山体开挖爆破施工方案

山体开挖爆破施工方案_secret

兰州至海口高速公路武都（两水）至罐子沟（甘川界）段

武罐14标山体开挖

安全专项施工方案

武智飞

复核：魏衍模

张立新

中交一公局第一工程

兰州至海口高速武罐线第十四合同段项目经理部

二○一三年三月

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目录

一、工程概况………………3

二、爆破方案的选择………4

三、山体开挖方案…………9

四、石方开挖爆破参数设计………………10

五、爆破安全校核…………17

六、爆破安全技术与防护措施……………19

七、爆破安全保证措施……21

八、爆破警戒范围与警戒方案……………23

九、安全应急救援预案……24

十、施工机具及火工品材料计划…………25十一、施工进度计划安排…………………26

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一、工程概况

我标段洛塘大桥右幅0#和1#墩桩基位于K83+070～K83+115山体一侧，且右幅1#-3桩基在K83+070～K83+115山体下方，且由坡脚向内延伸3米左右为桩中心，因此爆破深度大约在7米左右才能保证桥面净宽即爆破高度将达到70米左右。由于省道紧靠此山体，车流量也特别大，同时附近当地住户（不在红线范围内）无法拆迁，以爆破山体为中心半径100米范围内都有当地居民住户，致使爆破K83+070～K83+115山体难度较大，同时该山体高度为60米呈105°倒仰，由于其山体倒仰施工机械无法展开作业面。

山体开挖总平面布臵与周边建（构）筑物及当地民房之间的相互位臵关系见下图。

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二、爆破方案的选择

1、软石开挖方法采用人工加风拗挖掘，次坚石和坚石采用深孔爆破加边坡预裂爆破及微差爆破技术。

(1)施工准备:爆破施工前，在全面熟悉设计文件和设计交底的基础上，进行现场核对和施工调查。

向爆破作业影响范围所涉及的部门通报爆破施工概况及可能造成的影响，并征询相关部门的意见，确保施工顺利进行。

(2)深孔控制爆破设计：

①钻孔直径

深孔爆破主爆眼采用φ75～120mm直径，光爆眼采用φ75mm直径。

②炮孔布臵

A、深孔控制爆破炮孔布臵见图6-1-3。

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图6-1-3台阶法控制爆破示意图

B、预裂爆破炮孔布臵见图6-1-4。

1-预裂炮孔2-主炮孔

图6-1-4预裂爆破炮孔布臵

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C、微差爆破炮孔布臵根据断面形状和岩性有多种形式，见图6-1-5。

a.直排依次顺序起爆法；b.直排中心掏槽眼起爆法

c.V型起爆网络d.波形起爆网络

注：图中数字为起爆顺序

图6-1-5微差爆破炮孔布臵

③装药结构

A、深孔爆破采用连续装药结构，堵塞炮孔应使用粘性黄土边回填，边捣实，确保堵塞长度和质量，其形式见图6-1-6a。

B、预裂爆破采用串状间隔装药，底部采用加强装药，孔上减少装药，其形式见图6-1-6b。

图6-1-6装药结构图

④堵塞

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采用保留装药段药卷与孔壁间的空隙，只用土堵塞孔口未装药段。为了防止堵塞物掉入装药段间隔，先将废牛皮纸或干草用长炮棍捅至指定深度，然后再堵塞。填塞物需要捣实。

⑤起爆方法

起爆方法采用导爆管起爆。⑥起爆顺序

单边坡采用V形起爆方案(见图6-1-7)。双边坡深孔爆破采用梯形起爆方案，微差时间控制在50ms左右(见图6-1-8)。

层爆光

图6-1-7Ｖ形起爆方案

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图6-1-8梯形起爆方案

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坡边下

⑦网路形式

导爆管起爆网路根据现场具体情况采用串联或并联网路。当爆区较大时，正式爆破前应在野外进行1∶1爆破网路模拟试验，验证网路设计的可靠性。

(3)装运作业

石方爆破为路堑开挖，由于开挖面呈105°倒仰。所以在运渣过程中一定要对爆破面的危石进行清理干净。装运充分利用机械施工，并提高机械化施工程度。远距离时，采用装载机装石，自卸汽车运输至指定地点。

(4)爆破安全措施及瞎炮处理

爆破施工是一种危险作业，要求杜绝各种事故的发生，做到安全生产。对于爆破作业的每一道工序，都必须认真执行各有关爆破安全规程，有组织、有计划、有步骤地进行施工。

①爆破施工的安全措施

A、装药必须用木棒把炸药轻轻压入炮孔，严禁冲捣和使用金属棒；堵塞炮泥时，切不可击动雷管。

B、炮孔深度超过4m时，须用两个雷管起爆；如深度超过10m，则不得火花起爆。

C、在电闪雷鸣时，禁止装药、安装电雷管和连接电线等操作，应迅速将雷管的脚线和电线的主线两端连成短路。此时，所有工作人员应立即离开装药地点，隐蔽于安全区。

D、放炮必须划出警戒范围，立好标志，并有专人警戒。②瞎炮的处理措施

A、应由原装炮人员当班处理，如有不能时，原装炮人员在现场将装炮的详细情况交待给处理人员。

B、如果炮孔外的电线、导火索经检查完好，可以重新起爆。

C、距炮眼近旁大于40cm处打一平行于原炮孔的炮孔，装药爆破，但如果不知道原炮孔的位臵或附近可能有其他瞎炮时，此法不得采用。

山体开挖的最大高度达70m，为满足本工程施工强度的要求及确保山体开挖两侧的老百姓明房的安全，根据设计要求及满足工程施工8

强度需要，针对不同的岩石地质条件，山体开挖爆破采用以深孔爆破加边坡预裂爆破及微差爆破技术相结合的施工方法，爆破时按设计台阶高度控制进行多梯段、大区多排孔间微差控制爆破施工，同时，根据爆区四邻情况和岩面分布情况确定岩石爆破方向，以控制爆破飞石的方向和距离，以保证周围建构筑物和交通运输安全。

深孔梯段、大区多排孔间微差爆破岩石的破碎机理及效果为：第一孔的药包起爆后，在强大压缩波的作用下，使药包周围的岩石介质首先产生径向开裂，然后环向开裂，爆炸体向裂隙扩散，而后，压力波遇到两个临空面，反射为拉力波，并互相叠加，临空面的岩石开始剥离或破碎，并移动一定距离。

先爆孔产生的岩块移动一定距离的瞬间，后爆孔产生的岩块沿着临空面与之互相撞击，由此产生进一步的破碎。

当采用合适的起爆顺序，可以保证前排每一个孔都是在具有二个侧向临空面条件下起爆，由于反射拉力波的中作用，产生互相碰撞，都分散了，因此较之排间爆破，其地震效应得到显著降低。

不同岩石地质条件的山体开挖，采用浅孔、深孔梯段孔间微差爆破施工方法，应在爆破试验的基础上优化爆破参数，并严格按爆破设计参数进行山体开挖控制爆破施工，以保证爆区邻近建（构）筑物安全及山体开挖边坡的安全稳定。

三、山体开挖方案

1、一般岩石地质条件下的山体开挖，按自上而下8m的台阶高度进行深孔梯段控制爆破，通过调整布孔方式，可以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，而且能迅速

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投入钻爆生产，形成均衡的钻、爆、运等作业循环和连续的机械化施工能力。

山体开挖根据设计形成的边线向上放坡，每个边坡按1：0.3的比例修坡，各台阶高度控制在8m为宜，最后定出坡顶线。爆破施工时，根据形成的台阶，台阶由爆破山顶向下推进，直至外边界，每个工作平台的宽度保证2m，下台阶方可开挖，长度应采用通长，并由上到下形成2～3个台阶，避免施工机械之间相互干扰。

2、对距开挖边线约10～15m范围10

线方向岩体的最低能量相等，岩体原地松动破碎或短距抛掷。为此，在药量计算中，将根据不同岩体的抗压强度、节理、裂隙的发育程度和（压缩波）在不同岩体内的衰减指数，药量控制选择与破碎岩体所需能量相等，避免造成爆破危害（飞石、地震波、空气冲击波），实现弱松动控制爆破。

2、石方开挖钻孔设备的选择

钻孔机械是用来在岩体上钻研凿一定孔径，一定方向和一定深度的爆破用炮孔的机械化工具，根据本工程的爆破石方工程量，开挖高度，施工设计台阶高度以及施工工期等因素，对本工程项目石方开挖钻孔设备选用以潜孔钻为主，手持式凿岩机为辅的钻孔设备配备原则。手持式手风钻主要用于钻孔平台工作面的修整，以形成潜孔钻施工作业平台，当钻孔平台形成后，以阿托拉斯CM-351型潜孔钻作为深孔梯段爆破钻孔设备，该设备生产效率高，自带高风压空压机及除孔直孔为φ105～项目施工强度的要求。

3、深孔梯段爆破参数设计

根据施工总方案选定梯段高度为8m，钻孔角度90度，钻孔直径为Φ130mm，炸药采用Φ110mm乳化炸药或铵油炸药。

爆破参数是影响爆破效果的重要因素，根据挖碴设备要求，施工时结合岩石特性选定爆破参数。

(1)炮孔直径d与布孔方式

炮孔直径是深孔梯段爆破设计中首先要考虑的问题，较大直径的钻孔，可使单位长度的爆破方量的费用降低，但爆破块度较大，需二次破碎的块体也较多，较小直径的钻孔，相应的单位长度的爆破方量

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的费用增加，但需二次解小破碎的块体较少，为此，根据本工程的地质条件，选用的炮孔直径d=130mm，同时针对大粒径料不能落下的要求，分别选用不同的布孔方式以获取不同粒径的石料，按宽孔距、小抵抗线的梅花形布孔方式，以获得破碎度较高的岩石。

根据石料破碎程度要求，经比较，选择

钻孔直径d：d=130mm。

山体石方开挖钻孔布臵详见图4-1。

(2)抵抗线W的确定

抵抗线W是钻爆参数中最重要的参数之一，当设计抵抗线达到最优值时，梯段底部撕裂满意，岩石破碎效果好，松动或抛距符合要求，因此，合理而有效地选择抵抗线的优值，是爆破设计的关键问题，抵抗线的设计选用前苏联巴隆公式计算，即：

W=D×√7.85ρ.L.τ/qm.H

式中：W------底盘抵抗线，m。

L--------孔深，m。

τ----------装药系数，%。

ρ----------炮孔装药密度kg.m-3。

q------------设计单位耗药量kg.m-3。

m----------邻近系数，亦称间距比，即钻孔距与抵抗线之比mW=3.5～4.0m，实施爆破作业时，应在试验的基础上进一步优化选择确定。

W=3.5～4.0m。

(3)炮孔间距a与排距b

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为保证多排爆破达到爆岩破碎效果良好，利于机械装运，炮孔间距的选择既满足效果的要求，同时爆破后的块度亦应符合装载设备的能力，根据多年的施工经验，选用的炮孔间距a和排距b为:

a=(1.2～1.8)W。

取a=5.0～6.0m。

b=(0.8～1.0)a。

取b=4.0～5.0m。

(4)梯段高度H和钻孔深度h

梯段高度的选择应保证装运设备在梯面施工作业的安全，梯段高度过大，铲装效率低，且安全隐患大，梯段高度过小，则不能发挥机械的有效生产能力。依据本工程项目所选用的装运设备，选用的梯段高度H=8m，其钻孔深度h等于梯段高度加超深，即：

h=H+0.8

选用h=8.8m

(5)单位体积药量与孔内装药量

单位体积药量，即单耗的确定应依据岩石的物理力学性质，炸药的品种及其威力以及施工条件要求确定，对于本合同工程项目施工作业要求及条件选用单位体积耗药量q。

q=0.3

～0.35kg/m3

式中：

q-------单位体积装药量。

②单孔装药量为：

Q=q×a×b×h

=0.3×5×4×10

=60kg

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式中：a---------炮孔间距，m。

b------------炮孔排距，m。

h-----------炮孔深度，m。

(6)炮孔堵塞长度设计

为减少爆破飞石、空气冲击波的产生，炮孔堵塞长度的设计是一个重要的指标，它对于有效的利用爆破能量，改善破碎效果是一个不容忽视的问题，炮孔堵塞长度的设计，按“应力均衡”的原则设计，即为了获得岩体的均匀破碎和减少大块率的宗旨，使爆炸应力波为岩石最后的破碎成块提供基本条件。

取堵塞长度等于底盘抵抗线，即

堵塞长度ΔL=W

取值为ΔL=3.5～4.0m。

（7）爆破网路设计

为减少山体开挖爆破施工作业时，由于爆破产生的质点振动速度对周围建构筑物以及S206省道的影响，危及其使用安全。对本工程的岩石开挖采用大区多排深孔梯段孔间微差挤压爆破，采用非电接力式起爆网路，该网路是一套准爆可靠性高，联接简捷，分段数不受雷管段别限制，微差时间可以灵活选取的安全可靠的起爆网路，它通过孔间微差延时，可有效的降低振动波的叠加，从而降低最大单响起爆1①装药结构

根据本工程项目的地质条件，为达到爆破效果良好，采用偶合连续装药的装药结构形式，同时为保证炮孔底部部位岩石的撕裂和破碎，减少岩埂，有利于装载作业，对炮孔底部加强装药，以保证底部14

破岩质量。

爆破装药结构详见图4-2。

②起爆顺序

对于多排孔爆破中常用的起爆顺序有排间、斜线及楔形式、梯形式等，排间爆破的效果是前孔爆破为后孔爆破创造新的临空面，有利于前后排岩块的相互碰撞，存在二次破碎，改善了爆破质量。

其起爆顺序详见图4－3。

2）起爆网路设计

为解决多排孔爆破受雷管段数的限制以及有效地降低爆破地震波的破坏，对于多排深孔梯段爆破，目前较为先进的起爆系统即为塑料导爆管非电起爆系统，也称之为诺氏耳起爆系统，该系统由塑料导爆管，延期雷管和激发装臵组成，当用电雷管等引爆导爆管后，管深孔梯段爆破设计参数表

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参数，并应用于生产实践中，以获得较佳的爆破效果。

4、浅孔小梯段爆破参数设计

当距开挖边线约10～15m范围内的山体，依据上层开挖揭示的岩石地质条件存在着软弱夹层时，采用浅孔小梯段爆破施工，以保证山体开挖边坡的安全稳定。

浅孔小梯段爆破施工采用YT-26手持式凿岩机造孔，孔网参数、

由于山体开挖后，武罐高速公路边坡高达66m以上，为确保山体开挖后，边坡的安全稳定，减少岩石开挖爆破所产生的爆破振动对保留岩体的破坏，尽可能防止高速公路在施工期间发生边坡坍塌、落石等地质灾害，将根据山体开挖边坡岩石地质条件采用光面控制爆破工

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艺，以确保山体保留岩体的安全稳定。

五．爆破安全校核计算

根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）要求，爆破质点振动速度值应在规范要求范围内，即一般建筑物和构筑物爆破地震安全性应满足安全震动速度的要求，否则，应采用措施降低最大单响起爆药量Qmax，以削减地震波的破坏作用。

1、爆破安全震动速度的选用

《爆破安全规程》（GB6722-2003）对主要类型的建(构)筑物地面质点的安全震动速度规定为：

①一般砖房：2～3cm/s。

②钢筋混凝土框架房屋:5cm/s。破施工的投诉，对本工程确定了如下的震速判据标准：

①一般砖房工用建筑为1～2cm/s。

②钢筋混凝土框架结构建筑物为3cm/s。

③构筑物3cm/s。

2、爆破地震安全校核

根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）提供的爆破地震安全振动速度计算式，可得到最大单响起爆药量Qmax的计算公式，即：

Qmax≤[R（V/K）1/ɑ]3

式中：Qmax----分段起爆单响最大药量（kg）。

R----爆破中心至建筑物的距离（m）。

V----被保护建筑物允许的质点振动速度(cm/s)。

K、a----与爆破点地形，地质等条件有关的系数和衰减系数，

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可按表4-2选取或由试验确定。

K=150，α=1.5，则距爆区不同距离的建构筑物相应安全用药量见表4-3。

表4-3爆破对不同距离的安全用药量（Qmax）表

筑物允许的最大单响起爆药量Qmax，来进行多排爆区药包分段，以保

证分段药量Qmax均小于允许的最大单响起爆药量Qmax，段与段间用最大

间隔时间来实现毫秒微差起爆，保证爆破振动波不产生叠加。

2、爆破冲击波安全距离计算

由于爆破作业而产生的空气冲击波的安全距离按下式计算

R=KQ1/3

式中R----空气冲击波最小安全距离（m）；

Q----药量（kg）；

K----系数，作业人员取25，居民或其他人员取60；建筑物取70。

3、个别飞石计算

为了确保爆破施工的安全，应对爆破产生的个别飞石距离进行复核计算，在施工中严格按照计算的安全用药量装药，并按计算的安全

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距离设臵警戒范围。

计算式：R=20n2WK（m）

式中：K----安全系数，取1.5；

取W=20，n=0.8

计算结果R=384m，取安全警戒半径400m。

六．爆破安全技术与防护措施

1、空气冲击波的控制

对于爆破作用指数小于3.0的爆破作业，随着装药深度的增加，空气冲击波的效应迅速减弱，因此可不考虑防护。

深孔、浅孔爆破药量应与周围岩石相匹配，且严格控制单响装药量、堵塞完全，不会产生空气冲击波，只产生爆破噪音（130dB以下，持续1～2秒）。②确保炮孔堵塞质量，必要时进行覆盖。

③准确钻爆，确保设计抵抗线，设计中控制爆破方向，并避免形成波束。

④合理安排爆破时间：错开人员活动高峰期及清晨、夜晚等敏感时段；避开在大风、暴雨等恶劣的气候条件下爆破。

⑤实施必要的防护，由于爆破高度偏大，下面有民房及S206省道，为了防止民房及省道行车的安全，我标段对该处民房及S206省道边设专职安全员进行专人看管，同时架设起15米高左右的双层安全防护网。

2、地震波的安全控制

本工程产生的地震波危害对象主要为当地民房，按《爆破安全规19

程》（GB6722-2003）规定爆破引起的地震震动速度应不大于1～3cm/s。山体石方开挖爆破区离最近的当地民房的距离均超过80m，根据公式V=K（Q1/3/R）a计算，当V=1cm/s、R=80m时，Qmax=„（1/150）1/1.5*80‟

3=22.64kg，当爆破网络分段药量应严格控制单响最大起爆药量小于22kg时，爆破将不会对周围居民及建筑物产生危害。

3、复杂地质条件，边坡开挖技术措施

在山体开挖过程中，对开挖边线约10～15m范围内的山体，应依据上层开挖揭示的岩石地质条件，在岩石地质条件或破碎地带，应严格控制最大单响起爆药量，采用浅孔小梯段爆破施工，当存在着软弱夹层时及时向业主、监理、设计单位反馈，由业主、监理、设计单位、施工单位现场共同研究处理方案并加以实施，以防止开挖边坡发生滑坡。

4、飞石的预防措施

①采用低威力、低爆速炸药。

②最小抵抗线朝向洛塘河。④处理好有水孔，加强堵塞，保证良好的堵塞质量。堵塞长度不够或堵塞质量不好，特别是有水炮孔，势必造成冲炮，出现大量飞石。

⑤进行必要的防护措施，采用炮孔覆盖砂袋或废旧轮胎，防止个别炮孔冲炮，造成个别飞石飞溅。

6、哑炮的处理

①发现后及时上报，并制定清除方案，未经允许不得处理，仅对其作出警戒标示，严禁采取将起爆药包直接拉出或用铁耳勺掏挖炸药20

的方式。

②可在瞎炮旁相距60cm处另打平行炮眼，装药补爆或用竹木器将瞎炮外端的堵塞物掏出，加装起爆药包，重新爆破，排除方案得到允许后，由专业人员进行排除，无关人员严禁进入作业区；

③处理后，将由专业人员仔细检查爆堆，收集残余的爆破器材；④所有爆后处理工作均在经确认爆破地点安全后进行。

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核和现场操作考核，合格者上岗。

（2）加强对爆破作业的安全管理，设立专职安全检查人员，并制定严格的安全检查制度（尤其是对装药量的控制检查），一切爆破作业均经安全员检查签认后方可进行爆破。

（3）派专人对爆破材料回库进行监管，以便对爆破材料的提领、现场使用以及每次爆破后剩余材料回库进行清点和登记，防止爆破材料丢失。

（4）每批爆破材料使用前，按《爆破安全规程》有关规定进行材料性能抽检，证明其符合技术要求时才能使用。

（5）在施工道路转弯或危险地段均按交通要求设臵醒目的交通标识牌，以起警示作用。

（6）信号。在施工区内设臵一切必需的信号。主要有：报警信号、危险信号、安全信号和指示信号等。

（7）拦渣坎、防护栅栏。在临近S206省道一侧的上、下层作业时或上层作业时，在下层作业面上方设臵拦渣坎或防护栅栏，以防止石块滚落至S206省道。

七、爆破安全保证措施

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施工中，将主要从加强边坡危岩观察，做好爆破警戒，做好爆破器材的收、发管理，加强施工期排水等方面入手，保证山体土石方开挖安全。

1、所有爆破施工人员必须持有效证件上岗，佩戴安全帽。

2、根据设备配备及本工程实际地形需要，采用分台阶开挖，孔间微差深孔梯段控制爆破法施工，边坡采用光面控制爆破，确保边坡安全。

3全规程》（GB6722-2003），爆破工程中所用的火工品材料的领取、运输、保管和使用严格按照公安部门制定的有关制度执行，每次爆破前，由专人负责领取炸药，雷管等爆破材料，并现场监督使用情况，将多余的材料及时回收，严防爆破材料流入其它渠道，造成安全隐患。

4、严格遵守《爆破安全规程》（GB6722-2003）和安全操作细则。

5、在大雾天、黄昏和夜晚禁止进行露天爆破，遇雷雨天气时应停止爆破作业，并迅速撤离危险区。

6、同一爆破施工作业面上至少有两名以上有实际爆破操作经验并持有“爆破员证”的爆破员进行爆破工作。

7、爆破作业时严格按照爆破设计的装药量、分配方法和要求执行。雷管在装入孔前要检查雷管分段，联网后要检查联网线路是否正确，尤其在爆破振动影响范围区内，严格控制最大一段起爆药量。

8、装药之前将爆破的时间、地点、规模、危险范围、人员撤离的时间和地点、以及起爆信号等都以书面的形式通知当地部门、居民和其他有关人员，并以布告的形式张贴，做到家喻户晓。

9、起爆网络连接时必须由指派的专人执行，负责爆破施工的工程技术人员对连接的起爆网络应重复认真检查，接头处要牢固，并用

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胶布包扎好以绝缘。

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、起爆站设在安全、隐蔽处，并派专人守卫且有良好的通讯设施。网络与主线的连接、主线与电源的连接等都应根据指挥部的命令进行。

11、施工区加强爆破警戒，每次爆破前鸣笛，清除安全区以外的1213、严格按照自上而下分层开挖，杜绝自下而上开挖。

14、加强危岩监测，发现危岩及时排除或加固，特殊地段设臵防护栏或防护墙以减少飞石或滚石影响其它工程部位的施工。

八、爆破警戒范围与警戒方案

1、按《爆破安全规程》（GB6722-2003），陆上警戒距离是300m。

2、为确保在爆破作业期间周边人员、船舶和建筑物的安全，结合本工程实际情况，在开工前三天发布爆破通告，并在爆点周围的民居区张贴爆破公告，在爆点工地明显位臵设立爆破作业标志。距离爆点半径300米内的所有人员要全部撤离。

3、起爆前三十分钟，安全警戒人员全部进入警戒岗哨，每个警戒岗哨配备二人，负责将警戒范围内与爆破无关的人员全部清理撤出危险区及禁止人员进入爆破警戒范围内。

4、每次起爆时实行“三次信号”制度，使全体施工人员和附近居民事先知道警戒、警戒标志和声响信号的意义、发出信号的方法和时间，并使危险区的人员都能清楚地听到和看到