關(guān)于深基坑特堅(jiān)石靜態(tài)爆破施工技術(shù)分析

郭景鵬

摘? ? 要：近些年來(lái)城市化水平一直在提升，在鄰近居民區(qū)開(kāi)發(fā)新建工程項(xiàng)目越來(lái)越普遍，其中有些工程項(xiàng)目基坑較深且基底含大批量的特堅(jiān)石，大大增加了工程建設(shè)的難度。采用炮機(jī)破碎比較困難，施工速度慢;采用常規(guī)炸藥爆破不僅危害深基坑邊坡安全，擾動(dòng)地基并且較大的沖擊波對(duì)四周建筑群及臨近航線形成很大的安全威脅;通過(guò)不斷的優(yōu)化比選，深基坑內(nèi)大量特堅(jiān)石運(yùn)用靜態(tài)爆破的施工技術(shù)，能較好的避免強(qiáng)震動(dòng)及沖擊波，極大地降低地基擾動(dòng)及對(duì)四周環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞：深基坑;特堅(jiān)石;靜態(tài)爆破;效益分析

1? 引言

通過(guò)結(jié)合三亞富華凱悅酒店項(xiàng)目的工程實(shí)例，總結(jié)各施工過(guò)程經(jīng)驗(yàn)，形成了一套技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的深基坑特堅(jiān)石靜態(tài)爆破施工技術(shù)，主要從該施工技術(shù)特點(diǎn)、工藝原理和施工操作要點(diǎn)等多個(gè)方面進(jìn)行分析。該工程項(xiàng)目位于三亞市天涯區(qū)鳳凰片，離三亞鳳凰機(jī)場(chǎng)不足5km，飛機(jī)降落掠過(guò)項(xiàng)目上空;需爆破區(qū)的基坑開(kāi)挖深度達(dá)6.49m～8.49m，基坑邊坡采用鋼花管+錨桿掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù);需爆破特堅(jiān)石下伏厚度0m～4.5m，約5000m?。

2? 靜態(tài)爆破施工技術(shù)特點(diǎn)

2.1? 施工簡(jiǎn)便

按照破碎水平需求，設(shè)計(jì)合理的炮孔孔徑、孔距、角度，可實(shí)現(xiàn)“外科手術(shù)式”破裂特堅(jiān)石的目標(biāo);預(yù)先鉆孔、清孔后灌入靜態(tài)破碎劑漿體（水灰比0.28～0.38）即可，施工操作方便簡(jiǎn)單。

2.2? 安全

靜態(tài)破碎劑屬不燃非爆品，應(yīng)用靜態(tài)破碎劑進(jìn)行靜態(tài)爆破是一項(xiàng)可預(yù)控的施工，無(wú)需采取復(fù)雜的安全措施，不會(huì)像普通炸藥爆破產(chǎn)生震動(dòng)、沖擊、飛石，擾動(dòng)地基，危害基坑、航班和行人、交通安全。

2.3? 環(huán)保

靜態(tài)破碎劑屬于無(wú)公害、環(huán)保型產(chǎn)品，施工時(shí)不會(huì)爆發(fā)強(qiáng)噪、粉塵、飛屑、有毒氣體等，臨近居民生活和四周環(huán)境不會(huì)遭受影響。

2.4? 經(jīng)濟(jì)

在炮孔灌入靜態(tài)破碎劑后3-4個(gè)小時(shí)即可結(jié)束破裂，而且可連續(xù)不斷地施工，效率高，投入低，無(wú)需像普通炸藥爆破施工那樣采取清場(chǎng)及做大范圍的安全警戒。

3? 工藝原理

靜態(tài)破碎劑屬于不燃非爆，無(wú)公害的制品，是含有元素鋁，鎂，鈣，鐵等的無(wú)機(jī)鹽的粉末狀物質(zhì)。靜態(tài)爆破技術(shù)就是應(yīng)用裝填充在特堅(jiān)石鉆孔中的靜態(tài)破碎劑漿體產(chǎn)生水化反應(yīng)，令破碎劑晶體變形，發(fā)生體積膨脹，從而緩慢地、靜靜地將膨脹壓力（可達(dá)30MPa～50MPa）施加給孔壁，當(dāng)壓力在孔壁上發(fā)生的拉應(yīng)力大于特堅(jiān)石（抗拉強(qiáng)度為4-10MPa）的抗拉強(qiáng)度時(shí)，特堅(jiān)石即被裂解。

4? 施工操作要點(diǎn)

4.1? 爆破結(jié)構(gòu)調(diào)查

施工前須根據(jù)特堅(jiān)石構(gòu)造、作業(yè)條件、工程量、破碎程度、二次破碎措施、進(jìn)度要求、地基情況進(jìn)行詳盡的考查;熟知特堅(jiān)石性質(zhì)、節(jié)理、走向和地下水情況，清楚被保護(hù)的對(duì)象。

4.2? 爆破設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)時(shí)，須依據(jù)特堅(jiān)石的具體狀況（巖石性狀、破碎的塊度等）確定鉆孔的直徑和深度、鉆孔位置定位和爆破順序等。

（2）按照特堅(jiān)石的材質(zhì)及塊度要求，參考三亞的氣候條件，并且根據(jù)JC 506—2008《無(wú)聲破碎劑》，最終確定SCA-Ⅱ型作為本工程應(yīng)用的靜態(tài)破碎劑（使用溫度允許值：10℃～35℃）。

（3）鉆孔參數(shù)以及鉆孔布置。

①孔徑：孔徑過(guò)小，則對(duì)孔壁引發(fā)的壓力就小，有可能達(dá)不到破碎的效果，所以依據(jù)本工程的現(xiàn)實(shí)狀況，應(yīng)用YT20手持式風(fēng)鉆機(jī)鉆孔，孔徑按常規(guī)取[Φ]40mm。

②布孔方式：可依據(jù)實(shí)際狀況梅花形或正方形布孔。

③孔間距：a=Kd，對(duì)花崗巖石K取值為（5～10），d為鉆孔直徑，取a孔距=排距b=0.4m。

④孔深;L=K1H，K1為實(shí)際作業(yè)過(guò)程中經(jīng)驗(yàn)累計(jì)得出的系數(shù)，H為破碎體高度，對(duì)厚巖取K=1.05。

⑤藥量單耗q：[Φ]40mm每米炮孔裝填藥密度為1.55kg/m～2.10kg/m。每米炮孔用藥量見(jiàn)表1所示，平均單耗見(jiàn)表2所示。

（4）藥量計(jì)算。

爆破用藥量基本填充滿(mǎn)鉆孔，根據(jù)孔的總長(zhǎng)度計(jì)算，參考孔徑及孔距，單位孔長(zhǎng)用藥量可參照表2選擇使用;破碎劑總用藥量可以使用以下公式計(jì)算：

Q=V×q

式中：

V——特堅(jiān)石體積（m3）;

q——單位體積特堅(jiān)石消耗破碎劑量（kg/m3）。

工程預(yù)算總用藥量：靜態(tài)爆破方量約5000m3×15㎏/m3=75000㎏， 預(yù)計(jì)采購(gòu)SCA-Ⅱ型膨脹劑約75t。

4.3? 鉆孔施工要點(diǎn)

（1）如施工時(shí)溫度較低、水灰比大、孔距大，則開(kāi)裂時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng)，成效就降低。

（2）炮孔布置可根據(jù)結(jié)構(gòu)的自由面而定，盡可能多地創(chuàng)造自由面，自由面多者破碎時(shí)間短。

（3）鉆孔整體運(yùn)用垂直孔，防止操作難度加大及填充時(shí)間增加。

（4）安排每次鉆多個(gè)孔，并多組織工人同時(shí)灌漿，令每個(gè)鉆孔內(nèi)破碎劑的效能同時(shí)起作用。

（5）接近邊坡部位的孔位需進(jìn)行加密，以確保該部位先被裂碎。

（6）填充前需查看鉆孔內(nèi)含水狀況，如有汲水性較強(qiáng)的鉆孔，需先用凈水濕潤(rùn)孔壁后填充，也可增加適量的水來(lái)配制漿體，防止孔壁過(guò)量汲取漿體中的水分，降低破裂的效果。

（7）根據(jù)“先前排，后后排”的灌入次序，灌漿時(shí)應(yīng)有序，以免造成空氣夾層。

4.4? 配制破碎劑漿體

依照差異的氣象條件確定適當(dāng)?shù)撵o態(tài)破碎劑，通常水灰比小，膨脹壓力就大，反應(yīng)時(shí)間就短。水灰比控制在0.28～0.38范圍內(nèi)，大于0.38則達(dá)不到膨脹的目的。將破碎劑和清水根據(jù)使用說(shuō)明中配合比要求，使用攪拌槍在專(zhuān)用塑料桶中攪拌1min～2min，使?jié){體質(zhì)地均勻并具有良好的流動(dòng)性。

4.5? 灌入破碎劑漿體

先清孔，保持孔內(nèi)干燥無(wú)異物;垂直方向的孔，可用小木棒邊引流邊搗實(shí)。水平方向鉆孔及斜向鉆孔，利用擠壓或泵送方式灌入孔內(nèi)，然后用摻入速凝劑的水泥砂漿快速封堵孔口?？刂坪盟幟娴母叨龋璞瓤卓诘?cm。若選擇分層（分次）破碎時(shí)，外排孔灌入破碎劑4h后，再填充里排孔。高溫季節(jié)及加速破碎的情況下，須使用草簾子遮蓋。攪拌后的漿體須及時(shí)使用，如已發(fā)燙則不得使用。

4.6? 炮機(jī)進(jìn)行處理、挖運(yùn)清理破碎

經(jīng)過(guò)3～4小時(shí)后，等破碎體完全脹裂，產(chǎn)生的一些相對(duì)較大的石塊，采用炮機(jī)根據(jù)需要的大小再進(jìn)行破碎，然后用挖掘機(jī)和自卸汽車(chē)配合，裝運(yùn)石方到指定地點(diǎn)。

5? 質(zhì)量控制

（1）設(shè)立質(zhì)量管控小組，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人主持，對(duì)各個(gè)工序進(jìn)行控制;工序之間應(yīng)做好完工質(zhì)量檢查，未作檢查或檢查不合格不得進(jìn)入下一工序施工。

（2）靜態(tài)破碎劑的質(zhì)量控制。材料進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢，符合JC 506—2008《無(wú)聲破碎機(jī)》強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)才投入使用，否則退場(chǎng)。做好防潮防曬措施，打開(kāi)袋包裝后要快速用完。破碎劑不得混用，同時(shí)不應(yīng)混合其他化學(xué)物質(zhì)。

（3）鉆孔質(zhì)量控制。按照考查的狀況，擬定具體操作性的施工方案，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員依照方案中設(shè)計(jì)的孔位分布圖測(cè)量放線，應(yīng)用全站儀測(cè)定鉆孔的角度，用鋼皮卷尺測(cè)量鉆孔的深度，并通過(guò)監(jiān)理方復(fù)核。重點(diǎn)管控鉆孔的深及角度。鉆孔與水平面宜采用90°，鉆孔直徑宜取值38mm～42mm。巖石的硬度決定了孔距與排距，硬度大，則須減少孔距與排距，硬度小，則須適當(dāng)加大孔距及排距，按照這個(gè)規(guī)則，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定孔距與排距的大小。

（4）灌入破碎劑的質(zhì)量控制。應(yīng)用SCA-Ⅱ型靜態(tài)破碎劑;不得邊鉆孔邊灌入破碎劑漿體，要按步驟分次，鉆孔按次鉆完，灌漿按次灌成。禁止鉆完孔后立即灌入破碎劑漿體，應(yīng)用高壓風(fēng)槍將孔清洗完成，待孔壁溫度降到常溫后方可裝藥。具備灌漿條件之后再開(kāi)始攪拌漿體，攪拌后應(yīng)加快施工，快速用完。攪拌中如漿體溫度快速上升、冒氣，則不得繼續(xù)使用。

（5）破碎劑反應(yīng)時(shí)間的控制。①破碎劑反應(yīng)時(shí)間通常設(shè)定在30min～60min，并可依據(jù)此，結(jié)合作業(yè)條件來(lái)測(cè)定破碎時(shí)間、破碎塊度等參數(shù)。②溫度要素也對(duì)破碎劑反應(yīng)的快慢有著重要的影響，若溫度高，則反應(yīng)時(shí)間就短，溫度低，反應(yīng)時(shí)間則長(zhǎng)。具體實(shí)施中管控漿體反應(yīng)時(shí)間過(guò)短有兩種措施，其一是在拌和水中摻入3%～5%的抑制劑，其二是將拌和水、破碎劑陰涼處存放，對(duì)巖石進(jìn)行覆蓋，管控好三要素的溫度。嚴(yán)格把控好反應(yīng)時(shí)間，尤其在高溫季節(jié)，防止沖孔造成傷害事故。

（6）沖孔控制。①防止施工人員操作失當(dāng)，動(dòng)作過(guò)慢，甚至破碎劑漿體開(kāi)始發(fā)熱燙手仍在灌裝，填充未搗實(shí)等。②避免溫度預(yù)控不符合要求，在氣溫較高時(shí)，過(guò)量拌制破碎劑漿體;鉆孔未用草簾遮擋被暴曬，抑制劑藥量準(zhǔn)備不充分，導(dǎo)致漿體反應(yīng)過(guò)快等。③鉆孔分布設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮，以防造成孔距和抵抗線偏大。④合理選用鉆頭，成鉆孔直徑不得偏大或者過(guò)小。⑤孔壁不得太過(guò)光滑。

6? 安全環(huán)保措施

（1）嚴(yán)格落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，做好做實(shí)爆破作業(yè)安全技術(shù)交底，并組織培訓(xùn)，培訓(xùn)不合格不準(zhǔn)上崗。劃定爆破作業(yè)安全區(qū)，掛設(shè)醒目的警示標(biāo)識(shí)，并拉警戒線，在破碎劑漿體未充分作用前嚴(yán)防人員接近。

（2）設(shè)置專(zhuān)職安全員，對(duì)爆破施工全過(guò)程進(jìn)行旁站監(jiān)督。

（3）破碎劑為堿性物質(zhì)，直接接觸會(huì)對(duì)皮膚造成侵蝕，作業(yè)人員應(yīng)全程戴好安全帽、防護(hù)眼鏡、防護(hù)服、工作鞋及乳膠手套，從裝填漿體到裂紋產(chǎn)生前嚴(yán)禁直視孔口，避免突發(fā)沖孔損害眼睛。

（4）破碎劑漿體填充結(jié)束后，用草簾子遮蓋，然后撤離填充點(diǎn)。

（5）在破碎作業(yè)中需要臨時(shí)變更反應(yīng)時(shí)間時(shí)，要嚴(yán)格根據(jù)說(shuō)明及試驗(yàn)結(jié)果參數(shù)摻入抑制劑或促發(fā)劑，不得摻入其它化學(xué)藥品。

（6）靜態(tài)破碎劑堆放按要求碼放整齊，地面做防潮措施，庫(kù)房建在地勢(shì)較高、陰涼通風(fēng)處。

（7）施工垃圾隨時(shí)清理，施工現(xiàn)場(chǎng)要做到工完場(chǎng)清。

（8）施工污水排放：在施工現(xiàn)場(chǎng)須根據(jù)當(dāng)?shù)厥姓鬯欧艠?biāo)準(zhǔn)設(shè)置深沉池，對(duì)污水進(jìn)行匯集沉淀處理符合要求后排放。

（9）已產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的靜態(tài)破碎劑不得回收，不得就地亂扔;為消除土壤污染及侵蝕其它構(gòu)筑物，應(yīng)將還沒(méi)反應(yīng)結(jié)束的靜態(tài)破碎劑漿體收至容器內(nèi)，等化學(xué)反應(yīng)完畢后同垃圾外運(yùn)至專(zhuān)門(mén)處理點(diǎn)。

7? 效益分析

7.1? 社會(huì)效益

由于本工程位于三亞天涯海角旅游景區(qū)與西島旅游景區(qū)之間，且在飛機(jī)降落航線之下，環(huán)境復(fù)雜，靜態(tài)爆破施工技術(shù)能夠在小震動(dòng)、無(wú)飛石、低噪聲、無(wú)毒氣的情況下實(shí)施特堅(jiān)石爆破，結(jié)構(gòu)物解體時(shí)對(duì)周?chē)沫h(huán)境、施工人員、行人和建筑物、航線等基本不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，日常生產(chǎn)和生活可以正常進(jìn)行。

7.2? 經(jīng)濟(jì)效益

應(yīng)用靜態(tài)爆破技術(shù)，施工操作簡(jiǎn)單快捷，無(wú)需大量施工人員及炮機(jī)作業(yè)，節(jié)省大量人力、物力。現(xiàn)場(chǎng)地基特堅(jiān)巖石約5000m3，使用炮機(jī)破碎，工期經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)估算至少需要3個(gè)月，而使用了靜態(tài)爆破技術(shù)，只需1個(gè)月，就完成了相同的破碎任務(wù)，大大的縮短了工期，總體經(jīng)濟(jì)效益顯著。

7.3? 環(huán)保效益

靜態(tài)破碎劑屬于無(wú)公害、環(huán)保型產(chǎn)品，非爆炸危險(xiǎn)品，不會(huì)像普通炸藥爆破那樣產(chǎn)生強(qiáng)震、強(qiáng)噪、粉塵、飛石等，附近居民生活生產(chǎn)和四周環(huán)境不會(huì)遭受任何影響，環(huán)保效益顯著。

8? 結(jié)論

深基坑特堅(jiān)石靜態(tài)爆破施工技術(shù)在三亞富華凱悅酒店項(xiàng)目工程中得到了成功應(yīng)用。靜態(tài)爆破不擾動(dòng)地基，不影響深基坑的邊坡支護(hù)、四周環(huán)境、建筑物、行人和三亞鳳凰機(jī)場(chǎng)航線安全;安全、高效地破碎特堅(jiān)石，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益，為以后類(lèi)似工程施工提供借鑒和指導(dǎo)。

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