毗邻运行机场的石方控制爆破技术

陈黄兴

中国水利水电第十六工程局有限公司    福建  福州    350001

摘要：民航机场扩建工程施工石方爆破，在爆区紧挨机场的飞行区、围界、航向天线阵等极其复杂的施工环境时，主要的难题是在不影响机场的正常运营的前提下，如何有效保证爆破工程的正常作业以及安全环保性。本文结合福州长乐机场二期扩建工程的施工经验，重点阐述了爆破方案的选择，爆破参数确定，爆破减振的安全控制等内容，为类似施工总结了爆破控制经验，可供参考借鉴。

关键词：机场    深孔爆破    参数设计    减振措施

1引言

随着近年来国家经济的快速发展，中国民用航空业也在经历着蓬勃的发展。为适应航空运输市场的发展，全国各地的大型通用机场纷纷加入机场扩建的队伍当中。福州长乐机场二期扩建工程中，位于现状机场跑道端北灯光带两侧存在山体需要进行爆破挖除。在爆区紧挨机场的飞行区、围界、航向天线阵，并且周边存在厂房、居民区等极其复杂的施工环境时，在有效保证爆破工程的正常作业以及安全性的同时，需确保不影响现状机场的正常运行。

2工程概况

福州机场二期扩建工程爆破工程涉及机场第一跑道东北侧白鹳山部分山体的爆破。该爆区位于长乐国际机场现状机场跑道端北灯光带两侧，周边存在机场现有设施、各类民房、厂房，爆破环境极其复杂。爆区面积约10万㎡，原地面标高约15.92m～36.18m，地势设计标高约13.88m～15.33m，最大开挖高度22.16m。爆区周边环境示意图见图1。

图1 爆区周边环境示意图

3爆破方案选择

针对爆破环境特点，本次爆破选用的爆破方法为以深孔台阶爆破为主、浅眼控制爆破为辅的方案。距离机场围界20m范围内不爆破，距离机场围界50m范围内采用浅孔爆破法。

爆区边缘靠近保护建筑物处采用弱松动松裂爆破后机械开挖，控制爆堆的塌散方向、范围、爆堆高度及松散程度，保证装运平台的平顺，保证迅速投入钻爆生产，形成均衡的钻、爆、运作业循环和连续的机械化施工能力。

具体采用何种爆破方案根据爆破点对最近距离建筑设施产生的爆破振动和对飞石的控制经计算确定，结合地形、岩石结构灵活布孔。严格按爆破设计方案实施，将爆破有害效应（爆破地震波、爆炸冲击波、个别飞石等）控制在安全范围内。

4爆破参数设计

鉴于本工程主要以深孔台阶爆破为主，本文着重对深孔爆破相关参数设计展开介绍。

（1）深孔爆破参数

1）炮孔和药卷直径

根据本工程具体情况和施工单位现有的施工设备，炮孔直径一般采用90mm和115mm，其对应的乳化炸药药卷直径分别采用70mm和90mm。

2）孔深与超深

本工程钻垂直深孔爆破，台阶高度依据不同爆破位置、地形地势及设计标高可能会形成多种不同的台阶高度，控制台阶高度最大为12m。本处以12m台阶高度为例进行计算相应的爆破参数。超深h取0.15，H=1.8m，孔深L=H+h=13.8m。

3）单位炸药消耗量

根据本工程被爆岩体具体条件，为了保证石爆破效果，降低大块率，深孔爆破时单位炸药消耗量q分别按0.35kg/m³和0.4kg/m³进行计算，具体取值应经试爆后确定最终单耗。

4）炮孔孔距与排距

确定炮孔孔距a与排距b。根据加大填塞长度至1.4倍炮孔排距的飞石控制需要，并根据岩石岩性及过往工程经验，对孔径为90mm、q取0.35kg/m³的深孔，取孔间距a=4.0m，孔排距b=3.3m；对孔径为115mm、q取0.35kg/m³的深孔，取孔间距a=4.6m，孔排距b=3.9m；对孔径为90mm、q取0.40kg/m³的深孔，取孔间距a=3.8m，孔排距b=3.1m；对孔径为115mm、q取0.40kg/m³的深孔，取孔间距a=4.4m，孔排距b=3.7m。

5)单个药包药量计算

对标准台阶高度12m的前述4种孔径、炸药单耗情形，按Q=q·a·b·H可分别计算出四种情形下的单个药包药量为55kg、75kg、57kg、78kg。在其它台阶高度时，孔网参数应根据实际情况按设计计算方法适当调整。

（2）装药、填塞设计

选用乳化炸药装药，连续装药结构。堵塞长度不小于炮孔排距的1.35倍，填塞采用密度较大的粘土或钻出的岩粉进行密实堵塞，堵塞时应边填土边轻轻捣实，少填勤捣，防止卡孔，并注意保护好雷管线。对于孔口堵塞段有水炮孔，先将水抽干，立即进行堵塞。

（3）炮孔布置

深孔爆破采用爆破效果较好的梅花形布孔方式进行布孔。深孔爆破炮孔布置示意图如图2所示，布孔剖面图见图3。

图2 深孔爆破布孔（梅花形）平面示意图

H—台阶高度；b—排距；h—超深；W—前排抵抗线；L1—装药长度；L2—堵塞长度

图3 台阶深孔爆破炮孔布置剖面图

5起爆网络

（1）本工程采用数码电子雷管起爆网路，一次起爆药量不超过2500kg。

（2）浅孔爆破时采用单排单响的起爆网路，前后排的时间间隔设置为30ms。

（3）深孔爆破时，根据爆点至被保护物的距离选择采用单排单响、多孔一响或单孔单响的起爆网路，原则为控制单响药量，使爆破引起的振动速度不超过被保护物振速阈值。

（4）单排单响、多孔一响时前后两响之间的时间间隔设置为25ms。对于单孔单响的起爆网路，两孔起爆时间间隔为25ms，所有雷管间采用并联连接方式。

6爆破振动安全计算与控制

6.1爆破振动安全计算

按照国家标准《爆破安全规程》（GB6722-2014）中第6.2.2条对不引起建（构）筑物破坏的爆破地震安全震速规定，根据下列公式对爆破振动效应进行验算，以确定同一段别起爆的最大允许药量。

Q＝R3（V/K）3/a

式中：Q—最大一段药量，kg；K、α—与地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。本工程为自然地坪之上的山体爆破，根据现场地质岩性情况取K=110，α=1.4；R—爆源中心至建筑物距离；V—振动安全速度，根据不同的建筑物和设施适用不同的标准，具体见表1。

表1 爆破振动安全允许标准表

经计算，爆区与周围各建筑物及设施的距离、振速标准及对应的最大单段药量如表2所示。

表2 各被保护物振速标准及最大单段药量计算表

方 向	建筑设施名称	与爆区最小距离m	振速标 准cm/s	最大单段允 许药量kg
南 侧	机场围界	23	2.0	2.27
	航向天线阵	91	0.6	10.65
	机房	93	0.6	11.37
	隔离机位	117	2.0	298.68
西 侧	五只魁钢结构厂房	20	3.5	4.95
	五只魁民房	27	1.0	0.83
北 侧	玛克伯爵装饰公司	32	3.5	20.27
	大鹤村民房	72	1.0	15.76
	砖石结构民房	108	0.45	9.61
	林朱凅民房	161	1.0	176.22
东 侧	福州邮政区	108	2.0	234.92
	三角下村民房	65	1.0	11.60
	毛石结构民房	116	0.45	11.91
	电线及线杆	50	3.5	77.33

6.2减振措施

（1）每次爆破均采用装药相对分散和毫秒差延期起爆的措施，使每次齐爆的药量大大减少，以减少地震波的危害，每次装药前测量核实爆区至不同结构属性建筑物距离，选择合理的起爆网路，对每次的齐爆装药量进行严格控制。

（2）针对爆破作业时每次炮孔装药位置与各被保护物的距离会有所变化的情况，根据实际距离、计算结果及之前测振结果综合确定每次爆破的最大单段起爆药量，在保证各建筑物和设施的安全前指提下，保证爆破效果和效率。

（3）当最大单段允许起爆药量小于炮孔设计装药量时，可采取炮孔内间隔装药分段起爆、减小炮孔深度、采用小直径炮孔等措施。

（4）爆破施工前，对爆区周围建筑物进行摸底调查、拍照留存。

（5）当观测值达到振动标准的75%时，及时调整单段起爆药量，确保爆破振动不超标。

（6）针对机场内航向天线阵和机房等特别重要设施，应严格控制其位置处的爆破振动速度，在将爆破振动速度计算值控制在0.6cm/s之内，并采用双测振设备对齐进行爆破振动监测，将其测量结果中的较大值作为测振结果并将其作为爆破参数优化的依据。

（7）爆破位置标高低于周围被保护物地面标高时，首先将与被保护物最近边界处开挖到设计标高，形成一条减震沟以降低被保护物处的振速。

7结语

本工程按照上述爆破设计，爆破至今已近1年，均未对机场的相关设施设备造成影响，能确保机场的正常运行，同时对周边厂房及居民等的影响也降到最低，总体爆破效果良好。

主要参考文献：

[1]党军宏，雷旭华，路永红.机场不停航施工石方松动爆破探讨[J].山西建筑,2012（30），112-113.

[2]王超.紧邻居民区大体积土石方控制爆破技术与研究[J].西部探矿工程，2015（11），169-171.

[3]杜佐光，方珍平.重庆轻轨江北机场站控制爆破技术[J].西部论坛，2004（7），13-15.