復(fù)雜環(huán)境下樁井爆破安全防護(hù)

彭 藝 龍昌軍 梁建銘 農(nóng)青鳳 宋其程

(廣西金建華爆破工程有限公司)

復(fù)雜環(huán)境下樁井爆破安全防護(hù)

彭 藝 龍昌軍 梁建銘 農(nóng)青鳳 宋其程

(廣西金建華爆破工程有限公司)

樁井爆破一般采用較大直徑的鋼筋焊接網(wǎng)壓一定數(shù)量的沙袋進(jìn)行爆破安全防護(hù)，但仍不時(shí)有防護(hù)網(wǎng)被掀翻并且飛石飛出井口的現(xiàn)象而達(dá)不到滿(mǎn)意的效果。為減輕體力勞動(dòng)，提高施工效率，確保不會(huì)產(chǎn)生爆破危害，在合理選擇爆破參數(shù)，嚴(yán)格控制炮孔深度、裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，樁井爆破改用床墊的彈簧鋼網(wǎng)作覆蓋防護(hù)，經(jīng)過(guò)試爆并采取一系列的安全措施，改進(jìn)后彈簧鋼網(wǎng)未出現(xiàn)被掀翻的情況，爆破震動(dòng)、爆破飛石等爆破危害得到有效控制，爆破區(qū)域周?chē)慕?構(gòu))筑物得到保護(hù)。改進(jìn)后的防護(hù)方式保證了爆破質(zhì)量與爆破安全，滿(mǎn)足國(guó)家爆破安全規(guī)程要求。

孔網(wǎng)參數(shù) 爆破飛石 彈簧鋼網(wǎng) 安全防護(hù)

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，包括樓房、高壓線基座、防滑坡災(zāi)害治理樁基、公路及鐵路橋墩等建(構(gòu))物在建設(shè)中需要開(kāi)挖不同深度、大小和形狀的基坑，爆破是一種高效經(jīng)濟(jì)的開(kāi)挖方法。然而爆破產(chǎn)生的危害(飛石、噪音和震動(dòng)等)都會(huì)干擾和影響人們的正常工作和生活。尤其是在復(fù)雜環(huán)境下的樁井開(kāi)挖工程，防護(hù)方式和爆破技術(shù)方案的選擇尤為重要，爆破飛石和爆破震動(dòng)是防護(hù)的重點(diǎn)。由于孔樁內(nèi)爆破空間狹小且只有一個(gè)自由面，爆破后飛石容易沖得很高且飛得很遠(yuǎn)。采用樁基井口遮蓋防護(hù)是較為可行的防護(hù)手段，樁井尺寸比較小，深度較大，在井口進(jìn)行遮蓋防護(hù)簡(jiǎn)單易行，采用彈簧鋼網(wǎng)防護(hù)，減小防護(hù)覆蓋工作量，提高施工效率，其自身的彈性對(duì)爆破飛石起到很好的緩沖、阻擋作用，能有效控制爆破飛石有害效應(yīng)。

1 工程概況

某滑坡災(zāi)害治理樁井爆區(qū)位于百色市右江區(qū)東坪路，在開(kāi)挖過(guò)程中遇到風(fēng)化石，需爆破開(kāi)挖的樁井為2.5 m×2 m長(zhǎng)方形，深15 m，共25條。爆區(qū)東面為東坪路，需爆破樁井距路面約6 m，與路面高差為10 m，約32 m處為輸水管及電纜線，約45 m為澄碧河，約168 m為居民小區(qū)；北面為山坡，東北方向約75 m處為東坪塑料管廠生產(chǎn)區(qū)，約390 m處為東坪電站；西面約87 m處為第二人民醫(yī)院，與爆破點(diǎn)有約30 m的高差；西偏東約30 m處為一棟2層磚混結(jié)構(gòu)民房；南面約83 m處為居民區(qū)，約460 m處為東坪車(chē)站。爆區(qū)環(huán)境復(fù)雜，屬城鎮(zhèn)控制爆破。爆破周邊環(huán)境見(jiàn)圖1。

圖1 爆區(qū)周?chē)h(huán)境及其警戒范圍

2 爆破方案

根據(jù)本工程地質(zhì)條件及爆區(qū)環(huán)境調(diào)查結(jié)果，結(jié)合爆破安全規(guī)程的相關(guān)規(guī)定， 擬采用淺孔微差爆破方案。雖然淺孔爆破的震動(dòng)明顯，易產(chǎn)生爆破飛石，但在爆破參數(shù)設(shè)計(jì)合理情況下，嚴(yán)格控制爆破裝藥量及加強(qiáng)飛石防護(hù)，可以滿(mǎn)足爆破要求，有效控制爆破有害效應(yīng)，不會(huì)對(duì)周?chē)慕ㄖO(shè)施造成損壞。

3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

由于樁井開(kāi)挖斷面小，井壁臨時(shí)支護(hù)抗震能力小，宜采用小孔徑淺孔掏槽延時(shí)爆破法，此處風(fēng)化石韌性大，為達(dá)到理想的爆破效果，采用掏槽孔先爆，周?chē)缀蟊陌朊胛⒉畋啤?/p>

3.1 布眼方式及鉆孔角度

采用手持式鑿巖機(jī)鉆鑿直徑為38～42 mm炮孔，梅花形布孔，掏槽孔向中心孔傾斜，傾斜角度為80°左右，其余的炮孔均采用垂直鉆孔，掏槽孔比其余炮孔深0.3 m。掏槽方式見(jiàn)圖2。

圖2 掏槽方式

3.2 孔網(wǎng)參數(shù)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，孔距a一般取0.3～0.6 m,排距b=0.85a，即0.25～0.5 m；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試爆后，取a=0.45 m,b=0.35 m；孔深L一般取0.8～1.2 m為宜，經(jīng)試爆，1 m孔深效果最佳(用1.5 m鉆桿鉆孔即可)。炮孔布置見(jiàn)圖3。

圖3 炮孔布置及爆破網(wǎng)路

3.3 裝藥結(jié)構(gòu)

在離保護(hù)物較遠(yuǎn)或開(kāi)挖斷面較大的基坑，采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)；在離保護(hù)物較近或開(kāi)挖斷面較小的基坑，采用分層裝藥結(jié)構(gòu)，為提高爆能的利用率，克服孔底的夾制性，炮孔底部采用耦合裝填結(jié)構(gòu)[1]。

根據(jù)巖石的性質(zhì)及硬度，此次爆破的風(fēng)化石屬砂巖類(lèi)且有韌性，采用φ35 mm巖石乳化炸藥，炸藥單耗q=1 500～2 500 g/m3,試爆后取2 000 g/m3。周邊孔單孔藥量QZ=315 g(qabL),實(shí)取300 g；掏槽孔藥量增加30%。

3.4 堵 塞

嚴(yán)格控制堵塞長(zhǎng)度，堵塞長(zhǎng)度不小于0.5 m，要求回填物堵塞密實(shí)，回填前應(yīng)認(rèn)真檢查起爆網(wǎng)路線，保證導(dǎo)爆管順直無(wú)打結(jié)、打折現(xiàn)象，在堵塞過(guò)程中特別注意保護(hù)起爆網(wǎng)路完好，若回填時(shí)不小心損壞，應(yīng)立即向現(xiàn)場(chǎng)爆破技術(shù)人員報(bào)告，以便及時(shí)處理。

3.5 起爆網(wǎng)絡(luò)

采用孔底反向起爆方式。由于場(chǎng)內(nèi)動(dòng)力電纜線路較多，為防止雜散電流的影響，采用孔內(nèi)、排間微差相結(jié)合的非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路(圖3)。當(dāng)臨近被保護(hù)目標(biāo)小于8 m時(shí)，采用逐孔微差起爆網(wǎng)路，降低爆破震動(dòng)。

4 爆破安全防護(hù)

4.1 爆破震動(dòng)及防護(hù)

按照《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2011)規(guī)定，磚混結(jié)構(gòu)房屋的允許振動(dòng)速度為2～2.5 cm/s，鋼混結(jié)構(gòu)房屋的允許振動(dòng)速度為3.5～4.5 cm/s，考慮到建筑結(jié)構(gòu)等因素,防護(hù)主要針對(duì)磚混結(jié)構(gòu)樓房，為增加保險(xiǎn)系數(shù),取V=2 cm/s計(jì)算最大單響藥量[2]：

Q=R3(V/K)3/α,

(1)

式中，V為保護(hù)對(duì)象所在地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，cm/s；Q為一次爆破裝藥量，齊爆為總裝藥量，延遲爆破為最大一段裝藥量,kg;R為爆心至建筑物的距離，m;K，α分別為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，取K=200,α=1.5。

計(jì)算得到本次工程最大單響藥量Q和爆心至建筑物距離R的關(guān)系，見(jiàn)表1。

表1 最大單響藥量與爆心至建筑物距離的計(jì)算結(jié)果

本次爆破工程屬城鎮(zhèn)復(fù)雜環(huán)境爆破，因此，最大單響藥量可根據(jù)爆區(qū)中心到周邊建筑物的最短距離來(lái)定，盡量控制單次最大一段單響藥量小于設(shè)計(jì)值。

4.2 空氣沖擊波

爆破空氣沖擊波是炸藥爆炸所產(chǎn)生的一種在空氣中傳播的壓縮波，這種壓縮波具有比空氣更高的壓力，常常會(huì)造成爆區(qū)附近建筑物的破壞和人員的傷害，此次爆破在基坑內(nèi)沖擊波易損耗，加之對(duì)最大單響爆破藥量的控制，沖擊波不會(huì)對(duì)周?chē)谋Ｗo(hù)物造成危害。

4.3 爆破飛石防護(hù)

考慮到爆源距需要保護(hù)設(shè)施距離較近的因素，在計(jì)算合理藥量及保障堵塞的基礎(chǔ)上，對(duì)爆區(qū)內(nèi)每個(gè)爆破的樁井實(shí)施覆蓋防護(hù)等措施預(yù)防飛石。

4.3.1 原飛石防護(hù)方法

用粗鋼筋焊6～8個(gè)大于樁井邊緣30 cm的鋼筋防護(hù)網(wǎng)(每個(gè)樁井可輪流使用)；爆破時(shí)在樁井邊放置3～4個(gè)約50 cm高的支撐物(或沙袋)，用于泄掉一部分爆后產(chǎn)生的沖擊波能量，同時(shí)也可以讓小部分碎石有反彈空間橫飛出井口；然后再用鋼板或模板放在鋼筋網(wǎng)上，最后再壓10～15包沙袋(防止因爆破產(chǎn)生的沖擊波掀翻防護(hù)鋼網(wǎng)出現(xiàn)個(gè)別飛石)；對(duì)剛挖下幾米的樁井，不但在井口進(jìn)行防護(hù)，還要在每個(gè)炮口上壓一層沙袋[3]。

4.3.2 飛石防護(hù)改進(jìn)方法

(1)從廢舊回收站購(gòu)買(mǎi)4～6個(gè)席夢(mèng)思彈簧床墊，去掉外包裝后只留內(nèi)部彈簧鋼網(wǎng)，床墊彈簧均為小彈簧。這些彈簧在沖擊物質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度都一定時(shí)，延長(zhǎng)飛石與防護(hù)體的接觸時(shí)間，防護(hù)體系所受沖擊力會(huì)減小[4]。

(2)在每個(gè)樁井邊合適位置設(shè)置4個(gè)用于固定防護(hù)網(wǎng)的固定樁，用2根結(jié)實(shí)的鋼管穿過(guò)彈簧層，并固定在床墊鋼網(wǎng)上(圖4)，將鋼管綁在井口預(yù)先設(shè)置好的固定樁上，用來(lái)取代以前所需壓的沙袋。

(3)在防護(hù)用彈簧床墊鋼網(wǎng)的下部(與井口交接面)加一層φ2 mm鋼筋制作的8 mm×8 mm篩砂用鋼網(wǎng)(捆綁時(shí)鋼網(wǎng)留有一定的隨彈簧移動(dòng)間隙)，篩砂鋼網(wǎng)可阻擋絕大多數(shù)的小石子飛出彈簧床墊防護(hù)鋼網(wǎng)。

(4)在所爆的樁井深度較淺時(shí)，為防止因爆破沖擊波過(guò)大掀翻防護(hù)彈簧網(wǎng)，可在已捆綁固定好的每根鋼管兩頭各壓2～3包沙袋，必要時(shí)也可在每根鋼管中間再壓一包沙袋，增加防護(hù)網(wǎng)的牢固性。

(5)如樁井距保護(hù)物特別近時(shí)，可在該柱井防護(hù)網(wǎng)上加蓋裝有1/3沙或泥的沙袋，但應(yīng)留有足夠的空隙用于泄掉沖擊波的能量。改進(jìn)后飛石防護(hù)見(jiàn)圖4。

圖4 改進(jìn)后飛石防護(hù)示意

5 結(jié) 語(yǔ)

以往防護(hù)方法在爆破壓沙袋足夠多時(shí)不會(huì)有飛石產(chǎn)生，但如果加放有鋼板或鐵皮時(shí)，爆破會(huì)產(chǎn)生刺耳的噪聲；若爆破的孔樁防護(hù)沙袋數(shù)量不足時(shí)，時(shí)常有防護(hù)網(wǎng)被掀翻而出現(xiàn)個(gè)別較大飛石現(xiàn)象。改用床墊小彈簧鋼網(wǎng)做防護(hù)后，爆破產(chǎn)生的沖擊波能量很容易泄掉，不會(huì)出現(xiàn)爆破噪聲危害，彈簧鋼網(wǎng)自身具有的可伸縮彈性，亦對(duì)飛石起到緩沖阻擋作用，鋼網(wǎng)不會(huì)被掀翻，小石塊不會(huì)飛出樁井外，控制爆破飛石非常有效，而且也大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了安全高效爆破的目標(biāo)。

[1] 顧毅成，史雅語(yǔ)，金驥良.工程爆破安全[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.

[2] 汪旭光.爆破手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[3] 鄭炳旭，王永慶，魏曉林.城鎮(zhèn)石方控制爆破[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[4] 謝先啟，韓傳偉，嚴(yán) 濤.鬧市區(qū)鐵路橋拆除爆破中的飛石及其防護(hù)[J].爆破，2000(2):57-59.

2015-03-25)

彭 藝(1973—)，男，董事長(zhǎng)，工程師，533000 廣西百色市右江區(qū)建華路8號(hào)。