部断面后再开挖下部断面。在开挖工艺上应遵循控制进尺，光面爆破，支护紧跟的要求；对Ⅳ-Ⅵ类围岩，一般采用全断面开挖法，其开挖断面应一步到位，在开挖工艺上，应通过多次试验选择合理的进尺爆破参数，采用光面爆破法。对局部因围岩岩层不利或层理、节理发育地段，及时采取锚网喷支护。
对于Ⅲ类-Ⅵ类围岩地段的光面爆破开挖法，应通过多次试验，才能选择出一套。从钻孔的布置方向、数量、深度、装药量，引爆顺序等多种因素控制的爆破参数。对于地下工程来说不论因内外的经验都证实这是在钻爆法开挖中对洞室围岩扰动最小，工程投资最省的方法。一般比较成熟的施工部门也都愿意接受这种方法。从目前本高速路各隧道的掘进中均采用了此种方法，但是其效果有差异，本隧道施工时，Ⅲ级围岩采用台阶法施工，Ⅳ级、Ⅴ级围岩内采用三台阶七步开挖法施工。台阶法施工示意图1如下：
台阶法开挖机械化施工示意图1.
2、老兰西隧道实施爆破工艺及方法
本隧道台阶法及其它分部开挖的施工段采用简易钻孔作业平台、人工风枪钻孔。人工装药。为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动，爆破采用光面爆破。周边眼残眼率硬岩达到80%以上，中硬岩达到60%以上。隧道施工均采用光面爆破施工。每个作业面每两天进行三个循环，每循环平均进尺约4.0m，每日进尺6m。炸药选用爆速低、不怕水、有害气体少的乳化炸药。非电毫秒雷管起爆，火雷管引爆。
3、隧道支护
隧道支护分初期支护（初衬）和永久性模筑支护（二衬）。当前采用的支护类型，基本采用新奥法理念。就是根据不同的工程地质条件来制定围岩类别，对不同的围岩类别采用指导性的支护类型。新奥法的主要原理：就是充分利用地质的自稳条件（劲压力拱）纳入隧道支护的一部分，再根据隧道开挖后的实际围岩类别以及开挖后实际量测得到的内净空收敛的速度，变形量的大小的信息，调整已初拟的设计参数，至到隧道内壁趋于稳定。隧道各项支护条件，实际上是在设计支护参数指导条件下的动态设计。各类支护结构物的主要作用：初期支护初期支护的主要结构物为：钢架支撑、喷砼、钢筋网、径缶锚杆。又以隧道所处的位置不一样，围岩条件不一样，为保证隧道开挖期间的施工安全，并尽量少扰动原有的地层平衡条件。一般在洞口浅埋，扁压地段均设计有超前注浆长管棚支护（长度为20～40cm之内），洞内围岩较差的地段一般也设计有长度有限的超前注浆小导管（管长度在5cm之内，本工程各段长度均5.0m），或超前锚杆。这两种支护实际上是为保证施工安全而采取对围岩进行预先加固的辅助工程措施。本项目工程中Ⅲ类驻以下围岩地段均设计有以上的超前预加固地层的工程措施。
①二次衬砌
配备1台9m长全断面液压衬砌台车，见下图2砌台车定位采用STZ型激光导向仪。
钢模液压衬砌台车示意图2.
说明：混凝土拌和站按配比集中生产混凝土，混凝土运输车运送至灌注地点，由混凝土输送泵泵送混凝土入模，插入式振捣器人工捣固。本隧道二衬混凝土施工采用混凝土输送泵浇筑。
衬砌施工时，在拱顶模筑混凝土衬砌外缘、防水板内侧沿纵向设置预留注浆孔，注浆管孔径Ф10聚氯乙烯树脂管。在防水板敷设完成后采用胶粘于防水板内侧，结合施工缝布置，注浆管8～10m一段，两端分别与预设的Ф20镀锌钢管注浆口连接。镀锌钢管注浆口突出衬砌内缘3～5cm，以便于连接。回填注浆采用1：1水泥浆，注浆压力控制在0.05～0.1MPa。
②仰拱施工
本隧道设计有仰拱，采用仰拱与铺底先行于衬砌的施工方案，仰拱先行，再施工拱圈，以利于衬砌结构的整体受力，并起到早闭合、防塌方作用。
4、防排水设施施工
①防水施工
防水板铺设工艺流程：基面修整铺设透水管铺设无防布固定防水板接缝焊接焊接检查（合格）下道工序。
铺设前的基面平整：检查喷锚的平整度，控制其宽深比小于7:1，见右图3.
超出规定的用细粒混凝土找平。
排水盲沟的安设：盲沟在初期支护施作完成之后，防水板铺设之前安装，结合施工缝布置，纵向盲沟8～10m一段，盲沟采用外包土工布的塑料排水管，纵向盲沟中间设PVC泄水管一个，环向盲沟纵向间距一般8～10m并根据地下水发育情况调整，在纵向盲沟两端及环向盲沟下端接入隧道侧沟；环向盲沟采用Ф50透水盲沟，纵向盲沟采用Ф80透水盲沟。盲沟用环箍固定于初期支护表面。
防水板的铺设：施工时逐环顺序进行，墙拱防水板铺设时，在隧道拱部标出隧道中线，再使防水板横向中线与这个标志重合，立即用压焊机将防水板热合于暗钉上，再由拱顶依次向两边铺设。待整幅防水板铺设好并经检查确认固定牢固后，再用塑料热合机顺所留板间接缝搭接部位进行焊接。拼接缝宽度100mm。
焊接防水板搭接缝：上下循环两幅大幅面的防水板接头处留10cm搭接幅面，采用ZDR-210型热合机进行焊接，无条件用机焊接的特殊部位手工焊接，认真检查，焊接牢固。
关键字：钻孔灌注桩、孤石、隧道爆破、定向断裂控制爆破、应力冲击波
1 工程概况及地质情况：
1.1 工程概况
南凌大桥桥梁主线长543m，桥梁分为主桥和南引桥两部分，其中主桥孔跨布置为（38+3×60+38）m，南引桥孔跨布置为（4×35+4×35）m。桥上最大纵坡2.5%，最小竖曲线半径6000m。主桥上部结构采用预应力混凝土变截面连续箱梁，南引桥上部结构采用预应力混凝土等截面连续箱梁。桥墩桥台均采用钻孔灌注桩基础。
2 施工方案选定
漳州市南凌大桥桥址处于厦门—南靖东西向构造带的南侧，受构造影响，场地基岩起伏较大，且风化较不均匀，局部分布有未完全风化的球状体孤石，在施工中发现0#台、1#墩存在球型风化体（孤石），并且球型风化体出现较多，分布不均，层厚差异较大，风化界面较为复杂。平均孤石有3层，最厚孤石为4.4m。如采用常规的钻孔方法（冲击钻），由于孤石的存在，尤其是桩位处于孤石较厚或孤石群时，即会造成成孔周期长，成孔成本高等特点。为满足施工工期及施工成本，项目部决定在0#台、1#墩采用爆破辅助方法，在确保不破坏端承桩岩面的情况下，采用隧道爆破技术。对孤石进行爆破。使孤石产生裂隙， 岩石有了裂隙钻孔施工保证了进尺。以提高钻孔的进度及降低成孔成本。
2.1 0#台、1#墩地质岩样分析及工程量统计
通过地质勘探资料分析得出，在0#、1#墩平均孤石有3层，最厚孤石为4.4m。存在球型风化体（孤石），并且球型风化体出现较多，分布不均，层厚差异较大，风化界面较为复杂。
表1；南凌大桥0#、1#墩桩位孤石工程量统计
桩号 工程量（m） 桩号 工程量（m）
0#-1 7.4 0#-11 6.2
0#-2 7.1 0#-12 7
0#-3 10.2 1#-1 11.9
0#-4 3.4 1#-2 15.1
0#-5 6.5 1#-3 9.4
0#-6 7 1#-4 6.9
0#-7 8 1#-5 8.75
0#-8 5 1#-6 7.4
0#-9 7.2 1#-7 8.5
0#-10 6.3 1#-8 8.85
合计： 158.1m
图1：南凌大桥及接线工程1#-2#桩地质孔岩样
3 爆破方式的选定
定向断裂控制爆破时指利用普通工业炸药或者烈性炸药，通过合理确定炮孔孔网参数、装药结构、炮孔形状及起爆方法来控制爆破过程中爆炸产物的作用方向、地震效应及爆后飞石距离、破坏范围、破坏程度和岩石运动方向的爆破技术。
隧道爆破中在比较风化、破碎的地质条件下，采用光面爆破或预留光面层光面爆破；在地层虽然软弱，但岩体的整体性较好的地质条件下，采用预裂爆破效果较好。
3.1 计算依据：
3.1．1、内部爆破所产生的裂隙区半径确定
对于深孔不耦合装药结构的内部爆破，其产生的初始裂隙区半径计算如下：
Rl [1]
式中 Pe-冲击波作用在孔壁岩石上的初始冲击压力，Mpa；
rb-炮孔半径，mm；
St-岩石抗拉强度，Mpa；
λ-岩石特性系数，λ=v/（1-v），v为岩石泊松比；
a-应力波衰减指数，a=2-λ
炸药参数：炸药类别：煤矿许用乳化炸药；炸药密度：рo=910Kg/m?；
炸药爆速：V=3200m/s；压力增大系数：n=9；
装药不偶合系数：k=9/6=1.5；
初始冲击压力：Pc=15725Mpa；
炮孔半径：rb=45mm；
岩石抗拉强度：St=30Mpa；
岩石特性系数：λ=0.32；
岩石泊松比：v=0.24；
压力波衰减指数：a=1.68
裂隙区半径：
由计算及炸药参数计算得裂隙区半径：
Rl=1208mm
3.1.2 炸药包药量计算
根据地质类别、钻孔深度，并参考隧道爆破药包计算公式，采取经验和试验相结合的方法，决定药包用药量的多少。隧道爆破药包用药计算公式
式中:
Q——为一次爆破总装药量，kg；
K——为单位岩石爆破炸药消耗量，kg/m；根据基岩类型取K为50；
L——为炮眼深度，m。本次为2.75m； S——为断面积，㎡。S为0.0064㎡，
Q=0.87kg。现场采用0.9kg。
3.2 炮眼布设：
隧道爆破，炮眼所在部位不同，所起的作用是不同的。而钻孔桩炮眼采用2台XY-1型液压工程钻来钻进，钻穿整段孤石，钻3～5个孔。孔的布设如图2
炮眼的布置根据围岩特点合理选择周边眼距的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼于辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10%～20%。1-6#桩在护筒上用钢板定位炮孔，工程钻整平按5～1号孔顺序布设，在有泥浆的状态下钻眼，因此主炮眼最后钻，以免泥浆沉淀在炮眼中。
为了保证爆破的可靠性和安全性，防止杂散电流、射频电流、雷雨天气等影响，雷管全部采用非延迟导爆管雷管，炸药选用乳化炸药。
