基于土石方爆破施工技术的应用分析

基于土石方爆破施工技术的应用分析

王金勇

中国水利水电第九工程局有限公司  贵州  贵阳550081

摘要：新时期我国经济社会发展速度的加快，对各类工程建设产生了积极的影响。在土石方爆破工程施工过程中，为了确保与之相关的安全技术应用有效性，则需要对其管理方面进行深入思考，并将具体的研究工作落实到位予以应对。基于此，本文将分以下几部分对土石方爆破工程施工技术管理进行系统阐述，首先对土石方爆破施工进行了简要概述，其次对复杂环境下土石方爆破技术与实施要点进行了详细分析，最后结合实际案例，对邻近既有线路基控制爆破施工技术在新建铁路工程中的应用进行了深入研究，对水压爆破技术在XX高速铁路隧道施工中的应用进行了全面剖析，希望能为相关同行业者提供有效参考依据。

关键词：土石方；爆破施工技术；具体应用

前言：随着现代经济的发展，人们生活需求的不断增长，社会经济发展对于铁路的需求日益增强，所以铁路工程建设量越来越大，但是基于投资成本与建设效率的考虑下，新建铁路与旧线改造施工被广泛运用到了铁路工程建设中，所以控制爆破施工技术成为新建铁路工程中的重要环节，通过控制爆破施工技术的应用可以有效控制爆破后产生的飞石、滚石造成的安全隐患，这既是施工效率的重要保障，也是提升施工安全的重要基础。

1土石方爆破施工

为了使土石方爆破工程施工作业开展能够达到预期效果，逐渐实现其施工目标，则需了解与之相关内容。重视施工安全技术的应用及科学管理，有利于降低土石方爆破工程施工中的安全问题发生率，避免影响作业人员的人身安全，并达到安全技术利用价值最大化的目的。将良好的管理理念渗透到施工安全技术科学管理中，落实好针对性强的管理工作，可使土石方爆破工程施工更加安全、高效，充分发挥安全技术的应用优势，拓宽其管理工作思路。

2复杂环境下土石方爆破技术与实施要点

2.1爆破安全设计

2.1.1特殊部位爆破

此次爆破周围建筑物以砖混及框架结构为主，距离较近处宜采用逐孔起爆方式，少药量起爆，加覆盖以控制震动及飞石的危害。本次爆破遂采用孔外低段位（MS3），孔内高段位（MS9和MS10），若经实际监测，爆破震动速率可能对建（构）筑物造成影响时，在爆区靠近建（构）筑物一侧钻减振孔，炮孔直径Ф70mm，减振孔孔距0.5米、排距0.4米，钻双排孔减振，同时采用毫秒延期电雷管严格按照计算药量控制一次齐爆药量进行逐孔起爆。

2.1.2爆破震动控制

此次爆破设计，爆破震动速度控制在V=2.0cm/s以内，根据设计，爆区内全部采用浅孔松动爆破的方法；在接近标高处采用小孔径爆破，确保标高处基面不受破坏，其余可采取大孔径爆破。本工程全区域内最大一次齐爆药量不得超过36kg，全区域内一次最大起爆药量为118kg。爆破时临空面必须朝向爆区内部，严禁朝向需保护物方向。严格根据不同的安全距离来确定一次齐爆装药量，全区域内爆破振动完全能够控制在设计的2.0cm/s范围内，确保对周围建（构）筑物及需保护设施的影响控制在安全允许范围之内。

2.2爆破施工工艺

2.2.1平整工作

面视覆盖层挖装情况，在挖装工程中尽量做到场地平整，局部可适当保留强风化岩。台阶宽度以满足钻机安全作业、移动自如，并能按设计方向钻凿炮孔。

2.2.2孔位放线

根据设计要求，从台阶边缘开始布孔，为确保钻机安全作业，边孔与台阶边缘要保留一定距离，炮孔要避免布置在松动、节理发育或岩性变化大的岩面上。如追到这些情况时，可以调整孔位。调整孔位时要注意抵抗线、排距和孔距之间的相互关系并做好孔位记录。

2.2.3钻孔采用机械钻孔

钻孔要严格按照设计要求，掌握“孔深、方向和倾斜角度”三大要素。视工作面情况从台阶边缘开始，先钻边、角孔，后钻中部孔。钻机移位时，要保护成孔和孔位标记。钻孔结束后应及时将岩粉吹除干净，并用装有岩粉的编织袋将孔口封盖好，防止杂物掉入，保证炮孔设计深度。

2.2.4孔位检查

装药之前，要对各个孔的深度和孔壁进行检查。孔深用绳测，系上重锤测量；孔壁检查用长炮棍插入孔内检查。检查测量时一定要做好反映炮孔实际情况的记录。

2.2.5装药

装药为纯手工操作，装药结构采用连续柱状装药结构。装药时每个药包一定要装到设计位置，严防药包在孔内卡住。当炮孔中有水时，应将孔内积水用高压风尽量吹干净，或采用乳化炸药，同时做好装药记录。

2.2.6堵塞

逐孔起爆必须保证堵塞质量，以免造成爆炸气体往上逸出而影响爆破效果和产生飞石。堵塞材料首先选用钻孔时吹出的石屑粉末，其次再选用细砂土或粘土。堵塞过程一定要注意保护孔内的塑料导爆管并做好堵塞记录。

2.2.7网路连接

按爆破网路设计要求，将塑料导爆管、传爆元件和非电毫秒延期雷管捆扎联接。联接时，要求每个接头必须联接牢固。导爆管末梢的余留长度应不小于150mm。敷设导爆管网路时，不得将导爆管拉细拉长、对这或打结，导爆管在孔内不得有接头。

2.2.8安全警戒

爆破器材运到工作面时就应设置警戒，警戒人员封锁爆区，检查进出施工现场人员的标志和随身携带的物品。在装药、堵塞、联接结束，并经过仔细检查确认正确无误后，所有人员和设备都应撤离工作现场至安全地点，并将警戒范围扩大到设计规定的范围。各警戒点及起爆站，应通过无线对讲机向指挥台汇报情况，指挥台将按照安民告示规定的信号发布预告，准备起爆及解除警戒信号，相关人员应做好各自安全警戒的记录。爆破区域环境与警戒布设应重点确保民房周围人员等安全。

2.2.9击发

起爆一般情况下采用瞬发电雷管或导爆管起爆器击发起爆法，此方法操作简单，起爆的时间更容易控制，并记录好击发起爆时的情况。起爆前，起爆器或起爆电源的钥匙由爆破员专人保管。

2.2.10爆破安全检查

起爆后，爆破员按规定的时间进入爆破场地进行检查，当发现危石、盲炮现象时，要及时处理。在上述情况未处理之前，应在现场设置危险警戒标志，并派专人警戒。只有经反复检查，确认安全后，方可解除警戒，并做好爆破后安全检查的情况记录。

2.3实施关键点

2.3.1落实好施工前的准备工作

在实施土石方爆破工程施工计划的过程中，为了避免给其中埋下安全隐患，则需要将这方面施工前的准备工作落实到位。组建好由技术员、爆破员、安全员和仓管员等人员共同组成的爆破施工队伍，合理设置相应的作业流程，落实好技术交底工作，充分发挥组织机构的专业优势，使得土石方爆破工程后续的施工作业能够顺利进行，细化与之相关的准备工作内容。充分了解工程所在区域的环境状况，选择好具备爆破作业资质的单位，给予土石方爆破工程施工安全更多的专业支持，逐渐实现其施工目标，丰富施工安全技术.管理中所需的参考信息。

2.3.2明确安全技术管理重点

在土石方爆破工程建设与发展过程中，为了使与之相关的安全技术管理效果更加显著，完成好与之相关的管理工作计划。施工现场作业人员需要规范钻孔及装药过程中的操作行为，对土石方爆破过程中的孔间距、排间距是否合理进行充分考虑，并在操作规程的指导下，完成好装药作业，使得爆破作业安全技术管理效果更加明显，降低作业现场安全事故发生的概率。由于土石方爆破工程施工中涉及了连网及覆盖等工序，与起爆过程、防治“飞石”危害等方面有关，因此，需要作业人员在数码电子雷管起爆网络运行及现场覆盖中规范自身的操作行为，避免影响工程施工安全性，给予其安全技术管理效果增强及目标实现等更多保障。

2.3.3完善管理制度并实施到位

通过对土石方爆破工程所在区域实际情况及安全技术科学应用的综合考虑，可从制度层面入手，为施工安全技术管理效果增强及思路拓宽等提供科学保障。合理运用精细化管理及创新理念，逐渐完善岗位责任制、安全生产责任制、进出施工现场人员清点制度、安全教育与培训制度、考勤制度、考核制度、奖惩制度等，并将它们执行到位，促使土石方爆破工程施工中的安全技术应用过程能够处于可控状态，高效地完成相应的管理工作，更好地体现出管理制度的潜在应用价值。重视岗位责任制和安全生产责任制的建立与完善，能够使安全技术管理人员的职责范围更加明确，也能规范施工人员的操作行为，确保土石方爆破工程施工中的安全状况良好性，实现对其安全技术管理制度的科学应用。

2.3.4注重安全警示及警戒

土石方爆破工程施工计划实施中具有一定的危险性，可能会对误入施工现场的人员产生潜在威胁。针对这种情况，需要施工单位及管理人员给予现场安全警示及警戒更多的考虑，避免引发安全技术应用问题。将安全警示标语设置在爆破施工区域，并在土石方爆破工程施工前发出相应的通告，防止外来人员误入施工现场，确保安全技术管理状况良好性。当土石方爆破施工前的各项准备工作完成后，需要确定好警戒位置，及时发出警报，满足规定要求后方可实施引爆操作，使得安全技术管理中能够得到必要的专业支持，拓宽土石方爆破工程高效施工思路。

2.3.5加大施工后的安全检查力度

施工单位及管理人员应在土石方爆破工程施工作业完成后，落实好安全检查工作，不断加大其检查力度，使得该工程作业现场可能存在的安全隐患能够得到及时消除。当土石方引爆作业完成后,经过一定的时间，需要作业人员对爆破点是否安全进行全面检查，防止留下“盲炮”。建立好切实可行的安全检查机制并执行到位，实施好土石方爆破工程施工现场的检查工作计划,确认安全后方可解除警戒信号，使得施工安全技术管理水平能够保持在更高的层面上。

3邻近既有线路基控制爆破施工技术在新建铁路工程中的应用

3.1工程概况

某新建铁路项目A施工里程为DK243+94-DK244+973，对应既有铁路B总里程为K1263+342-K1264+369，全长1027m，新建项目A本段线路与既有B铁路线并行，边坡开挖线距为B右侧最小距离20m，并且在DK244+320处下面有新建高速公路。本段路基土质结构为风化泥质砂岩，并且局部存在砾砂岩及砾岩，平均层厚为2-4m，路基开挖必须采用爆破施工。

3.2路基爆破施工流程及措施

3.2.1路基爆破施工流程

新建铁路工程中邻近既有线路基控制爆破施工流程：如图1。

图1新建铁路工程中邻近既有线路基控制爆破施工流程

3.2.2路基控制爆破施工难点及措施

以本工程为例，路基爆破周围环境复杂，属于邻近既有线路基爆破，所以在爆破施工过程中不仅要合理规划施工方案，而且要严格控制好爆破飞石与震动，针对本工程难点结合实际施工情况，建议在爆破施工过程中采取以下措施：（1）邻近既有线路基控制爆破施工采用多孔微差爆破技术。（2）合理调整爆破临空的方向，以此降低爆破飞石对周围环境与设施的影响。（3）采用松动爆破来降低爆破震动的影响。（4）按照相关施工规范，对于爆破周围设施、建筑物等做好防护工作，同时通过架设防护排架来降低爆破对周围的影响。（5）爆破30m范围内如果有高压电输电设备，则需合理调整施工技术与方案，可由破碎机破碎开挖代替爆破施工。

3.2.3邻近既有线路基控制爆破施工方案

为了有效降低爆破施工对周围既有建筑物、设施等的影响，通过利用控制爆破施工技术加强对飞石与震动的影响，所以本工程中主要采用深孔松动爆破技术与潜孔爆破技术展开施工，实际爆破施工中要坚持自上而下、自左而右台阶式施工原则，同时由于本段施工防范内有高压输电设备，还要借助破碎机完成路基开挖。具体而言：（1）在高压输电设备30m范围内，采用破碎机进行破碎开挖，在高压输电设备30-40m的范围内采用深孔爆破施工技术，这样既可以提高施工效率，也降低了爆破施工对输电设备的影响；在高压输电设备50m之外的范围内则采用潜孔爆破施工技术。需注意的是，任何爆破施工技术的应用都要注重爆破药量的控制。（2）在开展爆破施工前，在路基50m以外的区域进行试爆，以此检验爆破效果和相关参数的准确性，并且预估爆破对周围环境的实际影响，这样才能切实控制好爆破施工。（3）根据施工现场实际情况合理设置减震孔，可以有效降低爆破对周围的震动影响。（4）合理规划施工现场，借助施工场地地形尽可能创造多个临空面，以此降低爆破施工对周围环境的影响，提升飞石的控制效果，对于周围设施与建筑物起到更好的保护作用。（5）邻近既有线路基控制爆破施工必须严格按照《爆破安全规程（GB6722—2014）》中的相关规定进行施工，其中安全允许震速取3.0cm/s，同时本工程设计中采用安全震速和最大单响药量计算公式进行计算，进而保证施工符合设计与规范要求。（6）爆破飞石安全距离校核。由于本工程建设所在地的特殊性，需要对爆破飞石进行严格控制，所以此项工作成为本工程的重点与难点。在实际爆破过程中，通过利用瑞典经验公式进行校验发现，有极个别飞石的最大飞行距离会对周边被保护对象造成危害，因此必须采取具有针对性的控制措施。此外，在对周围事物与设施完成防护设置后，爆破区域内的相关人员应该按照设计要求及时撤离至安全地点进行躲避。

3.3邻近既有线路基控制爆破施工控制要点

3.3.1邻近既有线路爆破安全防护

为了确保邻近既有线路基控制爆破施工的安全性，爆破施工中要注重采取以下几方面安全防护措施：（1）按照施工设计要求与爆破施工规范合理控制最大单次爆破药量及规模，所以实际开挖过程中要结合施工中爆破区离开保护的距离来控制爆破药量，并且控制好爆破规模，以此实现对爆破飞石与震动的控制。（2）结合工程施工场地地形，创造良好的临空面，在爆破施工前做好现场的清理工作，进而为爆破施工构建良好的施工环境，有效降低爆破施工的震动危害。（3）如施工范围内有高压输电设备、线缆塔等设施与建筑时，必要时可以采用破碎机械进行开挖施工，或者在施工过程中通过设置减震炮孔来降低爆破震动的影响。（4）通过采用微差爆破方式来降低飞石或者爆破震动的影响。

3.3.2合理设置爆破监控装置

在爆破施工前，根据施工设计以及施工规范在爆破区域周边边坡防护栅栏或者隔离桩上方设置至少2台以上的监控装置，其主要功能是监测爆破施工中震速是否在合理的控制范围内；而且在获取到监测数据后会及时传输至施工现场指挥部，由专业技术人员与监理工程师确认后进行存单备查。此外，在爆破施工前，沿邻近铁路线的防护栅栏外侧2m左右的距离埋设沉降监测标，需要注意的是，沉降监测标的埋设要覆盖整个爆破区间段内，并且每个沉降监测标之间的距离保持在10m，沉降标按顺序统一编号，在每次的爆破施工前后进行实时监测，在完成所有数据的采集后上报施工指挥部与监理工程师，由他们确认签字后存档备查。如果在实际监测中发现数据异常或者数据差异较大时应及时停止施工，并且对施工方案进行合理调整。

3.3.3加强对爆破飞石的控制

上文中针对爆破飞石的安全校验中发现，在爆破施工中还会存在极个别飞石对周围事物与设施造成危害。因此，在实际施工中要加强对爆破飞石的控制，以此保证爆破的安全性，保证施工有序开展。在具体施工中可以通过以下措施来加强控制：（1）以设计为指导，以施工现场实际情况为基础，科学合理选择装药结构、爆破参数以及起爆时间。在爆破施工中产生飞石的主要部位为前排临空面与后面各排的空口部位，如果合理选择装药结构与爆破参数即可降低飞石的初始抛掷速度，同时控制好每次爆破排数也是有效控制爆破飞石的重要措施。（2）在爆破施工前，先通过测量坡顶线与坡底获取最小抵抗线数据。如果数据过小，那么就要对爆破倾角进行调整；如果数据过大，可以采用打岩根或者台阶底部补孔的方式来处理根底，实现对爆破飞石的有效控制。（3）加强对填塞质量的控制。控制好填塞质量可以有效防止卡孔现象的发生，同时通过加长堵塞长度也是加强爆破飞石控制的重要措施。但是，在这个施工环节中，填塞前必须要由专业技术人员与现场监理确认与验收炮孔装药量后方可进行。（4）针对爆破后施工现场出现的大块孤石需要利用破碎机械或者松动爆破进行二次破碎处理。（5）科学合理地搭设防护屏障。针对邻近线路中的高压输电设备、电缆线路以及铁路沿线，可以在爆破区之间搭设高度为5m的护排架，护排架搭设中平行于邻近天路线，并且与保护设施的间隔距离要超过2m。防护排架的搭设采用混凝土独立基础，防护排架横竖撑杆均采用φ50钢管搭设，同时在防护排架迎爆面两侧拉设防倾缆绳，以此提升防护排架的稳定性，更好地发挥其重要的防护作用，防护排架搭设方式如图2所示。

图2防护排架搭设(单位：cm)

（6）结合施工现场实际环境与情况，科学地制定切实可行的应急预案，以保证一旦出现意外事件能够迅速反应，尽可能降低损失

目前，本工程该路段爆破施工已经全部完成，通过对现场相关数据的对比分析后，发现爆破施工并未对邻近铁路线造成影响。由此可见，上述施工方案既可以有效保证新建铁路的施工有序进行，还能降低施工成本，提高施工质量。所以，可以为邻近既有线路基控制爆破施工提供参考依据。

4水压爆破技术在XX高速铁路隧道施工中的应用

水压爆破施工的优点在于：首先，水压爆破技术产生的粉尘少，有利于作业人员的身心健康。其次，水压爆破技术产生的水雾大大降低粉尘量，减少通风排尘时间，提高工作效率，加快施工进度。最后，减少炸药用量，节约成本。

4.1工程概况

高速铁路第六标段为跨瓦日铁路特大桥桥头至钢城站段，起止里程为D1K97+446.006-DK117+910，线路全长20463.994m，包含桥梁9座/10184.812m，隧道2座/4008m，路基6271.182m，框架涵15座，框架桥2座，CRTSⅢ型板式无砟道床20429m，站场1处（钢城站）。全线共有隧道2座，总长4008m：其中Ⅱ、Ⅲ级围岩2660m，约占全长30.4%；Ⅳ级围岩4130m，约占全长47.2%；Ⅴ围岩1725m，约占全长19.71%；明洞238m，约占全长2.7%。Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面开挖，断面方128m3-144m3；Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，架设格栅钢架、喷射混凝土支护，断面方148m3；Ⅴ围岩采用三台阶法加临时横撑法开挖，架设型钢钢架、喷射混凝土支护，断面方152m3-155m3（隧道内轮廓详见图3）。

图3隧道内轮廓

4.2水压爆破技术施工工艺控制要点

4.2.1水压爆破施工工艺流程图

水压爆破施工工艺流程详见图4。

图4水压爆破施工工艺流程

4.2.2水压爆破技术要点

4.2.2.1暗洞爆破开挖暗洞施工

Ⅱ级、Ⅲ级围岩采用全断面法施工，隧底以上部分按照设计轮廓一次爆破成形；Ⅳ级围岩采用台阶法施工，每循环开挖进尺不大于2榀钢架间距；Ⅴ级围岩采用三台阶加临时横撑法施工，上台阶没循环开挖支护不宜大于1榀钢架间距，边墙每循环开挖支护进尺不宜大于2榀钢架间距。施工期间应加强施工地质工作结合超前地质预报和地质勘查，查明地下水状况，细化设计，规范组织施工。采用三臂凿岩台车进行钻眼，人工安装砂浆锚杆并进行锚固注浆，采用湿喷机进行喷设混凝土进行初期支护。隧道施工时应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则，软弱围岩开挖前先施作超前支护，增加围岩自稳能力，采用机械配合人工开挖，施工中以超前地质预报为先导，分析前方岩石的“动态特征”，及时了解岩石的变化情况，用于指导现场施工。

4.2.2.2装药结构

水压爆破在炮眼布置、炮眼深度、炮眼数量、起爆顺序和时间间隔与普通爆破基本相同，不同之处在于多装了水袋，减少了装药量。将提前加工好的水袋、炮泥，以及炸药按照设计的装药结构依次装入炮眼中，用炮泥堵塞如图5-6。

图5一般炮孔装药结构示意图

图6水压爆破炮孔装药结构示意图

4.2.2.3水袋制作要点

水压爆破采用水平炮眼，为了方便装填水袋，采用长20cm，直径3.5cm，厚度为0.8mm的水袋。采用YH-8040水压爆破塑袋封口机进行封口，合格的水袋坚实挺拔，封口严密，不渗水，便于装填。

4.2.2.4炮泥制作要点

水压爆破使用的炮泥主要材料为土和砂，加水经炮泥机搅拌后制作而成，结合以往经验，济莱高铁选取的配比未黏土：砂：水=0.75：0.11：0.14。在加水搅拌之前，经5mm×5mm筛眼网筛选，不得有石块。炮泥表面光滑，应不软也不硬为宜。制作好的炮泥最好2个小时左右使用，以免时间长，失去水分。

4.3水压爆破技术在济莱高速铁路隧道施工中的具体运用要点

4.3.1隧道施工中的钻爆设计

隧道爆破的施工工艺参数能否得到科学确定，在根本上关系到高铁隧道爆破的整体处理效果。因此在钻爆设计的全过程中，技术人员针对钻爆设计参数必须要严格进行控制，至少需要限定在3m以内的炮眼深度范围。隧道施工技术人员针对开挖钻探爆破工作面的施工环节进行了严格控制，技术人员应当针对水压爆破尺寸进行综合性的评估判断，重点考虑岩体轮廓的开挖平整程度，以及不同爆破炮眼的间隔距离等因素，只有做到了综合判断隧道地质状况，才能给出精准与合理的围岩爆破参数。

4.3.2正确选择装药结构形式

装药结构形式直接关系到隧道爆破的总体施工效果，因此隧道施工人员针对炮眼分布位置、掏槽施工形式、炮眼深度与数量、起爆间隔的时间长度、炮眼起爆的操作实施顺序等关键因素都应当给予全面检测，充分确保隧道爆破环节中的装药结构形式满足安全标准要求。隧道施工人员对于水袋应当均匀填充在各个不同的起爆点位置，以便于实现隧道岩体爆破的最佳效果。隧道施工人员应当将炸药、水袋、雷管与炮泥填充在各个起爆点范围内，并且牢固连接于导绳索，确保实现围岩爆破最佳效果。

4.3.3严格控制爆破操作流程

在多数情况下，隧道爆破的操作实施流程重点应当包含隧道爆破设计、定位炮眼、清孔钻孔操作、炮泥炸药的安装操作、起爆过程、排险通风过程、隧道出渣过程等。提高爆破施工整体效果，增加施工安全性；水压爆破减少灰尘，提高效率，大大提高施工进度。

高铁隧道工程不能缺少爆破施工环节，水压爆破的操作实施方法具有降低爆破炸药使用量、消除隧洞内部污染、确保爆破石块体积均匀的重要实践价值。具体针对高铁隧道的爆破施工全面开展实践过程来讲，隧道施工人员必须要准确把握爆破操作流程，正确选择装药结构形式。同时，隧道爆破的施工操作人员对于自身安全应当给予密切重视，防止由于隧道爆破施工而导致隧道施工人员遭受健康安全利益损失。

结束语：

综上所述，在不同管理策略的支持下，有利于完成好土石方爆破工程施工计划，并使其安全技术处于良好的应用状态，满足工程施工风险科学应对要求。因此，未来在提升土石方爆破工程施工安全技术应用水平、优化其施工方式的过程中，应将切实有效的管理计划实施到位,促使工程实践中的施工安全技术应用质量更加可靠，丰富土石方爆破工程施工中的技术内涵。

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