小直徑孔樁爆破的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

杜建科,陳愛國,丁林敏,佟明山

(長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

小直徑孔樁爆破的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

杜建科,陳愛國,丁林敏,佟明山

(長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

在長沙縣佳兆業(yè)水岸新都二期孔樁爆破工程施工中,采用小直徑孔樁掘進(jìn)爆破循環(huán)進(jìn)尺,優(yōu)化爆破參數(shù),且進(jìn)行井口覆蓋防護(hù),并在爆破實(shí)施時進(jìn)行動態(tài)攝影觀測分析,得出定向控制飛石的經(jīng)驗(yàn)。

孔樁爆破;循環(huán)進(jìn)尺;井口防護(hù)

1 工程概述

佳兆業(yè)投資建設(shè)的水岸新都二期 8座 33層高樓房采用嵌巖樁敦基礎(chǔ),爆破掘進(jìn)數(shù)量 1039條,爆破量 4500 m3,分布在東西長 430 m、南北寬 130 m的寬條帶區(qū)域內(nèi)。該工程北面緊靠小區(qū)圍墻,爆區(qū)內(nèi)距墻外最近民房距離約 20 m,西面距石巖湖大道20 m,由高 6 m的建筑圍擋阻隔。

工程最大特點(diǎn)是:孔樁數(shù)量較多,直徑小,樁徑0.9～1.2 m的占施工總量的 87%,其中 70%樁徑為 0.9～1.0 m;被爆石灰?guī)r體埋藏淺,初始爆破井深小于 4 m的數(shù)量占總量的 35%。這些特點(diǎn)存在于一個工程中的情況比較少見,工程具有一定難度。

本文總結(jié)介紹該工程中爆破循環(huán)進(jìn)尺及爆破井口防護(hù)兩方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和觀測結(jié)果。

2 小直徑孔樁爆破循環(huán)進(jìn)尺

爆破循環(huán)進(jìn)尺,即一次爆破可以達(dá)到的最大掘進(jìn)深度,決定著爆破的效率及孔樁開挖速度。當(dāng)孔樁小于 1.0 m后,常規(guī)設(shè)計(jì)施工循環(huán)進(jìn)尺只能達(dá)到0.7 m。水岸新都二期小直徑孔孔樁內(nèi)基巖爆破,按常規(guī)設(shè)計(jì)爆破,其結(jié)果一次裝藥 4 kg循環(huán)進(jìn)尺只有0.5 m,且有部分孔樁發(fā)生沖炮,個別 1 m炮孔,殘留孔深 0.7～0.6 m。為了改變這一狀況,在試驗(yàn)分析基礎(chǔ)上,對常規(guī)設(shè)計(jì)施工參數(shù)、技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。

(1)爆破參數(shù)。優(yōu)化后的爆破參數(shù)見表1。裝藥時,實(shí)際裝藥量由爆破員根據(jù)內(nèi)巖性變化取值。

表1 優(yōu)化后的爆破參數(shù)

(2)掏槽孔方向。掏槽孔朝向垂直孔呈 75°中心對稱,錐形布孔。掏槽孔深度 1～1.1 m,略深于周邊孔。

(3)炮孔起爆順序。小直徑爆破中心掏槽孔爆破效果決定著掘進(jìn)深度,周邊孔只能在掏槽孔爆破后形成有效側(cè)向自由面的情況下,才能發(fā)揮好的作用。采用常規(guī)楔形掏槽時,布置 3～4個掏槽孔,同段爆破,遠(yuǎn)不如逐孔起爆的掏槽效果,而周邊孔同段起爆孔數(shù)只需考慮爆破震動的安全要求。

(4)炮孔起爆順序。各炮孔起爆采用的雷管段別,由掏槽孔爆破為周邊孔形成有效側(cè)向自由面所需時間及口覆蓋防護(hù)有效防護(hù)時間決定。由攝影觀測分析后,優(yōu)選值如圖1 所示。

圖1 炮起爆順序

改進(jìn)后,當(dāng)鉆孔深度為 1 m時,單次爆破掘進(jìn)深度進(jìn)尺大幅提高,變化范圍 0.6～1.0 m,平均 0.8 m。數(shù)值大小還與爆破員對內(nèi)巖體可爆性難易的判斷,及裝填操作是否達(dá)標(biāo)有關(guān)。

3 孔樁井口防護(hù)

3.1 爆破對常規(guī)井口覆蓋防護(hù)作用

水岸新都二期爆破常規(guī)井口覆蓋防護(hù)見圖2。

圖2 安全防護(hù)示意

當(dāng)爆破井深 4～5 m時,攝影觀測得到:起爆后不超過 50 ms,井口預(yù)留的排氣口由混合氣體高速噴出,同時對井口覆蓋的防護(hù)物施壓沖擊,其后覆蓋物出現(xiàn) 3種運(yùn)動情況。

(1)當(dāng)覆蓋防護(hù)足夠重,排氣口通暢,裝藥量較少,產(chǎn)生氣體及上沖碎石量少時,覆蓋物在原處振動,此時不產(chǎn)生飛石。

(2)覆蓋防護(hù)重量不足,排氣口較小,裝藥量,產(chǎn)生氣體及上沖碎石量很多時,覆蓋物會被快速推向空中并解體,覆蓋防護(hù)在爆破初期就已失效,其后高速氣體攜帶碎石爆破巖塊飛出井口,造成飛石。全過程 4～5 s。

(3)覆蓋防護(hù)重量適中,排氣口通暢,裝藥量適中,覆蓋物受沖擊作用,雖向上移動,但未解體,上升后在重力作用下回落,同時將內(nèi)沖出的碎石壓制散落在井口周圍。這種情況可明顯看到,爆炸氣體沖出與爆破基巖巖塊沖出時間相隔約 250 ms。整個爆破過程防護(hù)持續(xù)有效。

3.2 覆蓋防護(hù)防飛石的定向作用

在上一節(jié)中第一種情況最安全,防飛石效果最好,但防護(hù)用料多、施工量大。近百條同時爆破施工,一般對施工單位有一定壓力。特別爆破深度小于 4 m,為獲得好的循環(huán)進(jìn)尺,爆破單耗取值較高時,常規(guī)防護(hù)爆破上沖很難避免。而爆破環(huán)境條件較好,在第三種狀態(tài)下,巧妙地對口進(jìn)行防護(hù),將爆破飛石控制在許可的范圍,即省工又省料,有一定的使用價值。

控制飛石方向,大體有以下方法:

(1)盡量增加排氣口面積及掌握好方向。因爆炸氣流首先從預(yù)留排氣口沖出,并起到引導(dǎo)隨后爆破產(chǎn)物流向作用。被保護(hù)建筑背離排氣口方向,這在水岸新都二期孔樁爆破工程中被大量使用。

(2)控制覆蓋板傾向及上壓砂包堆積重心。實(shí)踐證明在井口覆蓋防護(hù)施工時,若將覆蓋板傾斜放置且上壓砂包堆體重心適當(dāng)偏向低端,起爆后井內(nèi)飛石石塊將會受蓋板制約更多向高端一面散落,控制得當(dāng)散落范圍不超過 20 m。

4 結(jié) 論

(1)本文論述提高小直徑孔樁爆破循環(huán)進(jìn)尺的參數(shù)及技術(shù),對同類爆破有一定的參考價值。爆破攝影觀測結(jié)果僅為初步分析,深入研究有待繼續(xù)。

(2)受工程施工條件限制,提高小直徑孔樁爆破循環(huán)進(jìn)尺,僅僅是初步研究,如果改進(jìn)施工設(shè)備及工藝也許能得到更好的效果。且本文討論防護(hù)定向控制飛石,只是特定條件下的一個方法,在安全要求很嚴(yán)的環(huán)境條件并不適用。

2011-06-26)

杜建科(1954-),男,高級工程師,主要從事工程爆破與安全工作。