浙南1000千伏变电站工程基于小场地复杂作业环境下的爆破设计

浙南1000千伏变电站工程基于小场地复杂作业环境下的爆破设计

王希求

浙江省电力公司电力经济技术研究院王希求

摘要：特高压浙南1000千伏变电站场地平整阶段，站址东北面有一处爆破施工区块，需爆破石方约11.9万m3，爆破工期为20天，工期紧、任务重。且爆破区域周边环境复杂，工作面缺乏，如何在小场地复杂作业环境下做好爆破参数的选择，提高工程效率对于加快工程建设尤为重要。

关键词：浙南变；爆破；设计

特高压浙南1000千伏变电站位于浙江省丽水市莲都区联城镇坑口。站址总用地面积12.1554hm2，站区围墙内用地面积9.8516hm2。站址以低山丘陵和山间冲洪积平原为主要地貌，地势起伏较大，地面标高一般为74-85m（85国家高程），站区内东北部有一小山丘，该区地面高层78～98m。站址场地土类型主要为中硬土，岩土性质为粘土和全风化～中风化凝灰岩，场地类别以Ⅱ类为主，建筑抗震地段类别为一般地段。地震基本烈度为6度，本工程污秽等级为d级，所在地区百年一遇最大风速为23.9m/s。

爆破施工区块位于站址东北面，长200米，宽80米，高约20米，需爆破石方约11.9万m3；本工程爆破工期为20天。

爆破山体东面为山体，山体上方500Kv高压塔基，距最近爆破点直线距离约200m；南面有7幢民房（砖混结构），距爆破点约65m；民房后侧有500Kv高压塔基，距爆破点直线距离约280m。西面有南北走向的通村小路和电信电缆，小路周边有5幢民房（砖混结构），爆破点距最近民房约50m，距电信电缆40米。北面为田地，200米范围内无建筑物。东南面有通讯电信塔基，距爆破点直线距离约200m。西南有一幢别墅及一幢民房，距爆破点分别为70m、50m。西北面有数幢民房，最近民房距爆破点约100m。

综上所述本工程爆破具有工期紧、要求高、环境复杂等特点。根据本工程山体情况，施工过程中，选用合理的爆破方式及爆破参数，有效控制最大装药量，以达到控制爆破危害的目的，石方爆破应自上而下分台阶进行，本工程最大开挖高差在20米左右。东面区块施工顺序由区块东面向西面分两层开挖，最大台阶高度15m。爆破施工时及时调整爆破自由面方向，使之不朝向被保护物，以防飞石对保护物危害，同时严格控制最大单响药量及一次爆破规模。

1.爆破设计1.1爆破技术参数设计山体爆破开挖时，爆破震动对周围建（构）筑物及设施会造成一定影响，因此采用何种爆破方法以及爆破药量的控制将决定这种影响的程度，根据周边环境要求，以及填筑粒径要求，决定采用复杂环境深孔控制爆破为主、城镇浅孔控制爆破为辅的技术进行开挖，。

根据爆破周边环境及现有的技术水平，以及所选择爆破方案，及相关技术措施的要求，设计本工程的爆破参数。

不同距离计算结果：表一不同距离时的安全允许装药量表Q（Kg）

计算结果表明，民房、高压线塔基、通讯电信塔基为本次爆破振动影响的主要防护对象，爆破要严格控制一次齐爆爆破药量。

深孔爆破应依据设计表一的最大装药量设计合理的孔网参数和台阶高度。

1.1.1城镇浅孔控制爆破参数根据现场的具体作业环境和地形，台阶高度在5米以下的采用浅孔进行爆破施工。用9m3空压机供风、手持风钻钻1.4~4.5m深的炮孔，炮孔内使用非电导爆管雷管制作起爆药包，非电起爆网路进行施工。

按不同台阶高度计算得到爆破参数见表二。

表二城镇浅孔控制爆破参数表（D=40mmq=0.35kg/m3）

爆破起爆网络为确保起爆网路的安全传爆、改善爆破质量、减少爆破危害、方便施工操作，本工程的爆破起爆网路拟采用复式微差起爆网路，起爆网路采用塑料导爆管和四通连接，起爆器起爆。

为控制爆破有害效应，城镇浅孔爆破应控制最大单响药量15kg、一次爆破总药量不大于200kg。

1.1.2复杂环境深孔控制爆破参数复杂环境深孔控制爆破设计参数包括孔径、台阶高度、超深、孔深、底盘抵抗线、孔距、排距、单孔装药量的计算与单位炸药消耗量选择、装药结构与堵塞长度、微差间隔、爆破网路等。根据爆破理论知识和以往类似工程施工经验，按不同台阶高度计算得到爆破参数见表三表三复杂环境深孔控制爆破参数表（D=90mmq=0.35kg/m3）

深孔爆破起爆网路采用复式微差起爆网路，爆破最大单响药量距民房65m范围内为45kg、65m范围以外为80kg，一次爆破最大装药量为＜3000kg。在安全条件允许的情况下，可以根据表一提高单响药量，增加单响药量。

每孔两发非电导爆管雷管并联，孔间非电导爆管雷管采用串联连接网路。即：并—串联网路。

1.2钻孔设备及孔径选择根据爆破开挖总体规划，从安全和经济考虑，其孔径选择遵循如下原则：控制区爆破炮孔选择较小的钻机，孔径小，装药量少，因而震动相对较小，主爆孔拟选用选φ90mm孔径钻机。

1.2.1雷管本工程中深孔台阶爆破孔内外均选用DH-1系列1～15段非电毫秒延期雷管。

1.3起爆网路设计1.3.1微差间隔时间确定理论研究和大量实践证明，在岩石中进行多排、多炮孔梯段台阶爆破时，先爆孔的爆岩已向前移动，为后排孔创造自由面的合理间隔时间为（10～20）W毫秒（W为抵抗线，单位为米）。如果延时过长，可导致后排产生大量飞石，且易产生大块；延时过短，会导致孔、排间的夹制作用过大，使后排不是向前推动撞击前排岩石，而是向上及向后运动，产生上冲和后冲，造成飞石并产生大量石块，必然会影响总体爆破效果。故在本设计中考虑到国产雷管的类别，前几排选用较低段别延期时间较短的雷管，后排可选用较高段别延期时间较长的雷管；也可使用局部孔内同段，孔间或排间延期，以期实现较好的爆破效果。

微差间隔确定的经验公式：t=kw1=（2~5）w，ms或：t=（20~40）w/f，ms式中：k—与岩体结构、性质及爆破条件有关的系数。一般取K=1.15~1.45。

根据上述经验公式得出的多排、多炮孔微差爆破时的微差间隔为25~75ms；1.3.2起爆顺序确定采用多排孔微差起爆技术。在实际的爆破施工作业中，可根据实际情况采取多种多样的起爆顺序：排间顺序起爆、V字形或梯形顺序起爆、对角线顺序起爆、组合式顺序起爆。

1.3.3爆破网络本工程中梯段台阶深孔爆破采用多排、多炮孔微差控制爆破起爆网络，根据爆点周围环境和保护物的具体情况，分别采用孔内和孔外微差延时控制爆破技术，以减小爆破震动和爆破飞石的影响。

1.3.4起爆方法采取电力起爆法。

使用起爆器作为起爆电源引爆导爆管，通过导爆管传递到起爆网络中的其它传爆雷管及孔内的起爆雷管。

2爆破安全验算及安全防护措施2.1城镇浅孔控制爆破爆破飞石根据爆破飞石距离R计算公式：Rf=（15~16）D式中：RFmax—飞石的飞散距离，m；D—炮孔直径，4cmRFm=60m；爆破空气冲击波爆破空气冲击波的影响范围是极小的，空气冲击波的影响可以忽略不计。

爆破震动根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式：(3/)α1V=K′KQR计算爆破震动速度。

式中：V—最大震动速度，cm/s；K、α—与地质地形有关的系数，本次爆破K取200、α取1.7；K′—分散装药衰减系数，K′取1；Q—一次齐爆的最大药量，kg，城镇浅孔控制爆破15kg；R—最大一段齐爆药量的几何分布中心到邻近被保护物的距离，m。

根据现场情况和施工方案，距最近被保护物民房50m。

经计算：V民房（砖混）=1.20cm/s经计算爆破震动值符合《爆破安全规程》GB6722-2003的要求。

经计算爆破震动值符合《爆破安全规程》GB6722-2003的要求。

2.2复杂环境深孔控制爆破爆破飞石根据爆破飞石距离R计算公式：Rf=（15~16）D空气冲击波爆破空气冲击波的影响范围是极小的，空气冲击波的影响可以忽略不计。

爆破震动根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式：(3/)α1V=K′KQR计算爆破震动速度。

计算得：V民房65m范围内=2.23cm/sV民房65米范围外=1.98cm/s经计算爆破震动值符合《爆破安全规程》GB6722-2003的要求。

2.3安全防护措施2.3.1控制爆破产生飞石的预防措施飞石防护主要是为了防止炮孔径向的飞石对周围民房等建筑物以及人员的危害。

（1）炸药单耗的调控。炸药单耗的大小是决定爆堆及飞石抛掷距离的最主要因素之一，选择合理的单耗是控制爆破飞石的重要手段。因此每次爆破时对炮孔的岩石特性、节理裂隙要进行细致的踏勘，对孔网参数和每孔的装药量及单耗都要进行认真计算和调整，以达到控制飞石的目的。

（2）填塞长度的选择。填塞长度的大小是决定爆破飞石远近的另一主要因素。填塞长度过大，爆破效果就差，甚至只出现裂隙和龟裂，无法进行挖运；填塞长度过小，岩石被抛出，个别飞石就无法控制。填塞长度一般取（20～40）倍炮孔直径，并保证其长度≥1.2w，以确保爆破时最小抵抗线为爆破的抛掷方向，控制冲炮。

（3）填塞材料。选择好的填塞材料也可以很好地控制飞石，本工程采用钻孔尾粉或黄沙，填塞时用竹竿轻轻捣实，中间不得间断，保证炮孔的填塞长度和质量。

（4）爆破方向的调整。为避免飞石对被保护物造成损坏，尽可能调整爆破抛掷方向，采用延时爆破技术，合理安排炮孔的起爆顺序，创造新的临空面改变爆破抛掷方向。

（5）加强对炮区的覆盖。在爆破施工中，由于岩石的不均匀性或其它未考虑到的因素，往往个别飞石脱离爆破岩体而飞出。为了防止个别飞石，采取以下覆盖措施：在爆破部位，孔与孔之间先放置一些沙袋（蛇皮袋内装黄沙，可顺带压住雷管），沿炮孔轴线按1m1m矩形排列，然后在每块毛竹片上压砂袋；以阻挡飞石溢出，所有的覆盖物覆盖面积需超出爆破面积2m，在覆盖物上加设配重，配重采用砂袋，每m25个，每个砂袋重50㎏。

沙袋制作：用70cm*45cm的编制袋，内装建筑黄沙，沙包直径20~40cm.2.3.2控制爆破冲击波预防措施爆破空气冲击波控制措施在露天爆破中，合理确定爆破设计参数，选择微差起爆方式、确保合理的堵塞长度和填塞质量等，可以有效防止爆破产生强烈的冲击破，同时用沙袋压住雷管，以消减雷管爆破带来的声响。

减震措施（1）根据爆破现场实际情况合理的设计确定爆破参数，采用毫秒微差起爆网路，实行单孔起爆，控制一次齐爆最大药量。

根据国内矿山工程试验表明，采用毫秒爆破与采用齐发爆破相比，能有效减少爆破振动，而分段数越多，降震较果好。故而首先采取微差起爆的方式降低振动。

（2）装药时在孔底装入孔底减震材料：浅孔选用Φ40PVC-U管、中深孔选用Φ60PVC-U管人工截成30~50cm，用蛇皮袋封口后送入孔底。