高压线下石质路堑开挖控制爆破施工实践

高压线下石质路堑开挖控制爆破施工实践第18卷2O12第1期年3月工程爆破ENGINEERINGBLASTINGVoI_18.NO.1March2O12文章编号:1006—7051(2012)01—0036—04高压线下石质路堑开挖控制爆破施工实践陈三木,曾赞文(中国武警交通第七支队,河北秦皇岛066001)摘要:在通电超高压线下进行路堑开挖爆破作业,必须保证高压线路和铁塔的安全,对爆破振动和飞石控制严格,爆破设计和施工难度较大.介绍了该复杂环境下控制爆破方案设计,爆破参数选取和安全防护措施;并对爆破效果进行了分析,得到了一些有益的经验.关键词:路堑开挖;超高压输电线;延时爆破中图分类号:U416.13;TM723文献标识码:ACONTROLLEDBLASTINGEXCAVATIONOFSTONECUTTINGUNDERSUPER—HIGHVOLTAGETRANSMISSIONLINECHENSan—Mu.ZENGZan—weTl(TheSeventhDetachment,TraffiCArmedPoliceofChina,Qinhuangdao066001,Hebei,ChinaABSTRACT:Thesafetyofthesuper—highvoltagetransmissionlineanditstransmissiontowermustbeas— shred,whileblastingexcavationofthecuttingisconstructedunderthesuper—highvoltagetransmissionline.Theblastingvibrationandflyingrockcontrolarealsostrictlyrequired,SOblastingdesignandimple—mentationareverydifficult.Controlledblastingdesignandblastingparameterschoiceofthestonecuttingunderthesuper—highvoltagetransmissionlineanditssafetymeasureswereintroduced,andblastingeffectwasanalyzed.Somevaluableenlightenmentsandexperiencesweregained.KEYWORDS:Cuttingexcavation;Super—highvoltagetransmissionline;Delayblasting1工程概况与环境1.1地形地质条件秦皇岛至承德高速公路第十五合同段位于秦皇岛市榆关镇境内,KI90+640～K190+790段为1座30m高的小山头,路基通过小山头需进行爆破开挖形成路基,其地表覆盖为杂草,地表层0～lm为土层,表层以下为中等风化的石英质砂岩,岩石层理明显,节理裂隙中等发育,岩石单轴抗压强度为50～60MPa.1.2周围环境路堑通过地区环境复杂,在K190+640～K190+790处有两处500kV高压架空输电线路横跨路收稿日期:2010—09—09作者简介:陈三木,工程师.堑,从爆区山体岩层表面到高压线距离为12～18m,在K190+750和K190+500处高压输电铁塔距爆区水平距离为62～130m,该高压线与爆区相对位置见图1.爆破施工必须确保其安全,在爆区正西方 向约300m为榆关镇洼子沟村,东南方向400m是榆关镇鸭儿峪村.高压线图1高压线与爆区位置关系图Fig.1Positionofsuperhighvoltagetransmissionlineandblastingarea1.3工程规模陈三木等:高压线下石质路堑开挖控制爆破施工实践?37?K190+640～K190+790段为双侧路堑,海拔高程为+39～+47m,中心石方最大挖深12m,底宽30m,边坡坡度为1:1.25和1:1,路堑横断面见图2,爆破开挖总方量为25万-m..1.4安全及技术要求本区爆破除达到满意的爆破效果外,更重要的是在安全方面有更高的要求:路基中心线;图2路堑横断面示意图Fig.2Cross—sectionaldiagramofcutting(1)实施爆破时不得有任何抛向高压线方向的飞石,确保线路的安全.(2)路堑开挖引起的爆破地震波强度大小,将直接影响超高压输电线铁塔和周边民房的安全,爆区周围民房为砖结构建筑,根据《爆破安全规程》规定,质点振动速度控制在2cm/s内是安全的.根据电力部门设计标准,超高压输电线铁塔可抗烈度为6度的自然地震(其对应的爆破质点振动速度为13era/s).为确保高压输电线铁塔不受爆破振动的破坏,铁塔的爆破质点速度应控制7cm/s以内.(3)控制爆破对最终边坡的影响,超欠挖量满足 高速公路有关规范要求,保证边坡的安全稳定.(4)爆破效果应满足施工和有关规范的要求.2爆破方案确定2.1分层爆破,分次爆破由于最大开挖深度达llm,根据边坡设计,在距路基标高以上8m高程,边坡上有l条2m宽的安全平台,因此分台阶爆破比较合理,以降低一次爆破的梯段高度,降低单孔装药量,从而有效地控制爆破振动;同时考虑到挖运方便,将爆区分2个台阶,以安全平台的标高为分界线,上部台阶局部最大高度为3m,下部台阶最大高度为8m.考虑地形及环境特点,采用1次性大爆区的可能性不大,采用分多次中小规模爆区比较可行.因此,在分上下台阶的条件下,每个台阶将分多次进行爆破.2.2开挖顺序由于2个爆区的高压线都基本在中间部位上空,同时考虑到地形及台阶自由面情况,采取上,下2个台阶平行作业,下部台阶滞后于上部台阶一定工作平台宽度,同时向中间(高压线部位)推进,最后进行高压线下的爆区爆破.3爆破设计根据该区域爆破的地形地质条件,综合考虑工期,块度,边坡平整稳定性以及爆破飞石,振动对周围环境的影响,确定如下爆破设计:上部台阶深为1～2.5m,采用小台阶单孔延时弱松动控制爆破,下部台阶采用中深孔台阶延时控制爆破;为确保边坡稳定美观平整,减少边坡修整工作量,边坡采用光面爆破技术. (1)采用单孔延时爆破技术,以减少爆破振动和爆破飞石对超高压输电线,铁塔及周边建筑物造成影响.(2)采用松动爆破,严格控制炮孔药量,确保填塞质量和填塞长度等措施控制飞石.(3)采用复式非电起爆网路防止杂散电流等技术,确保爆破施工安全顺利.(4)为减小块度,改善爆破效果,并确保爆破飞石和爆破振动不对高压架空输电电缆和铁塔的安全造成影响,必须严格控制爆破最小抵抗线方向,使每次爆破的最小抵抗线与输电线路走向垂直.3.1炸药选择本次爆破使用2岩石乳化炸药;炸药密度P一1.25g/cm.;爆速D一3200m/s.3.2炮孔布置本次爆破钻孔采用高风压潜孔钻,中深孔直径为~90mm,浅孔直径为~40mm,布孑L方式采用梅花形布孔.3.3中深孔爆破参数3.3.1主爆孔爆破参数(1)炸药单耗q.根据岩石的可爆性,炸药种类,自由面条件,起爆方式,块度要求并结合试爆情况,炸药单耗q取0.35～0.40kg/m.,准确值由现场试爆确定.(2)底盘抵抗线W.主要受炮孑L直径,岩石性质,炸药性能,地质构造和装药密度的影响.W一(25~32)d,由于要保护的高压电线位于爆破区域的上方,最小抵抗线的方向垂直于线路,采区略小于常规的最小抵抗线(通常小30cm),即使出现个别飞 石只能背离高压电线的方向,取W一3.0m.?38?工程爆破(3)孔深与超深.孔深随地形变化而变化,一般为6～8m;超深通常为(O.15～O.35)W,取0.5～1.0m.(4)孔距和排距.孔距a==:(1.1～1_25)Wm,取&一3.5m,排距b一(O.9～1.0)Wlm取2.7m.(5)合理的填塞长度L一(30～40)d.爆破时为避免飞石的产生,尤其是杜绝个别飞石垂直升起,炮孔填塞长度必须大于最小抵抗线2O～50cm,取L≥3.2m.(6)单孔装药量.第1排的单孔装药量为Q一H,Q一25～34kg;第2排单孔装药量Q===(1.1～1.2)qabH,则Q一28～36kg.3.3.2光爆孔爆破参数为了减少爆破开挖对边坡的破坏和扰动,确保边坡的稳定,光滑和平整,减少边坡修整工程量,边坡开挖采用光面爆破技术.光面爆破参数为:(1)光面炮孔间距a光.应考虑到炮孔直径,岩石力学特征,地质构造,炸药种类等多种因素的影响.孔间距一般取炮孔直径的1O～20倍.在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值,整体性好的岩石中可取大值,取光一1.5m.(2)最小抵抗线W光.光面孔的最小抵抗线w光是光面层厚度或周边孔到邻近辅助孔间的距离,是影响光面爆破效果的关键参数.W光一(1.2～1.8)a光,取W光一2.0m.(3)线装药密度q光.装药密度过大,会破坏炮 孔的孔壁,线装药密度过小,炮孔间裂缝不能贯通,岩壁表面留下岩埂难以开挖,坡面不平整,造成欠挖.为了控制裂隙的发育以保持新壁面的完整稳固,在保证沿炮孔连心线破裂的前提下,应尽可能少装药.取q光一0.5～0.6kg/m.为克服炮孔底部的夹制作用,底部须加大装药量,q底一(1.2～2.O)q光.(4)填塞长度.光面爆破孔一般留1.0～1.5m为炮孔填塞长度,填塞时先用炮棍将塑料团或布团送入炮孔内1.0～1.5m处,用炮泥填塞.3.3.3缓冲孔爆破参数底盘抵抗线为W缓一2.0m,孔距为n缓===2.0m,超深为0.5～1.0m,装药量较主爆孔减少4O～60.3.4小台阶单孔延时弱松动控制爆破参数(1)炮孔直径,药包直径一32mm.(2)台阶高度H===1～3m.(3)超深0.2m,炮孔深度L—H+0.2—1.2～3.2m.(4)最小抵抗线W一(O.5～0.9)H,布孔方式为梅花形.(5)孔距n一(0.8～2.0)W,排距b一(0.8～1.2)W.(6)炸药单耗取0.35～0.40kg/m..(7)填塞长度L—W+(0.2～O.3)12"1.(8)单孔装药量Q,kg:第1排Q=:=qaWmL,第2排Q一(1.1～1.2)qabL.3.5装药结构为改善爆破效果,减少大块,使装药爆破能量在 炮孔中均匀分布,降低最大段起爆药量,减少爆破振动,主爆孔和缓冲孑L采用分层装药,层间间隔1.O～1.5Yn,光爆孔采用不耦合装药,将炸药卷绑在竹片上,药卷紧靠导爆索,孔底适当加药,孔口部位适当减药.3.6起爆网路(1)毫秒延期时间.确定合理的毫秒延时间隔是实现毫秒爆破的关键,瑞典诺贝尔公司的研究认为],理想的延迟时间应该是在后爆破起爆之前必须保证先爆岩体已经向前移动了1/3倍抵抗线距离.此时的延迟时间,与先爆破炮孔的底盘抵抗线成正比,即At===走?W,式中:k为系数(ms?1TI),在硬岩中取1O,在软岩中取30,一般情况下取15;w为先爆破炮孔的底盘抵抗线,m.根据公式计算毫秒延时时间间隔为30ms,也就是说每段别的毫秒延时间隔下限为3Oms.(2)起爆网路.主炮孔采用孔内,孔外延时起爆,孔内为MS8段,排间用MS5段,孔间用MS3段.为保证网路传爆的可靠性,排间,孔间接力结点均采用双发雷管并联,孔内起爆雷管也采用双发雷管并联.起爆段数可根据实际需要而定,在临近边坡和高压线塔基附近采取单孔延时.4爆破安全设计及安全技术措施4.1一次齐发起爆药量计算本次爆破根据电力部门设计标准,铁塔可抗6级烈度地震,相对的爆破振动安全速度最大为13cm/s,经充分论证并参考相关工程实例,考虑到此设施为重点,因此确定最大允许振动速度采用7cm/sE引. 为了确定安全振动一次齐发起爆药量,进行了施工前的爆破试验,对爆破产生的振动进行爆破振动观测,利用萨道夫斯基公式;72一K(R/Q+)～陈三木等:高压线下石质路堑开挖控制爆破施工实践?39?式中:R为爆区与构筑物之间的距离,1TI;为允许最大振速,cm/s;K和为衰减系数,通过观测结果的回归分析,得到现场地质条件下地震波的衰减规律为一155.2(R/Q~)?韶,建立了振速,最大单响药量与测点距离3者间的相互关系,可为爆破设计施工药量控制计算提供参考.如以不同安全允许振动速度为标准,最大单响药量控制标准如表1所示.表1药量控制标准Table1Controlstandardsofexplosive1oadinge距爆源距离R/m按衰减公式计算最大单响药量/kg采用允许最大一7.Ocm/s口一3.0cm/s口一2.0cm/s单响药量/kg62(铁塔)767159752004.2飞石安全距离计算个别飞石飞散距离是确定爆破安全警戒距离的主要依据,飞石距离可按以下经验公式估算]:S一100K?Ky3/w.,式中:S为个别飞石的飞散距离,rll;K为深孔密集(邻近)程度系数,取0.5;K为炸药爆能与抵抗线相关系数,取0.9;7为孔深半径,ClTI;W为第1排炮孔的最小抵抗线,In.由经验公式估算个别飞石的飞散距离约为1521TI.根据《爆破安全规程》的有关规定,深孔爆破的最小安全距离为200rrl,估算结果小于规定值,应取规定值作 为安全距离.因此,本次爆破对个别飞石的安全警戒半径为200m.5结语本工程经过十几次爆破,圆满完成了超高压线下的爆破施工任务.路基边坡稳定,坡面平整;爆碴松散,爆堆分布良好,破碎均匀,未发现明显飞石.爆破振动监测结果表明,振动效应完全控制在安全允许的范围内.本次爆破效果表明,本工程根据地形特点和环境要求选择的爆破方案合理有效.在复杂环境下石质路堑开挖中,采用毫秒延时爆破技术,实现单孔延时,结合中深孔控制爆破和预裂爆破技术,按照宽间距小排距的布孔原则,用填塞长度最后控制装药量的设计方法,是科学合理的,可以达到减小振动,稳定边坡,控制块度,提高边坡质量,控制飞石,可供类似的路堑爆破设计和施工借鉴.参考文献:[1]顾毅成,史雅语,金骥良.工程爆破安全FM].合肥:中国科学技术大学出版社,2009.[23丁邦勤.超高压线下石方深孑L控制爆破设计与施工EJ].爆破,2002(1):24—25.[33中华人民共和国标准.爆破安全规程(GB6722—2003)Es].北京:中国标准出版社,2004.[4]王旭光.爆破手册[M].北京:冶金工业出版社,2010.[53侯卫红,王景春,陈进杰.复杂环境下扩堑爆破及安全防护技术[J].工程爆破,2007,13(3):38—41.[63林学圣.土石爆破[M].南京:工程兵工程学院,1995.(上接第90页)(83张杰,杨荣杰,刘云飞,等.硝酸铵喷雾干燥表面改性 EJ].推进技术,2002,23(6):521—524.[93张杰,邹彦文.相稳定硝酸铵及其混合物的热分解EJ].含能材料,2005,32(6):l一4.[10]亓希国,汪旭光,夏柏如.利用DSC曲线表征添加剂对防爆硝酸铵晶变的影响[J].爆破器材,2005,34(2):1—3.[11]王光龙,许秀成.硝酸铵热稳定性的研究.郑州大学学报(工学版)[J],2003,24(1):47—50.[12]SimoesPN,PedrosoLM,PortugalAA,eta1.StudyoftheDecompositionofPhaseStabilizedAmmoniumNi—trate(PSAN)bySimultaneousThermalAnalysis:De—terminationofKineticParameters[J].ThermochimicaActa,1998,319:55—65.[13]云主惠,夏泽平.硝酸铵的防潮与防结块[J].爆破器材,l988,2(3):5—11.[14]包昌火.国外硝铵炸药的防潮与防结块的概况EJ].爆破材料,1965(2):39—43.[153胡炳成,刘祖亮,吕春绪,等.影响膨化硝酸铵性能的因素rJ].爆破器材,2002,3(2):16—17.