復雜環(huán)境下小孔徑深豎井石方爆破

楊勇 薛永利

摘 要：福建福清核電廠3#、4#常規(guī)島負挖工程中，在復雜環(huán)境下，采用中心預鉆一個Φ100mm的空孔的分層掏槽爆破技術方案，對爆區(qū)建筑物和設施，按照安全允許振速，嚴格控制最大段藥量，確保了建筑物和設施的安全。通過合理選取爆破參數(shù)有效的控制爆破飛石，安全地實現(xiàn)了復雜環(huán)境下小孔徑深豎井石方的爆破開挖。

關鍵詞：復雜環(huán)境；石方開挖；中心預鉆Φ100mm空孔，分層掏槽爆破；爆破振動；爆破飛石；小孔徑深豎井

1 工程概況

福建福清核電廠3#、4#常規(guī)島負挖工程中，設計在3#常規(guī)島、4#常規(guī)島-17.6m的基坑內各開挖一個埋管豎井，即“U”型埋管豎井。該埋管豎井規(guī)格為Φ600mm，深度為5.5m。

該埋管豎井周圍爆破環(huán)境非常復雜，豎井位于3#、4#常規(guī)島-17.6m基坑內，而常規(guī)島-17.6m基坑的混凝土結構均已完工，而且還有部分玻璃鋼管外露；豎井的設計上口邊沿距混凝土結構最近處僅有8.0m，爆破時需防止爆破危害因素對外露的玻璃鋼管和混凝土結構造成破壞。

開挖區(qū)場地地層簡單，主要由燕山侵入黑云母花崗巖和第四系組成，第四系不整合覆蓋于燕山早期侵入花崗巖上。場地地層巖性主要為：第四系全新統(tǒng)人工回填塊石和海積層；燕山早期的黑云母花崗巖及后期侵入閃長玢巖巖脈、輝綠巖巖脈。

2 控爆方案及參數(shù)設計

2.1 控爆方案

由于該埋管管徑Φ600mm，深度為5.5m?？梢娫撠Q井屬于“小孔徑深豎井”，工作斷面非常小，不便于施工操作。

為保證該豎井底口滿足設計要求，開挖的管徑需大于設計的管徑，擬采用的開挖管徑為1400mm，每循環(huán)炮孔深度擬定為1.0m，考慮爆破效率為80%，則每循環(huán)進尺為0.8m。另外，為最大限度地保護豎井東側已澆筑好的鋼筋混凝土結構，擬開挖的管徑斷面與設計的豎井斷面是個偏心圓，內切于豎井東邊沿上距東側混凝土結構最近的一點上。此外為了取得較好的爆破效果，擬以開挖管徑的軸線為中心預鉆一個Φ100mm的空孔，深度為5.8m，其中超深0.3m。豎井開挖和斷面投影圖（見圖1）。

在開挖前需將常規(guī)島-17.6m基坑內的水和其他雜物清楚干凈。為了盡可能的減少爆破飛石對周圍設備、設施的危害并加快施工進度，該豎井開挖時不進行預裂爆破，為保證邊線開挖到位，邊線的爆破孔鉆傾斜孔，與豎井側壁的傾斜角度為10°；同時，為盡量減少爆破時對周圍混凝土的影響，鉆孔時采用“密鉆孔，少裝藥”的設計原則，周邊孔采用間隔減弱裝藥結構，并充分利用預鉆的空孔進行爆破設計。

對于豎井基底及側壁沒有達到設計要求的部分，分別采用風鎬及人工鑿除的方法進行基底找平。

2.2 每循環(huán)爆破參數(shù)設計

（1）孔距a

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用空孔直線掏槽的掏槽形式，取掏槽孔a=0.60m，周邊孔a=0.55m（由于該豎井端面很小，因而在爆破施工中可以取消輔助孔）。

（2）掏槽孔與周邊孔最小距離

掏槽孔與周邊孔最小距離為0.40m。

（3）炮孔深度L和循環(huán)進尺H

炮孔深度取1.0m，考慮爆破效率為80%，則每循環(huán)進尺為0.8m；掏槽孔超深取0.2m，其余孔不超深。

（4）孔徑d

取孔徑d=38mm。

（5）炸藥單耗q

掏槽孔取炸藥單耗q=2.1～2.8㎏/m3，周邊孔取炸藥單耗q=1.2～2.0㎏/m3。

（6）填塞長度

掏槽孔填塞長度0.3～0.4m，周邊孔總填塞長度0.7～0.8m。

（7）單孔藥量Q

掏槽孔單孔藥量為0.6～0.8㎏，周邊孔單孔藥量為0.3～0.5㎏。

（8）爆破規(guī)模

一次起爆12個孔，單段最大藥量不大于1.5㎏

（9）炮孔網(wǎng)絡布置示意圖

（10）裝藥結構

掏槽孔采用連續(xù)裝藥結構，周邊孔采用間隔減弱裝藥。

（11）爆破網(wǎng)絡設計及合理微差時間

采用非電復式導爆管起爆網(wǎng)絡，使用起爆器起爆。采用微差起爆，微差時間不小于100ms。

3 爆破振動與飛石控制

3.1 爆破振動安全校核

爆破振動要保證周圍設施的正常使用，本工程主要為東側8.0m處已澆筑好的鋼筋混凝土結構。本工程以質點振動速度作為衡量爆破振動強度的物理量，可按公式（1）計算。

Q=R3·（v/K）3/a 式（1）

式中：v為質點振動速度，本工程取7cm/s；Q為最大段藥量，kg；R為爆心與被保護物之間的距離，本工程取8.0m；K、a為與爆破點至計算保護對象間的地形、地質條件有關的系數(shù)和衰減系數(shù)。福清核電廠區(qū)主要為中硬巖石，本工程取K=160，a=1.7。

根據(jù)式（1）及上述確定參數(shù)，計算出本工程安全允許最大段藥量為2.05kg，本工程設計最大段藥量為1.5kg，可以滿足要求。

3.2 爆破飛石控制措施

考慮本工程的特點，采取各種技術措施，做到安全性、經(jīng)濟性、合理性、可操作性以及高效率的統(tǒng)一。

（1）上向飛石的控制。上向飛石主要由填塞質量控制，與單耗和填塞長度有關。填塞長度一定，單耗太大，會形成孔口漏斗，飛石數(shù)量多而遠，危害也嚴重；單耗太小，炸藥威力不足以破壞巖石，就可能向上沖起，危害相對較小，爆破效果肯定不好。所以要控制上向飛石，應控制合適的單耗范圍和其合適的填塞長度。

（2）本工程在控制單孔裝藥量的同時，在整個炮區(qū)上覆蓋一層竹籬笆，并使每塊竹籬笆搭接不小于20㎝，竹籬笆覆蓋范圍每邊應超出炮區(qū)不小于50㎝，然后在竹籬笆上覆蓋一層鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)覆蓋面積不小于竹籬笆覆蓋面積，每塊鐵絲網(wǎng)的連接處用鐵絲連接完好，最后用砂袋重壓，并保證上層每塊竹籬笆上一個砂袋且每個砂袋重不小于25㎏。

（3）為了減少以后的找平工作量，盡快完成該豎井的開挖，在進行爆破開挖時將根據(jù)以往的爆破經(jīng)驗采用適當?shù)谋茀?shù)，并根據(jù)每一炮后的基底測量情況及時調整下一炮的爆破參數(shù)，特別是控制適當?shù)谋瞥?，以盡可能的避免欠挖和控制超挖；對不可避免的欠挖部分，采用人工或機械的方法進行清除，將盡量不采用爆破的方法清除。

（4）對每一次的爆破施工均進行風險性分析，根據(jù)爆破部位、拋擲方向等因素分析產(chǎn)生飛石的可能性，并針對風險性分析可能會出現(xiàn)的結果，采取相應的應對措施。

4 結語和體會

復雜環(huán)境下的爆破施工設計，需要綜合考慮周圍環(huán)境、工程地質、具體的防護要求等各方面的因素，本工程針對這些因素采用中心預鉆一個Φ100mm的空孔的分層掏槽爆破技術方案，對爆區(qū)建筑物和設施，按照安全允許振速，嚴格控制最大段藥量，確保了建筑物和設施的安全。

參考文獻

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（作者單位：核工業(yè)南京建設集團有限公司）