淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)在地基開挖與拆除中的應(yīng)用

王懷軍

（葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧葫蘆島125000）

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淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)在地基開挖與拆除中的應(yīng)用

王懷軍

（葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧葫蘆島125000）

摘要：在遼寧省宮山咀水庫(kù)溢洪道進(jìn)行地基開挖與原部分混凝土拆除過(guò)程中，根據(jù)原溢洪道地質(zhì)結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)的特點(diǎn)，采用了淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)，并提出符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求的淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)方案，極大地減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了施工安全隱患，提高了施工質(zhì)量，縮減了工期。

關(guān)鍵詞：淺孔松動(dòng)爆破；溢洪道；宮山咀水庫(kù)

宮山咀水庫(kù)位于遼寧省建昌縣境內(nèi)，大凌河干流上；水庫(kù)1958年8月開工建設(shè)，于1979年7月竣工，主要水工建筑物由主壩、副壩、輸水洞、溢洪道、電站等組成；水庫(kù)控制面積656km2，最大庫(kù)容1.086億m3，是一座防洪、供水、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合性大（Ⅱ）型水利樞紐工程。

水庫(kù)經(jīng)多年的運(yùn)行，大壩右壩肩出現(xiàn)繞壩與壩基滲漏、壩體裂縫等一系列安全問(wèn)題；加之水庫(kù)建設(shè)之初防洪標(biāo)準(zhǔn)低，多年未除險(xiǎn)加固，致水庫(kù)無(wú)法正常蓄水。為改變當(dāng)前水庫(kù)病險(xiǎn)運(yùn)行狀態(tài)，消除水庫(kù)安全隱患，經(jīng)主管部門批準(zhǔn)，水庫(kù)在對(duì)現(xiàn)有6孔溢洪道進(jìn)行改造和擴(kuò)建的基礎(chǔ)上，新建溢洪道3孔，以增加水庫(kù)泄洪能力，提高水庫(kù)校核洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)到2000年一遇。

在對(duì)溢洪道進(jìn)行地基開挖與原部分混凝土拆除過(guò)程中，合理的實(shí)踐并利用了淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)，極大地減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，消除了施工安全隱患，提高了施工質(zhì)量，縮減了工期。

1　新建溢洪道工程地質(zhì)條件分析

新建三孔溢洪道，設(shè)三孔閘門凈寬12m，三孔總凈寬36m。閘墩長(zhǎng)15m，寬1.6m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，新建工程由堰體與護(hù)坦組成，堰體長(zhǎng)45.2m，寬15m，護(hù)坦長(zhǎng)45.2m，寬30m。

新建三孔溢洪道布置在原六孔溢洪道右側(cè)沖積二級(jí)階地斜坡地帶，砂礫卵石層底部的中生代白堊紀(jì)安山巖類的巖體中。地基開挖揭露出來(lái)的巖性，主要為紫紅色、灰色的安山質(zhì)凝灰?guī)r與凝灰質(zhì)安山斑巖兩種巖石。

在該兩種巖體中斷層與節(jié)理都較發(fā)育，主要斷層有12條，其中近南北向陡傾角（65°～85°）斷層，對(duì)堰體基礎(chǔ)起阻滑作用；東西向緩傾角（15°～25°）斷層，對(duì)堰體基礎(chǔ)滲漏是極其不利的地質(zhì)條件；加之受后期形成的南北向與東西向及其北西向的三組構(gòu)造節(jié)理的互相切割，使淺層巖體破壞較為嚴(yán)重，在堰體周圍強(qiáng)風(fēng)化巖體厚度可達(dá)4～6m，巖體松散強(qiáng)度低、透水嚴(yán)重。

因此，在新建三孔溢洪道施工時(shí)強(qiáng)風(fēng)化巖體須全部清除，使溢洪道基礎(chǔ)置于白堊紀(jì)紫紅色、灰色的安山質(zhì)凝灰?guī)r與安山斑巖弱風(fēng)化帶上限下的設(shè)計(jì)高程1～2m深度內(nèi)，以使基礎(chǔ)穩(wěn)定和安全。

2　新建溢洪道地基開挖

新建溢洪道土石方開挖包括上游進(jìn)水渠（SAO -100～SAO+100）、堰體基礎(chǔ)（SAO+100～SAO+ 15）、護(hù)坦（SAO+15～SAO+45）、出水渠基礎(chǔ)（SAO+45～SAO +65），下游泄槽基礎(chǔ)及邊坡（SAO+65～SAO+360）等土石方開挖。土方開挖總量約12萬(wàn)m3，石方開挖包括引水渠渠底基礎(chǔ)、堰體、護(hù)坦、溢洪道泄槽，右邊墻底部基礎(chǔ)等石方開挖，開挖總量約20萬(wàn)m3。

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)約20萬(wàn)m3石方用人工和機(jī)械進(jìn)行開挖，極大增加工程施工難度和工程量，且存在嚴(yán)重安全隱患。該次開挖采用淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)，結(jié)合工程實(shí)際部位的地形、地質(zhì)條件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)爆破實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算，對(duì)不同工程部位，采用不同的爆破方法，選用不同的爆破參數(shù)。

2.1淺孔爆破設(shè)計(jì)與參數(shù)的選擇

爆破孔深為0.5～5.0 m，孔徑35～75mm的爆破，稱之為淺孔爆破。這種炮孔，采用YQ-26手持式鑿巖機(jī)鉆孔。炮孔下部裝藥，上部堵塞，施工簡(jiǎn)單，易于操作，炸落石塊較均勻，在引水渠和溢洪道高部位巖石開挖時(shí)，采用分層開挖，臺(tái)階式布置。爆破材料為2#巖石硝銨炸藥，工業(yè)火雷管和導(dǎo)火索。

爆破參數(shù)的選擇：

（1）孔徑D，設(shè)計(jì)D =35～75mm，實(shí)測(cè)D=42mm。

（2）孔深h =0.5～5.0m，決定孔深寬根據(jù)不同工程部位，巖石的軟硬程度及性質(zhì)決定孔的深淺，避免爆破后留有殘存的巖埂或產(chǎn)生超挖。對(duì)于堅(jiān)硬巖石，其孔深h必須大于臺(tái)階高度H，即：

于松軟巖石，鉆孔深度應(yīng)小于臺(tái)階高度H，即：

（3）最小抵抗線W：最小抵抗線W（指第一排的W）的布置，要使它不大于臺(tái)階高度，否則可能產(chǎn)生沖天炮，通常取最小抵抗線與臺(tái)階高度的0.6～0.8倍，

（4）炮孔間距a和排距b：對(duì)于炮孔間距，應(yīng)考慮在爆破后，中間盡量不留或少留巖埂，且盡量使炸藥消耗量小，若間距a和排距b太大，由于爆破能量重迭較少，炸藥雖然省了，但中間殘留石埂大，若間距a和排距b太小，則爆破能量重迭較多，中間殘留石埂較小，但炸藥消耗增多，因此對(duì)于炮孔間距的選擇，應(yīng)根據(jù)爆破要求和引爆的雷管種類來(lái)決定，一般采用火雷管起爆時(shí)。

當(dāng)布置幾排炮孔時(shí)，應(yīng)交錯(cuò)布置成梅花形，第1排先爆，然后第2排，第3排依次爆破，這樣可增大爆破效果。一般排距采用

（5）藥包量計(jì)算：淺孔爆破多排布置炮孔時(shí)，每一炮孔拋擲的藥量可用下式計(jì)算。

式中k為單位體積巖石炸藥用量（kg/m3），它可以在某一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，對(duì)于各種級(jí)別巖石，通過(guò)試驗(yàn)求得或采取經(jīng)驗(yàn)數(shù)字進(jìn)行計(jì)算，必要時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)加以修正或調(diào)整。

2.2原溢洪道右側(cè)堰體部位開挖

距原溢洪道右側(cè)邊墩10m以內(nèi)的堰體部位的巖石開挖。

該部位距原建筑物較近，巖性與安山斑巖和安山質(zhì)凝灰?guī)r經(jīng)6組巖樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其飽和抗壓強(qiáng)度kk=40～50MPa。巖體強(qiáng)度中等，為防止對(duì)原建筑物破壞，采用小藥量，淺孔松動(dòng)爆破，孔深不超過(guò)5m，孔徑采用42mm，用YQ-26手持式鑿巖機(jī)鉆孔，一般孔深2.5～3.5m，巖石單耗藥量q= 0.3kg/m3。

堰體部位石方開挖，因該部位距建筑物較近，為防止對(duì)原有建筑物造成破壞，在距原右邊墩1m處，打兩排防震孔，孔徑42mm，孔距=60cm，排距40cm，梅花型布置，不裝藥。主炮孔呈梅花型布置，孔距150cm，排距120cm，孔深2.5m。采用微藥量松動(dòng)爆破，單孔裝藥量按公式（9）計(jì)算，即Qk=qabh公式（9）其結(jié)果Qk=0.33×1.5×1.2× 2.5 =1.35（kg）。為確保原建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定和安全，在距原右邊墩3m范圍內(nèi)，預(yù)留（巖體）保護(hù)層，最后分兩層開挖，第1層開挖到距建基面0.5m，第2層開挖距建基面0.2m，采用小藥量松動(dòng)爆破方法，由YQ—26手持式鑿巖機(jī)造孔，炮孔呈梅花形布置，孔距80cm，排距60cm，線裝藥密度QX=0.21kg/m，剩余部分采用人工撬挖，達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

2.3齒槽開挖

齒槽（SAO—2.5—SAO+2）·（SAO—13—SAO +17）·（SAO+44—SAO+46）部位開挖，當(dāng)巖石開挖到距槽底3m時(shí)，由測(cè)量放樣，給出齒槽上下開口線，在上開口上測(cè)點(diǎn)高程，按坡比計(jì)算結(jié)孔深度，在下開口線測(cè)量點(diǎn)高程，采用小藥量加密鉆孔爆破，經(jīng)測(cè)量逐個(gè)計(jì)算鉆孔深度，槽底寬度大于1.5m時(shí)，打兩排鉆孔，呈鋸齒形布置，同時(shí)在上、下流開口線上各打一排鉆孔，孔距60cm，至建基面高程。

2.4距建筑物10～30m之間堰體與護(hù)坦兩部位巖石開挖

堰體、護(hù)坦兩部分開挖，均采用淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)，由YQ—26手持式鑿巖機(jī)造孔，分層開挖，孔徑42mm，孔深3.5m，巖石單位耗藥量為0.3kg/m3。

炮孔單孔裝藥量：QK=qabh =0.3×1.5×1.2 ×3.5 =1.89kg。

炮孔梅花形布置，孔距150cm，排距120cm，根據(jù)使點(diǎn)振動(dòng)速度保持規(guī)律經(jīng)驗(yàn)公式，一次允許最大起爆藥量Qm=［（5 /150）1 /2×22］3=64.8kg。因此，該部位采用分段間隔起爆，每次瞬間起爆孔數(shù)不多于34個(gè)孔，V=4.99cm/s＜5cm/s?？芍?，分段起爆不會(huì)產(chǎn)生對(duì)原有建筑的影響。

2.5距建筑物30m以外部位巖石開挖

包括新增設(shè)溢洪道進(jìn)水渠，堰體和護(hù)坦（0 + 845～0 +862.3）基礎(chǔ)巖石開挖爆破均采用CM—351 和QZ—180鉆孔造孔，一次造孔深度不超過(guò)6m，2#巖石硝銨炸藥分段起爆，微差爆破，非電毫秒雷管引爆，孔徑不超過(guò)100mm，孔距2.5m，排距2.2m，梅花形布置，為防止爆破產(chǎn)生的地震波對(duì)原有建筑物產(chǎn)生破壞作用，每次瞬間起爆最大藥量控制在30kg以下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式V=150（301 /3/ 30）1.59=4.07cm/s。它滿足規(guī)范質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)保持速度小于50cm/s的要求。

開挖預(yù)留2m保護(hù)層，分兩層開挖，第1層開挖到距建基面0.5m，第2層開挖距建基面0.2m，均采用小藥量松動(dòng)爆破方法，由YQ—26手持式鑿巖機(jī)造孔，炮孔呈梅花形布置，孔距80cm，排距60cm，線裝藥密度QX=0.21kg/m；剩余部分采用人工撬挖。

2.6邊坡開挖

邊坡開挖采用預(yù)裂爆破技術(shù)，用CM-35履帶式鑿巖機(jī)鉆孔，高差小于10m時(shí)，一次開挖到底；大于10m時(shí)分層開挖，孔徑100mm，水平傾角滿足設(shè)計(jì)要求，炮孔間距：a =1.0～1.5m。炸藥采用2#巖石硝銨炸藥。孔口留1.2m不裝藥，用炮泥堵塞。藥包結(jié)構(gòu)，藥包采用32mm直徑藥包，間隔裝藥，把藥卷間隔地綁在導(dǎo)爆索上，再用竹片來(lái)控制間距，底部加大裝藥量3倍，增量均勻分布在底部1m的表度上。預(yù)裂爆破距原有建筑物較遠(yuǎn)，但仍要控制好起爆藥量。

3　對(duì)原有部分建筑物拆除

3.1導(dǎo)流墻拆除

原有導(dǎo)流墻為鋼筋混凝土，方量480m3。采用微差松動(dòng)爆破技術(shù)拆除。在靠近閘墩處采用小藥量火雷管引爆，預(yù)爆300mm寬裂縫。在進(jìn)行掏槽爆破時(shí)，要間隔裝藥，用YQ—26手持式鑿巖機(jī)鉆孔，鉆孔垂直布置，靠閘墩側(cè)鉆一減震孔，以減小掏槽爆破時(shí)對(duì)閘墩產(chǎn)生的沖擊力。

導(dǎo)流墻采用分段起爆微差爆破，從距閘墩最遠(yuǎn)處開始向內(nèi)分段拆除，機(jī)械清除拆除物。

3.2工作橋支墩拆除

原有工作橋支墩需拆除鋼筋混凝土275m3，共有5個(gè)支墩，支墩拆除采用小藥量微差爆破，在支墩底部鉆一排減震孔，孔距30cm。采用水平布孔，由上而下微差爆破拆除。

首先，在支墩一側(cè)搭好腳手架子和便于上下移動(dòng)的操作平臺(tái)，以便鉆孔和裝藥施工。采用氣腿鉆機(jī)鉆孔，孔距40cm，排距35cm，孔深80cm，單孔裝藥量QK=qabh =0.53×0.4×0.35×0.8 = 0.06kg，采用分段微差起爆方法進(jìn)行施工。

為防止拆除物砸壞原有建筑物，拆除過(guò)程中采用苫蓋的方法加以保護(hù)。

4　結(jié)語(yǔ)

宮山咀水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，對(duì)新增設(shè)溢洪道地基開挖與原一部分混凝土工程拆除，采用淺孔松動(dòng)爆破技術(shù)是切實(shí)可行的，既保證了新建工程基礎(chǔ)開挖施工質(zhì)量和施工工期，又極大程度上減少了對(duì)原有建筑物的損害。

對(duì)溢洪道不同部位工程施工時(shí)，采用的淺孔松動(dòng)爆破為主，與預(yù)裂爆破、定向爆破相結(jié)合的爆破方法，減小飛石和地震強(qiáng)度，拉長(zhǎng)了與原建筑物的距離，減輕了對(duì)鄰近建筑物的可能產(chǎn)生的破壞作用；排除了溢洪道施工過(guò)程中對(duì)橫跨溢洪道上空高壓線與光纜線路的威脅。

新增設(shè)建筑物基礎(chǔ)巖石風(fēng)化程度有一定差異，對(duì)于爆破參數(shù)，尤其是炸藥單耗q的取值要有一定的范圍，建議q=0.3～0.4kg/m3。一次允許最大起爆藥量Qm=（5 /150）3 /2×223=64.8kg；巖土系數(shù)K值取150，最大一段允許起爆藥量不超過(guò)64.8kg時(shí)，引起爆破介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度就小于5cm/s的規(guī)范規(guī)定值，對(duì)建筑物的穩(wěn)定與安全是大有好處。此外，淺孔松動(dòng)爆破的孔深、孔距、排距的選擇要綜合考慮建筑物的所處部位，巖石風(fēng)化性質(zhì)，堅(jiān)硬程度各種因素，不能強(qiáng)求一致。

中圖分類號(hào)：TB41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-1305（2016）01-0096-03

DOI：10.3969 /j.issn.1008-1305.2016.01.033

收稿日期：2014-11-03

作者簡(jiǎn)介：王懷軍（1970年—），男，工程師。