杜步三號(hào)大橋?yàn)榍暹B高速公路關(guān)鍵控制工程，全橋所處地段地址情況復(fù)雜，多為堅(jiān)硬石質(zhì)巖層，K2180+680~K2180+790段路基及杜步3號(hào)大橋0號(hào)橋臺(tái)（K2180+790~ K2180+810原地面高于箱梁底面）為石質(zhì)地段地質(zhì)情況為：灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，開挖方量約為6500m3 。該段路線右側(cè)及清遠(yuǎn)端均為陡崖， 3號(hào)橋1號(hào) 墩位于前方陡崖下，離挖方處約40米，垂直高度約80米，臨時(shí)施工便道和施工隊(duì)工棚離該挖方約80米，垂直高度約100米。距爆源約100米垂直高度約110米的地方還有一居民村莊。
2 開挖方案的選擇
開挖方案的選擇必須充分考慮此次爆破施工的特點(diǎn)，本次爆破施工主要有如下特點(diǎn)：
2.1、由工程概況我們可以知道，此次施工的施工環(huán)境特別復(fù)雜，施工安全方面存在巨大挑戰(zhàn)，必須避免爆破作業(yè)過程中損壞已經(jīng)完成施工的一號(hào)墩墩身及正在進(jìn)行的掛籃施工、危及不遠(yuǎn)處的作業(yè)工人及村民和民房的生命財(cái)產(chǎn)安全，做到完無一失。一旦有失，將造成惡劣的社會(huì)影響及嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。因此施工安全性乃衡量施工方案可行性首要考慮的條件。
2.2、工期緊張，施工任務(wù)艱巨。按業(yè)主指令，杜步三號(hào)橋必須在2008年11月5日之前合攏，因此0號(hào)橋臺(tái)的施工進(jìn)度成為3號(hào)橋能否按時(shí)合攏的最為關(guān)鍵的一施工環(huán)節(jié)。
2.3、在保證施工安全和進(jìn)度的前提下，必須考慮施工成本。
如上所述，可以綜合考慮一下三種爆破方案：⑴、全部采用高臺(tái)階深孔毫秒微差松動(dòng)爆破。⑵、全部采用淺孔小臺(tái)階多段微差爆破。⑶、靜態(tài)爆破。⑷、定向爆破加大型挖掘機(jī)及鑿巖破碎機(jī)相結(jié)合混合開挖的方式。若只考慮施工進(jìn)度和施工成本，第一種施工方案無疑是最好的選擇，但是這種方案施工中產(chǎn)生的滾石飛石將造成災(zāi)難性后果，無法保障安全，而且會(huì)大量增加二次解小工作量。第二種方案是采用密鉆孔，少裝藥的方式將巖石徹底肢解粉碎。這種方案安全性極高，不會(huì)產(chǎn)生滾石及大塊飛石。這種爆破方法的弊端在于一次爆破量小，嚴(yán)重影響工期；就經(jīng)濟(jì)效益方面而言，鉆孔數(shù)量和耗藥量比常規(guī)小臺(tái)階淺空爆破大。靜爆開挖是80年代末90年代初新起的一種新型爆破開挖方式，廣泛用于大理石、花崗巖和玉石等貴重石材以及拆除各類混凝土道路、基礎(chǔ)、橋梁和港口碼頭等，在破碎過程中具有無震動(dòng)、無飛石、無噪聲和無毒污染等特點(diǎn)，具有極高的安全性。靜爆開挖的原理是：人工造孔后，在靜態(tài)膨脹劑的作用下使巖石脹裂、產(chǎn)生裂縫、碎落，再用大型挖掘機(jī)挖掘裝車運(yùn)走達(dá)到開挖目的。基本工序?yàn)闇y(cè)量放樣→布孔→拌藥裝藥→解小、裝運(yùn)。靜態(tài)爆破膨脹力最大可達(dá)到100Mpa以上；最大膨脹力出現(xiàn)最短時(shí)間可在10分鐘內(nèi)，反應(yīng)時(shí)間可在10分鐘至10小時(shí)之間任意調(diào)節(jié)。由此看來，靜態(tài)爆破無疑是一種很好的選擇，這種方案唯一的不足之處在于施工成本非常高，此爆破方法在桂柳高速S1合同段中曾經(jīng)使用過，當(dāng)時(shí)估算單價(jià)為222.53元每立方米。如果在此次爆破中采用該方案的話，估算單價(jià)在250元每立方米以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工程成本預(yù)算。當(dāng)這種方案一提出，馬上被否決。
在綜合必選幾種施工方案后，決定采用第四種施工方案：
采用定向爆破加大型挖掘機(jī)及鑿巖破碎機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行開挖，在充分考慮施工安全性、施工進(jìn)度及施工成本的前提下，爆破方案采用分區(qū)域高臺(tái)階深孔毫秒微差定向控制爆破和淺孔小臺(tái)階多段微差定向控制爆破相結(jié)合的方案。具體分區(qū)見3.2爆破方案。施工時(shí)先開挖出該段中間偏左（路線左側(cè)）部分，然后采用定向爆破使巖石往左側(cè)爆破（前方陡崖處使巖石往小樁號(hào)爆破），再利用大功率的挖掘機(jī)（2.5方）將爆破后兩側(cè)的碎石往左側(cè)已經(jīng)開挖出的區(qū)域鉤，再行運(yùn)走。對(duì)于大塊石塊，利用鑿巖破碎機(jī)先行打碎，然后裝運(yùn)。對(duì)前方和右側(cè)危險(xiǎn)區(qū)域的巖體采用淺孔小臺(tái)階多段微差定向控制爆破的方法使將巖石炸碎，使破碎巖石定向倒向后方及左側(cè)安全區(qū)域再裝運(yùn)。施工過程中應(yīng)在峭壁下方做好必要的防護(hù)措施，沿線及1#墩側(cè)設(shè)攔護(hù)帶，特別是在一號(hào)墩處，壘起高5米的沙袋墻，防止?jié)L落的石頭傷及施工人員及損壞1#墩墩身。
3 定向控制爆破
3.1爆破方案選擇的原則
爆破方案的選擇應(yīng)遵循以下原則：（1）爆破方案應(yīng)滿足爆區(qū)周邊環(huán)境特定條件的要求，施工過程安全可靠；（2）爆破方案應(yīng)滿足工程工期對(duì)爆破施工進(jìn)度的要求；（3）確保周圍被保護(hù)對(duì)象的安全。
3.2爆破方案的確定
3.2.1 根據(jù)《爆破安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定,該爆破工程對(duì)周圍建構(gòu)筑物所在地的質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和主振頻率,結(jié)合周圍環(huán)境情況和安全距離以及施工工期、施工成本、橋臺(tái)施工人員正常工作生活的需要,決定采用如下混合爆破方法：根據(jù)測(cè)量橫斷面圖，K2180+680~K2180+805開挖深度較大，其左側(cè)坡頂往右30米內(nèi)可采用高臺(tái)階深孔毫秒微差定向控制爆破。K2180+805~K2180+810全部及K2180+680~K2180~805右側(cè)8米的區(qū)域采用淺孔小臺(tái)階多段微差定向控制爆破的方法。
定向控制爆破就是要控制爆破方向、破壞范圍、碎塊飛散距離和地震波等。實(shí)現(xiàn)控制爆破的關(guān)鍵在于裝藥量的計(jì)算與炮孔位置的安排，以及有效的安全防護(hù)手段。施工過程中認(rèn)真做好安全防護(hù)、合理選擇爆破參數(shù),達(dá)到微震效果;做到巖石松動(dòng)而不飛散,開裂而不滑塌，同時(shí)要確保未爆巖石的整體穩(wěn)定性。
3.2.2 為保證左側(cè)山體邊坡的穩(wěn)定和美觀，應(yīng)先沿左側(cè)山體按設(shè)計(jì)的坡率進(jìn)行預(yù)裂爆破，使爆除體和左側(cè)山體先分離開來。
3.2.3 選用混合裝藥結(jié)構(gòu)，采用90~95%的硝銨炸藥和5~10%的巖石銨銻炸藥。
3.2.4 采用塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)組成微差起爆破網(wǎng)路，藥包內(nèi)選用高段別毫秒雷管、洞外網(wǎng)路用聯(lián)通管和較低段別的毫秒雷管聯(lián)結(jié)成微差起爆網(wǎng)路。
3.2.5 高臺(tái)階深孔毫秒微差定向控制爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備情況，選用直徑為76mm的中風(fēng)壓潛孔鉆鉆孔。此鉆機(jī)的鉆孔深度為22米，工地現(xiàn)有挖掘的安全工作高度12~15米，再從安全生產(chǎn)和實(shí)際地形角度考慮，確定生產(chǎn)臺(tái)階的高度為6~12米。采用傾角為60~75度的爆破梯段傾角。需開挖的巖石為灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r，查表可知其堅(jiān)固系數(shù)f為8~12，巖石密度為2.5~2.7噸每立方。其標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破單位耗藥量為1.7~1.95。本次爆破意在將所需爆除體炸得破碎，并定向往后方路基和左側(cè)山體坍塌，因此在計(jì)算單位耗藥量K時(shí)可采取比普通松動(dòng)爆破略大的系數(shù)，因此確定f(n)=0.35, K=0.35*1.7~1.95=0.6~0.68kg/m3。按照孔徑推算最小抵抗線為W=25~30d=25~30*0.076=1.9~2.3m,取2.0。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)裝藥集中度取l=4.0Kg/m。由此可以確定單空控制面積S=l/q=4/0.6=6.6m2,則空間距為a=S/W=6.6/3=2.2,排距b=w=2.0。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化空距a=2.0,b=1.8。填塞長(zhǎng)度: L1 = (0.8 ～ 1.2)w = 1.6～2.4m。一般情況下,當(dāng)L1 ≥W 時(shí),基本可以杜絕孔口飛石的產(chǎn)生,為減少堵塞段大塊的產(chǎn)出率,便于裝運(yùn)實(shí)施中采用L1 = W =2m。
3.2.6 淺孔小臺(tái)階多段微差定向控制爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。采用直徑為38mm的YT-20或YT-24手風(fēng)鉆鉆孔。堵塞長(zhǎng)度L=(20~30)d，L為0.76~1.2m。最小抵抗線W=25d=0.95m,取w=1m,孔距a=(15~30)d=0.57~1.14,取a=1m,取b=1.2。臺(tái)階高度H：采取分層爆破取H＝2.5~3m；孔深取2m。孔位標(biāo)定準(zhǔn)確,偏差不超過5cm ,孔傾斜度不超過3 % ,孔深誤差不超過5cm。巖石為灰?guī)r白云質(zhì)灰?guī)r，故炸藥單耗q=0.45~0.6kg/m3。取0.5kg/m3。單孔裝藥量。Q =q*a*w*h =1.25~1.5kg/m3。堵塞長(zhǎng)度不小于1.2米。
4 控爆施工注意事項(xiàng)
嚴(yán)格控制爆碴的破碎程序：要求爆破后的巖石達(dá)到“碎而不拋”、“松動(dòng)而不散”或“預(yù)裂無飛”的效果。嚴(yán)格控制爆破松動(dòng)范圍：要求施工放樣要準(zhǔn)確無誤，爆破后的斷面尺寸與設(shè)計(jì)尺寸相符。嚴(yán)格控制爆破四害：爆破地震波、空氣沖擊波、噪聲和飛石。
控制滾石：該控爆段山體上部存在危石，在施爆前，必須對(duì)其進(jìn)行加固或處理，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行爆破施工。
控制飛石：爆破飛石是炸藥爆炸后的多余能量對(duì)石頭產(chǎn)生作用的結(jié)果。為控制爆破飛石，在施工中主要采用取優(yōu)孔徑、孔深、孔數(shù)、孔距、排距和炸藥單耗，采用合適的裝藥方法和起爆方式，提高炮孔的阻塞質(zhì)量，以達(dá)到每個(gè)炮孔所產(chǎn)生的爆破能量與炮孔周圍介質(zhì)所需能量相等，達(dá)到松動(dòng)而無剩余能量造成飛石。
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