高速路段石方控制爆破及防护方案设计

高速路段石方控制爆破及防护方案设计目录第一章工程概况 (1)第二章爆破方案的选择与确定 (4)2.1 设计依据 (4)2.2 爆破方案的选择与确定 (4)第三章钻爆参数的设计与计算 (6)3.1 浅眼爆破 (6)3.2 深孔爆破 (11)第四章施工组织设计 (17)4.1 爆破组织 (17)4.2 施工前的准备工作 (17)4.3 施工方法 (18)4.4 主要机械设备和人员劳动力配置 (23)4.5 爆破器材用量及其管理 (23)第五章施工安全质量措施 (25)5.1 安全管理组织体系 (25)5.2 安全管理方法、措施 (26)5.3 关键工序质量控制措施 (31)5.4 安全技术与防护措施 (33)第六章环境保护和文明施工 (37)6.1 文明施工措施 (37)6.2 环境保护措施 (37)第七章减震措施 (39)第八章安全可靠性评估 (42)8.1 设计方法 (42)8.2 设计参数 (42)8.3 工程安全性评估 (42)附图 (44)第一章工程概况拟建大悟南枢纽互通位于湖北广水市杨寨乡，里程范围为K3+000～K4+956，主要构筑物为：大悟南主线K2+999.68桥，大悟南主线K3+213桥，大悟南匝FK0+329.36桥，大悟南枢纽互通匝FK0+303.7桥，大悟南匝GK1+008桥，大悟南匝GK1+210.9桥。

根据湖北省交通规划设计院提供的地质勘察报告，工程施工区属于丘陵地貌呈平缓过渡，地势开阔，稍有起伏，坡度一般5°～20°左右，相对高度一般小于30m。

隆起处一般为低矮的残丘，顶部基岩一般埋藏较浅，基岩较多出露，覆盖层较薄，多为风化严重的残坡地积堆积物，低凹处堆积较厚的冲洪积物，多为黏性土，局部水塘沟渠和水田等处有薄层软土分布。

桥区位于桐柏山—大别山造山带经燕山早期岩浆垫托造山作用之后，在燕山晚期伸展构造背景下发育起来的晚白垩世红盆——李店盆地构造区。

出露基岩为白垩系上统砂岩。

桥址区出露、揭露的地层主要为第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）及白垩系公安寨组砾岩地层(K2)，按地层时代、成因和风化程度及其物理力学性质，将各层工程地质特征描述如下：①-1 粉质粘土（Q4el+dl）：黄褐色，层厚0.5～6.5m，含少量铁锰氧化物及高岭土，其中0～0.15m为耕植土，含少量植物根茎，局部含石英砂，碎石等分布，该层分布于整个互通段。

②-1 全风化砂岩、砾岩（K2）：红色，层厚0.6～4.6m，结构已破坏，仅外观保持原岩状，岩体在钻进中成岩粉状，仅保持矿物成分，主要矿物成分为石英砂。

③-2 强风化砂岩、砾岩（K2）：紫红色，层厚1.7～6.6m，沙质结构，层状构造，泥质胶结，机械破碎，岩芯多呈块状。

④-3 中风化砂岩、砾岩（K2）：红褐色，层厚15.4～26m，岩芯完整，层理清晰，岩体呈短柱状、长柱状，分别占20%和60%，砾石含量40%～60%左右，钙质胶结，主要矿物成分石英、长石等，取芯率85%，RQD=75%。

施工区地表水不发育，地下水主要为上覆地层滞水和基岩裂隙水，接受大气降水和第四系松散孔隙水下渗补给，水量较贫乏。

该区域构造不甚发育，地震基本烈度小于Ⅵ度。

该合同段与京珠高速互通，并且距爆破开挖区约60m处有多栋民房。

爆破开挖施工时，为了保证京珠高速公路的正常运营和使用以及民房的安全，必须采用控制爆破的方法进行开挖。

参见图1。

高速01合同段石方控制爆破及防护方案设计第二章爆破方案的选择与确定2.1 设计依据本爆破设计主要依据以下规程、规范进行：（1）《爆破安全规程》（GB6722-2003）；（2）《爆破作业人员安全技术考核标准》（GB53-93）；（3）《中华人民共和国安全生产法》，2002.11；（4）《爆破工程施工安全技术标准实用手册》，安徽文化音像出版社，2004；（5）《民用爆破器材工程设计安全规范》（GB50089-2007）；（6）《安全色》(GB2893-2001)；（7）《安全标志及其使用导则》（GB2894-2008）；（8）《工业企业厂内铁路、道路运输安全规程》（GB4378-94）。

同时，设计还参考了湖北省交通规划设计院完成的《麻城至竹溪高速公路大悟至随州段第01合同段大悟南枢纽互通工程地质勘察说明书》、《麻城至竹溪高速公路大悟至随州段第01合同段大悟南枢纽互通纵断面图》以及《麻城至竹溪高速公路大悟至随州段第01合同段大悟南枢纽互通工程地质平面图》。

2.2 爆破方案的选择与确定选择如下所述的爆破方案：（1）由于爆破区域开挖深度0～20.5m不等，选择采用人工开挖、浅眼和深孔相结合的爆破施工方案，即：首先用人工和风镐开挖浅部麻竹高速01合同段石方控制爆破及防护方案设计节理裂隙发育、风化程度较高的岩层（厚约 1.0～2.5m），然后采用浅眼和深孔相结合的爆破方法开挖其下部中等风化的硬质岩体（开挖高度为2.0～18.0m），参见图2。

图2 开挖区域划分示意图（2）对于挖深＜3m的地段，采用风钻钻孔，进行浅眼爆破，对于挖深≥3m的地段，采用潜孔钻钻孔，进行深孔爆破。

详见附图。

（3）视路槽拉通后的岩质完整性，必要时采用光面爆破以确保边坡平整和稳定。

（4）为防止整理路槽时放小炮产生飞石，应适度进行超爆，然后回填至设计标高。

高速01合同段石方控制爆破及防护方案设计第三章 钻爆参数的设计与计算3.1 浅眼爆破3.1.1 钻眼参数钻眼工作采用风钻进行。

（1）炮眼直径（D ）根据施工单位的设备情况，炮眼直径取：D = 40mm 。

（2）炮眼深度（L ）根据分层开挖的层厚以及机械设备的能力，炮眼深度取：L = 2m 。

（3）眼排距（a 、b ）根据现场的地质条件和施工设备情况，炮眼间距取：a = 1.2m ；炮眼排距取：b = 1.0m 。

3.1.2 爆破参数（1）最小抵抗线（W ）本工程采用松动爆破，抵抗线不宜过大，因此，最小抵抗线取：W = 1.0m 。

（2）爆破作用指数（n ）根据爆破作用原理，并参见图3，爆破作用指数用下式表示：Wr n （1） 式中，r 为爆破漏斗底圆半径，m ；W 为最小抵抗线，m 。

图3 爆破漏斗示意图松动爆破的爆破作用指数为0 < n < 0.75，取：n = 0.70。

（3）标准单位炸药消耗量（q）单位炸药消耗量是指爆破单位体积岩石所需要的炸药量，取决于岩石的类型。

本工程爆区内的岩石为中、强风化砂岩、砾岩，参考国内外爆破的经验数据，综合确定本工程浅眼爆破的单位炸药消耗量：q = 0.4 kg/m3。

实际施工时视具体情况进行适当调整。

（4）单眼装药量（Q）单眼装药量按下式计算：⋅Q⋅=（2）⋅aqHb式中，q为单位炸药消耗量，kg/m3；a为炮孔孔距，m；b为炮孔排距，m；H为炮孔深度，m；因此，浅孔爆破的单眼装药量为：0.4 × 1.2 × 1 × 2 = 0.96 kg为了便于装药，取单眼装药量为1.05kg。

（5）装药结构采用乳化炸药进行爆破，每节炸药重150g，长20cm。

实际装药时，采取孔底装药，每孔装7节，孔口部位采用纸团和黄泥堵塞，堵塞长度为60cm，如图4所示。

导爆管图4 浅眼爆破装药结构示意图（6）炮眼布置方式根据爆区的工作条件，炮眼布置采取三角形布眼，眼距 1.2m，排距1.0m，如图5所示。

爆破方向图5 炮眼布置示意图（7）起爆方式采用毫秒微差起爆，这种方法具有降低爆破地震效应、改善破碎质量、降低炸药单耗、减小后冲、爆堆集中等明显优点。

采用“V”字型起爆方式，如图6所示，图中数字代表导爆管的段别，起爆时差为50ms。

爆破方向图6 起爆方式示意图（8）爆破地震安全距离的确定本工程采用为松动爆破，炸药单耗低，空气冲击波对周围环境的影响不大，同样地，松动爆破理论上不产生飞石，因此，忽略不计空气冲击波和飞石对周围环境的影响。

爆破震动会对周围设施产生危害，应预计其危害程度，以便采取必要的防护措施。

爆破地震的安全距离采用M.A.萨道夫斯基公式计算：31max 1Q V K R s s α⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= （3） 式中，R S 为爆破地震的安全距离，m ；Q max 为最大单响药量，kg ；V S 为建筑物允许的震动速度，cm/s ；K 为与爆破地形、地质条件有关的系数；α为地震波衰减指数。

K 和α的取值见表1。

建筑物允许的震动速度见表2（爆破安全规程GB6722-2003）。

本工程爆区内的岩石为中、强风化砂岩和砾岩，根据表1，取K =250，α =1.8。

爆区距民房的距离为R S = 60m ，民房为一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物，由表2可知，其安全振动速度为2.3～2.8cm/s ，取最小值 2.3cm/s ，代入式（3）计算得到本工程浅眼爆破的最大单响药量为Q max = 87.27 kg 。

单眼装药量为1.05kg ，则每次同时起爆的炮眼数量不能超过83个。

因此，浅眼爆破施工时，只要每次同时起爆的炮眼数量不超过83个，爆破作业对民房就不会产生任何影响。

表1 爆区不同岩性的K 、α值表2 爆破振动安全允许标准（GB6722-2003）3.2 深孔爆破3.2.1 钻孔参数钻孔工作采用潜孔钻进行。

（1）炮孔直径（D）根据施工单位的设备情况，炮孔直径取：D = 90mm。

（2）炮孔深度（L）根据分层开挖的层厚以及机械设备的能力，炮孔深度取：L= 6m。

（3）眼排距（a、b）根据现场的地质条件和施工设备情况，炮眼间距取：a = 2.5m；炮眼排距取：b = 1.5m。

3.2.2 爆破参数（1）最小抵抗线（W）本工程采用松动爆破，抵抗线不宜过大，因此，最小抵抗线取：W = 1.5m。

（2）爆破作用指数（n）根据爆破作用原理，并参见图3，松动爆破的爆破作用指数为0 < n < 0.75，取：n = 0.70。

（3）标准单位炸药消耗量（q）单位炸药消耗量是指爆破单位体积岩石所需要的炸药量，取决于岩石的类型。

本工程爆区内的岩石为中、强风化砂岩、砾岩，参考国内外爆破的经验数据，综合确定本工程深孔爆破的单位炸药消耗量：q = 0.35 kg/m3。

实际施工时视具体情况进行适当调整。

（4）单孔装药量（Q）单孔装药量按下式计算：⋅=（4）⋅Q⋅qbHa式中，q为单位炸药消耗量，kg/m3；a为炮孔孔距，m；b为炮孔排距，m；H为炮孔深度，m；因此，深孔爆破的单孔装药量为：0.35 ×2.5 ×2.0 ×6 = 10.5 kg（5）装药结构对于本工程深孔爆破，起爆药包的加工采用如下方法：将导爆管直接绑扎在起爆药包上，接着将其送入孔内，然后将散装炸药倒入，如图7所示。

导爆管起爆药包雷管图7 起爆药包示意图为了改善爆破破碎效果，本工程拟采用分段装药，装填结构如图8所示。