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亚吉铁路吉布提多哈雷多功能港石方控制爆破技术

2025-02-14 33 上传者：管理员

摘要：吉布提多哈雷港多功能港口是“21世纪海上丝绸之路”西线的关键节点，其建设对于促进区域互联互通与经济发展具有战略意义。为实现该项目建设过程高效、安全且环保的土石方作业,本文采用深孔与浅孔相结合的联合控制爆破技术进行松动爆破。通过计算爆破参数以及构建毫秒微差起爆网路，实现爆破能量的有序释放与有效控制，以最大限度地降低爆破振动、飞石等有害效应，保护周边设施与环境安全。

关键词：
复杂地质
安全控制
港口扩建
爆破方法
环境保护
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随着“一带一路”倡议的深入实施,吉布提多哈雷港多功能港口作为连接亚非欧的重要节点,其建设进程备受关注｡吉布提多哈雷港多功能港口的建设,不仅关乎中资企业在非洲市场的发展前景,更可为吉布提带来经济腾飞的新希望｡然而,港口扩建及配套设施建设过程中,面临复杂地质条件下的石方开挖难题｡传统的爆破方法往往难以兼顾爆破效率､安全控制及环境保护等多方面需求｡因此,本文提出并分析了深孔与浅孔联合控制爆破技术在该项目中的应用,以期为该领域提供技术参考与实践指导｡

1、概况

1.1项目简介

吉布堤地处非洲之角,靠近国际主航道,是埃塞俄比亚海运进出口的唯一通道,拥有重要的战略地理位置｡吉布提境内地形复杂,有高耸的火山,深陷的湖波,大部分为海拔不高的火山高原,沙漠与火山占全国面积的90%,还有低洼平原和湖泊｡多为高原山地,地形起伏较大,一般海拔在500~800m之间｡因现有多功能码头设施老旧,功能和规模已不能满足使用需求,因此建设一个现代化的码头已成为市场和政策驱动下的双重要求,吉布堤港下属的多哈雷多功能港(DoralehMulti-purposePort)项目起到为吉布堤港口基建设施升级作用｡

1.2地质条件

本工程爆破目标为一座位于多哈雷临海南侧､地形复杂多变的山体,其地形显著起伏,自然坡度范围约介于30°~35°之间｡地质构成主要由上层凝灰岩覆盖层与下层花岗岩基岩构成,地表植被覆盖不足,交通通达性欠佳｡地表水系受降雨强烈影响,主要表现为非持续性的地表径流,水文发育程度低｡地下水系统则以第四系孔隙潜水及基岩裂隙水为主,同样呈现出不发育特征｡

2、控制爆破设计

2.1石方爆破方案

为实施高效且安全的石方爆破作业,本项目采取自上而下､分层分台阶的爆破策略｡鉴于设计台阶高度上限设定为8m,采用深孔梯段微差爆破技术,具体实施过程中,将台阶高度细化为3~5m一层进行分层爆破,以确保精确控制爆破效果[1-2]｡针对爆破后遗留的孤石及大块石料,通过小型爆破手段进行二次破碎处理,以满足后续石方挖掘､装载､运输及填筑作业的具体要求

对于永久边坡区域,特别采用光面爆破技术以维护边坡的平整与稳定｡对于特定场景,如分层高度低于3m的岩体开挖､场地平整基底找平作业､上山便道及钻机作业平台的修整等,则灵活采用浅眼爆破法｡整体爆破作业流程精炼为以下关键步骤:施工准备､钻孔作业､炸药装载､炮孔堵塞､起爆网络敷设､爆破安全防护､警戒与起爆执行､爆破效果检查及爆作业总结｡

在爆破实施过程中,严格管理炸药装载量,并融入微差爆破技术及周边眼间隔装药策略,以最小化对边坡的扰动并确保边坡成型质量｡炮眼倾斜角度依据边坡设计坡率精确设定[3]｡

具体爆破方案设计如下:

(1)土石方开挖主体采用深孔梯段微差爆破,自上而下逐层进行,每层高度控制在3~5m之间,利用潜孔钻机实施钻孔作业,钻孔直径设定为90~115mm｡

(2)针对开挖深度不足3m的地段及初期钻机作业平台构建,辅以风枪钻眼技术,实施浅眼爆破开挖,以满足特定施工需求｡

2.2钻爆机具及器材

鉴于本工程项目周边环境的复杂性与工程本身的固有特性,施工开挖阶段精选了适配的钻孔设备与器材,具体选型详情见表1和表2,以确保施工过程的效率与安全性｡

表1钻孔设备规格

表2爆破器材规格

2.3炮孔参数

主体施工环节主要依赖潜孔钻机实施钻孔爆破作业｡针对台阶高度较小或需进行根底清理的特定区域,则选用小直径手持风动钻机进行精细化钻孔爆破操作｡相关炮孔参数如图1所示｡

图1爆破参数示意

图1中,d为炮眼直径(mm);L为炮眼深度(m)W0为底盘抵抗线(m);I为装药长度(m);a为炮眼间距(m);l'为炮眼超深(m);b为排距(m);h'为炮眼堵塞长度(m);H为台阶高度(m)｡

在确定最小抵抗线的方向及大小时,需全面考量地形地貌与地质构造的综合影响｡炮眼间距(a)与排距(b)可设为相等,但需适度小于底盘抵抗线(W0)｡超深(l')的设定则依据岩石的坚硬度而定,松软岩石宜采用较小值,而坚硬完整的岩石在采用竖直钻孔时则倾向于选择较大值｡此外,当钻孔深度较小时,可适当增加超深相对于孔深的比例以提高爆破效果｡孔边距(B),即炮孔中心至台阶坡顶线的水平距离,其值随孔径的增大而相应增大[4-5]｡基于上述设计准则,不同孔深的爆破参数如表3和表4所示｡

表3深孔梯段爆破设计参数

表4浅眼爆破设计参数

2.4炮孔布设及起爆方式

炮孔布置遵循梅花形排列,以增强爆破效果的均匀性｡起爆方式采用微差挤压起爆技术,该技术通过精确控制起爆时间差来优化爆破能量释放过程,具体微差间隔时间设定为50毫秒,实现跳段式连接,以提升爆破效率并减少震动影响[6-7]｡起爆网络构建则结合了非电毫秒雷管孔内安装与孔外非电雷管接力系统,辅以激发笔或电雷管作为激发装置,确保起爆过程的安全可靠与精确控制｡该起爆网络设计的示意如图2所示｡

图2非电毫秒雷管起爆连接网路示意

2.4.1浅孔梯段爆破网路敷设

采用塑料导爆管构建的非电微差起爆网络｡每个炮孔内均精确置入一枚非电毫秒雷管,雷管段别依据图3所示配置｡可灵活调整以适应不同起爆需求,实现单排或多段微差间隔起爆,优化爆破能量分布｡在炮孔外部,采用双发三段非电雷管将各炮孔导爆管进行分组簇联,构建成复杂的孔外复式起爆网络｡最终,主线导爆管绑定双发电雷管,并通过导线连接至远程起爆点,利用专业起爆器实施安全､精准的引爆操作｡起爆网络布局如图3所示

图3浅眼爆破炮眼布置平面

2.4.2深孔梯段爆破网路敷设

深孔梯段爆破作业采用塑料导爆管构建的非电微差起爆网络,每个炮孔均配置双发非电毫秒雷管,并运用了“V”形起爆策略,以实现宽间距梯段爆破效果｡此方案显著提升了炮孔密集系数m(即炮孔间距与抵抗线之比)至3.5倍,促进了爆破过程中岩石间的有效挤压与碰撞,进而增强了岩石的破碎效率[8]｡

为确保工程进度与爆破安全性的双重目标,针对特定位置的炮孔,实施孔内间隔装药微差爆破技术时,微差间隔时间设定为25毫秒,以减少爆破地震对周边建筑物及构筑物的潜在损害｡

炮孔装药堵塞完毕后,在孔外用双发3段非电雷管将各炮孔导爆管分组簇连接,组成孔外复式起爆网路,而后将主线导爆管绑双发电雷管后,采用导线引至起爆点,使用起爆器引爆,如图4所示｡

图4深孔梯段爆破炮孔布置平面

3、爆破效果分析

为契合设计规范要求,确保填料粒径的精确控制并最小化二次处理工作量,本项目对爆破区域实施了精细化开采分区策略｡通过现场试验精确识别并划定填料场内适宜开采特定规格石料的区域｡随后,依据每日对不同规格石料的具体需求,制定了分区域､有序化的开采计划

根据设计要求,填料要求为1000kg以下块石,通过工程实践,爆破后10kg以下块石含量不大于10%,200~500kg块石含量不大于40%;500~800kg块石含量不大于30%;800~1000kg块石含量不大于10%;1000kg以上块石含量不大于10%;满足爆破设计和施工要求｡总体上,本方法通过选用合适的炸药和装药结构,取得了良好爆破效果｡

4、结论

本文基于亚吉铁路吉布提多哈雷多功能港石方开挖工程,提出了充分创造和利用前排爆破临空面的微差爆破技术,对目标工程开展爆破并进行了效果评价,主要得到以下结论:

(1)应用微差爆破技术,实现了炮孔从临空面向内逐序间隔起爆的精确控制,有效减轻了后排炮孔的起爆夹制效应,确保了岩石破碎程度达到施工规范标准｡

(2)采用“V”形微差起爆策略,实现了宽间距梯段爆破,爆破时炮孔实际间距与抵抗线的比值达到3.5倍,显著放大了宽间距爆破在提升岩石破碎效率方面的技术优势｡

(3)“V”型起爆机制激发了爆破岩石间的强烈相互挤压与碰撞效应,进一步增强了岩石的破碎效果,提升了爆破作业的整体质量｡

综上所述,通过该石方控制爆破技术的实际应用,本工程在施工进度与质量控制方面均展现出显著成效,满足了施工的各项既定要求,验证了该技术的有效性与实用性｡

参考文献:

[1]刘殿中,杨仕春.工程爆破实用手册[M].北京:冶金工业出版社,2003:164-167.

[2]魏学虎.不同炮孔间距下隧道爆破特性与工程研究[J].广东土木与建筑,2021(2):51-54+58.

[3]孙常来.公路石方爆破施工技术[J].科技情报开发与经济,2007(15):273-275+291

[4]吴建星,梅甫定.高速公路路堑开挖的爆破技术[J].武汉科技大学学报(自然科学版),2007(6):625-655.

[5]郑炳旭,王永庆,李萍丰.建设工程台阶爆破[M].北京:冶金工业出版社,2005:22-56.