控制爆破技術(shù)在市區(qū)深基坑開(kāi)挖施工中的應(yīng)用

摘要：根據(jù)工程處于復(fù)雜地理環(huán)境的特點(diǎn)，周邊有重要建筑物及電力、消防、通訊管線等需要保護(hù)。該工程屬深基坑工程，爆破開(kāi)挖量大，工期緊，對(duì)爆破施工產(chǎn)生的有害效應(yīng)提出了更高的要求。通過(guò)科學(xué)的施工管理，在確保基坑及周邊建筑安全的前提下，實(shí)現(xiàn)了市區(qū)內(nèi)深基坑爆破開(kāi)挖安全、快速、高效施工，保證了工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：深基坑工程；控制爆破技術(shù)；深孔爆破；爆破開(kāi)挖；爆破方案 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU74 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0110-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.059

1 工程概況及周邊環(huán)境

1.1 工程環(huán)境

津匯國(guó)際孵化器大廈項(xiàng)目位于柳州市柳東開(kāi)發(fā)區(qū)、柳東大道南側(cè)；項(xiàng)目總占地面積14829.63m2，總建筑面積90619.80m2，其設(shè)計(jì)長(zhǎng)142.80m、寬68.40m，為框剪結(jié)構(gòu)，地上建筑28層，地下室3層，地面±0.00標(biāo)高為99.20m，設(shè)計(jì)地下室底板標(biāo)高為85.30m。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，場(chǎng)地原狀地貌為低山，平整后基坑以下主要由泥質(zhì)炭質(zhì)及少量方解石組成，泥炭質(zhì)膠結(jié)，巖石較軟，暴露地表風(fēng)化速度較快，上部巖石破碎，隨深度加大巖石完整性較好。爆破開(kāi)挖深度13.9m，總量約為18萬(wàn)m?，合同工期150天。

1.2 周邊環(huán)境

爆破開(kāi)挖區(qū)邊界東面150m范圍內(nèi)為山坡空地；南面毗鄰總部南路，150m范圍為開(kāi)闊山坡空地；西面100m內(nèi)為空地，120m處為柳東大廈圍墻；北面20m為柳東大道，人行道下埋設(shè)有電力、消防、通訊等管線，對(duì)面100m處為在建正和城小區(qū)。爆破周圍環(huán)境如圖1所示：

圖1 爆破周圍環(huán)境示意圖

2 爆破方案設(shè)計(jì)

2.1 爆破施工主要難點(diǎn)

2.1.1 整個(gè)基坑全部為巖石，需要爆破方量18萬(wàn)m?，工程量大，工期短。

2.1.2 該基坑地質(zhì)比較復(fù)雜，地質(zhì)勘查資料未能詳細(xì)查明統(tǒng)計(jì)是否存在外傾結(jié)構(gòu)面及破裂面、軟弱結(jié)構(gòu)面、褶皺、節(jié)理等特殊地質(zhì)，但對(duì)成型后基坑底部巖石面

要求高，不允許欠挖，但超挖又必須控制在20cm以內(nèi)。

2.1.3 施工區(qū)域地處新城區(qū)交通要道，車流量、人流量很大。

2.1.4 周邊有柳東新區(qū)新開(kāi)張的五星級(jí)酒店，外墻為玻璃幕墻，對(duì)爆破震動(dòng)、噪音、飛石等有害效應(yīng)的控制要求極為嚴(yán)格。

2.1.5 根據(jù)深基坑開(kāi)挖專家組論證提出的意見(jiàn)，爆破時(shí)必須確保基坑邊坡穩(wěn)定及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的完整。

2.2 施工方案

經(jīng)過(guò)一系列的討論、分析、評(píng)價(jià)，從方案的難易性、經(jīng)濟(jì)性、所占工期、預(yù)計(jì)成效、產(chǎn)生的有害效應(yīng)等因素綜合考慮，在滿足爆破周邊環(huán)境對(duì)爆破有害效應(yīng)控制的需要，同時(shí)提高爆破施工效率，決定采用大孔徑深孔松動(dòng)爆破施工方案，分兩層臺(tái)階進(jìn)行爆破開(kāi)挖，每層臺(tái)階高度7m。

3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 鉆孔機(jī)具選擇

采用阿特拉斯AirROC D45履帶式氣動(dòng)鉆車，配備中風(fēng)壓空壓機(jī)，成孔孔徑Φ90mm。該機(jī)具鉆孔孔徑大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修保養(yǎng)方便，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)巖石裂隙不敏感，特別適合大方量深孔鉆孔爆破作業(yè)。

3.2 爆破參數(shù)

3.2.1 鉆孔直徑d1=90mm；臺(tái)階高度H=7m，前排孔上沿寬c=2.5m。

3.2.2 最小抵抗線：W=（20～35）d=1.8～3.15m，取W=3m。

3.2.3 孔距：炮孔布置采用了小抵抗線的爆破技術(shù)，為了使裂隙從松動(dòng)漏斗邊緣發(fā)展到自由面的時(shí)間和相鄰炮孔間裂隙相互發(fā)展貫通的時(shí)間基本上一致，炮孔布置采用交錯(cuò)排列，前后排炮孔孔位錯(cuò)開(kāi)，見(jiàn)圖2所示，其中將炮孔密集系數(shù)m確定為1.2。

圖2 爆破工藝圖

這種布置可以顯著地改善巖石破碎質(zhì)量，降低大塊產(chǎn)出率，大大提高機(jī)械裝運(yùn)效率。a與W的關(guān)系式為：

a=1.2W=1.2×3=3.6m，取a=3.5m。

3.2.4 排距：b=W=3m。

3.2.5 炮孔深度：炮孔為垂直孔，L1=H=7m。

3.2.6 堵塞長(zhǎng)度：合理的堵塞長(zhǎng)度應(yīng)能阻止爆炸氣體產(chǎn)物過(guò)早地沖出孔外，使破碎更加充分。堵塞長(zhǎng)度的一般要求是不小于25d，并且不小于實(shí)際最小抵抗線，因此取L2=3m。

3.2.7 單孔藥量：第一排炮孔的單孔裝藥量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：Qt1=qHaW=0.25×7×3×3=15.75kg，取Qt1=15kg。

從第二排炮孔起，以后各排炮孔的單孔裝藥量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：Qt2=KqabH=1.2×0.25×3×3=19.68kg，取Qt2=20kg。

式中，炸藥單耗q是計(jì)算裝藥量的主要參數(shù)，由于采用松動(dòng)爆破方式，對(duì)于松動(dòng)爆破方式通常取q為0.20～0.35kg/m?，但為了爆破的安全及效果必須經(jīng)過(guò)試爆才能確定。經(jīng)過(guò)前期場(chǎng)地平整爆破作業(yè)情況及效果取q=0.25kg/m?。k為考慮受前面各排炮孔的礦巖阻力作用的增加系數(shù)，一般取1.1～1.2，在設(shè)計(jì)中取1.2。

3.3 減振孔孔網(wǎng)參數(shù)

為降低爆破振動(dòng)的影響，預(yù)先在基坑周邊開(kāi)挖邊線內(nèi)2m處設(shè)有一排減振孔，孔徑d2=100mm，孔距a2=0.5m，孔深L3=8m；當(dāng)施工到基坑邊坡開(kāi)挖時(shí)，將減振孔間隔3個(gè)孔裝藥作為炮孔裝藥爆破，單孔裝藥量Q3=0.6Qt1=0.6×15=9kg。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)臺(tái)階施工到相應(yīng)水平標(biāo)高后，再預(yù)鉆下一個(gè)臺(tái)階的減振孔，直至到達(dá)基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖標(biāo)高。

3.4 裝藥結(jié)構(gòu)

3.4.1 主爆區(qū)一般孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，采用Φ70×1600g乳化炸藥，孔內(nèi)裝1發(fā)非電毫秒導(dǎo)爆管雷管。

3.4.2 減振孔采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，采用Φ70×1600g乳化炸藥，孔內(nèi)裝2發(fā)非電毫秒導(dǎo)爆管雷管。

3.4.3 填塞物采用石粉或河砂。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)圖

3.5 起爆網(wǎng)絡(luò)

由于爆區(qū)環(huán)境比較復(fù)雜，為減少爆破次數(shù)和增加一次爆破方量，本工程采用孔內(nèi)延時(shí)爆破起爆網(wǎng)絡(luò)，排間全區(qū)順序起爆，排與排之間接力起爆。一次起爆4排，分別裝MS1、MS3、MS7、MS9導(dǎo)爆管雷管，每排10孔左右，利用電雷管起爆。

4 爆破振動(dòng)安全校核與安全措施

4.1 爆破震動(dòng)

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2003）的規(guī)定，可按下列公式計(jì)算爆破震動(dòng)安全距離：

R=（K/V）1/αQ1/3

式中：R為爆破震動(dòng)安全距離，m；K、α為與爆破點(diǎn)地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況取K=250、α=1.8；V為地面質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)安全速度，基坑周圍建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，綜合取V=3cm/s；Q為微差爆破作業(yè)最大一段藥量，Q取200kg（MS3段）；m為藥量指數(shù)，取1/3。計(jì)算結(jié)果為68.25m，小于最近需要保護(hù)建筑物的距離（120m），并且采取了鉆鑿減振孔等防護(hù)措施，爆破振動(dòng)會(huì)相應(yīng)降低，因此周圍建筑物安全。

4.2 基坑安全預(yù)防措施

4.2.1 臨近基坑邊坡爆破時(shí)，嚴(yán)格控制起爆藥量，適當(dāng)減少起爆排數(shù)和孔數(shù)。

4.2.2 每開(kāi)挖完一個(gè)臺(tái)階，及時(shí)對(duì)邊坡按設(shè)計(jì)進(jìn)行噴錨支護(hù)，并對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的狀況隨時(shí)進(jìn)行巡查。

4.2.3 按監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行基坑邊的沉降及水平位移監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)測(cè)報(bào)警值的累計(jì)值時(shí)，做好險(xiǎn)情預(yù)報(bào)工作，并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

4.3 爆破飛石預(yù)防措施

4.3.1 采取全封閉式施工，在紅線范圍內(nèi)按相關(guān)規(guī)定砌筑施工圍墻，減少與外界相互干擾。

4.3.2 嚴(yán)格控制裝藥量和炮孔填塞質(zhì)量，是確保爆破效果，防止飛石的重要保證，嚴(yán)禁使用含有小石塊的填塞物進(jìn)行填塞。

4.3.3 鉆鑿炮孔時(shí)要注意是否遇到泥夾層和溶洞等特殊地質(zhì)情況，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員，并做好記號(hào)。

4.3.4 清除干凈臺(tái)階坡面松散的石塊。臺(tái)階坡面松散石塊很有可能產(chǎn)生二次飛石，在起爆前要徹底清除干凈。

5 爆破效果與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

5.1 爆破效果

2014年8月8日開(kāi)工至2015年1月14日竣工驗(yàn)收，整個(gè)爆破開(kāi)挖歷時(shí)159天，做到了精心組織施工、周密組織警戒工作，在確?；蛹爸苓吔ㄖ踩那疤嵯拢瑢?shí)現(xiàn)了市區(qū)內(nèi)深基坑爆破開(kāi)挖安全、快速、高效施工，得到業(yè)主和監(jiān)理單位的一致好評(píng)。

5.2 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

5.2.1 該工程挖方量大，工期緊，施工場(chǎng)地有限。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，對(duì)爆破區(qū)域進(jìn)行合理劃分工作面，建立了一套鉆孔、爆破、裝運(yùn)相結(jié)合，有序互不干擾的施工作業(yè)流程，保證了施工進(jìn)度。

5.2.2 在基坑周邊預(yù)先鉆鑿減振孔，既能有效降低爆破振動(dòng)，又能合理使用。全部炮孔由測(cè)量人員按照技術(shù)交底和地質(zhì)勘查報(bào)告對(duì)爆破分區(qū)，對(duì)炮孔進(jìn)行定位，在鉆孔時(shí)盡可能避開(kāi)特殊地質(zhì)構(gòu)造，在不同的地質(zhì)情況爆破區(qū)段，采取相應(yīng)的炮孔參數(shù)，嚴(yán)格控制孔底

標(biāo)高。

5.2.3 爆破參數(shù)會(huì)因巖性的變化而變化，爆破作業(yè)過(guò)程中還要注意觀察每次爆破的效果，同時(shí)加強(qiáng)振動(dòng)測(cè)試，為施工提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)。

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作者簡(jiǎn)介：黃澤巍（1979-），男，廣西壯族自治區(qū)冶金建設(shè)公司工程師，研究方向：拆除和巖土爆破施工、安全管理。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）