501工程深基坑爆破淺析

陳 肯，王 斌，付清勝，劉 宇

（西北核技術(shù)研究院，陜西西安 710024）

1 工程概況

501工程，位于新疆鄯善境內(nèi)。圓筒形結(jié)構(gòu)，建筑面積1.38萬m2，地下2層，地上28層，建筑高度129.85m，基底深度-11.9m。

2 爆破過程中遇到的問題

2.1 地質(zhì)情況

施工區(qū)域地處庫魯克塔格山復(fù)地的北山褶皺帶。屬裂谷過度型玄武巖，成熟度較高，并有孤島玄武巖出現(xiàn)，丘陵地形較為復(fù)雜。持力層為中風(fēng)化花崗巖強(qiáng)度大裂隙很發(fā)育，機(jī)械無法破碎，采用深孔臺(tái)階松動(dòng)爆破開挖，如表1所示。

表1 鉆孔柱狀圖

2.2 炮孔布置及起爆設(shè)計(jì)

主爆孔排距2.5m，預(yù)留1.7m為光面爆破區(qū)，主孔距1.5m，網(wǎng)絡(luò)分段起爆順序?yàn)樘筒邸鞅住獗１茀?shù)如下：孔徑：d＝90mm；臺(tái)階高度：H＝4.9m；超深：h＝0.35m；炮孔傾角：α＝900（光面孔 α＝81.50）；孔深：L＝（H＋h）＝5.25m（掏槽孔 L=5.7m）；最小抵抗線：W1＝2.5m（W光＝1.7m）；炮孔密集系數(shù)：m＝0.6；最少堵塞長度：L21＝2.5m；炸藥單耗：q＝0.6kg/m3（掏槽孔q＝1.9kg/m3、光面孔q＝0.4kg/m3）。

單孔裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)：Q＝q·a·b·H

掏槽孔裝藥量：Q掏＝1.9×1.2×1.2×5.8＝15.87kg，取 16kg

主炮孔裝藥量：Q主＝0.6×1.5×2.5×5.25＝11.81kg，取 12kg

光面孔裝藥量：Q光＝0.4×1.2×1.7×5.25＝4.28kg，取 5kg

2.3 炸藥、雷管選型及運(yùn)輸

炸藥選用巖石膨化硝銨炸藥及2號巖石乳化炸藥；雷管選用數(shù)碼電子雷管，連接線采用數(shù)碼電子雷管專用連接線。

炮眼鉆孔完成后由爆破公司向治安大隊(duì)辦理火工品采購運(yùn)輸手續(xù)。爆破單位與民爆公司、運(yùn)輸公司、押運(yùn)公司確定好雷管數(shù)量、炸藥數(shù)量、運(yùn)輸路線、運(yùn)輸車輛及押運(yùn)人員后向治安大隊(duì)申請采購雷管及炸藥，治安大隊(duì)、分管局長簽字同意后在預(yù)定時(shí)間運(yùn)輸?shù)奖频攸c(diǎn)?，F(xiàn)場不設(shè)置炸藥庫，當(dāng)天未使用完的炸藥當(dāng)場進(jìn)行銷毀。

2.4 鉆孔、清孔

爆破鉆孔對于完整的巖面，首先吹凈浮渣，其次鉆機(jī)不加壓慢慢沖擊巖面，打出眼窩后下鉆開孔，鉆頭進(jìn)孔后，逐漸加大風(fēng)量至全風(fēng)壓快速鑿巖。開口不當(dāng)會(huì)形成喇叭口，碎石掉進(jìn)孔內(nèi)及不光滑的孔壁導(dǎo)致裝藥時(shí)造成卡孔，不僅影響鉆孔速度，還會(huì)影響裝藥速度及爆破效果。實(shí)際施工時(shí)，鉆頭離地給高風(fēng)高壓，吹凈浮渣，按“小風(fēng)壓頂著打，不見硬巖不加壓”要領(lǐng)。

2.5 爆破手續(xù)辦理與批準(zhǔn)

爆破前，施工單位應(yīng)與專業(yè)爆破公司簽訂爆破專業(yè)分包協(xié)議。受新疆炸藥管控政策維、疫情及施工現(xiàn)場路途遙遠(yuǎn)的影響，爆破手續(xù)報(bào)批非常困難，每次爆破量受限，需多次申報(bào)多次爆破。從2020年9月初開始至11月底方才完成深基坑爆破。

2.5.1 爆破手續(xù)提供資料

施工單位提供以下文件：建設(shè)施工的批文、營業(yè)執(zhí)照正副本、安全生產(chǎn)許可證、開戶許可證及法人身份證、中標(biāo)通知書或委托書、爆破合同及爆破范圍大地坐標(biāo)。

2.5.2 爆破手續(xù)辦理

爆破公司根據(jù)施工企業(yè)提供的資料編制爆破手續(xù)，上報(bào)屬地派出所審查，屬地派出所對爆破地點(diǎn)現(xiàn)場踏勘，查看爆破現(xiàn)場附著物情況，審查爆破手續(xù)，并逐級上報(bào)縣公安局治安大隊(duì)、分管局長審批后，報(bào)市局審批備案。

2.6 爆破及安全防護(hù)

2.6.1 爆破

人員配置：爆破期間配置爆破工程師1名、鉆機(jī)手3名、安全員2名、保管員2名、爆破員4～5名。起爆：在炮眼底部放置起爆藥包，再填充炸藥，雷管數(shù)據(jù)掃描完成后填充堵塞物。炸藥雷管安裝完畢，爆破員逐個(gè)掃描雷管信息，并與起爆器連接，疏散所有人員至安全范圍以外，人員全部撤離并核對無誤后啟動(dòng)起爆器，完成爆破。爆破結(jié)束后爆破員檢測雷管起爆情況，經(jīng)檢測雷管全部失效后才能進(jìn)行石方清理工作。

2.6.2 安全防護(hù)

爆破前防護(hù)：火工品達(dá)到爆破地點(diǎn)前，由爆破員劃定警戒范圍，非爆破人員全部撤離至警戒線以外。起爆前，通知安全范圍以內(nèi)的無關(guān)人員全部撤離，并逐人核對，核對無誤后通知爆破單位，爆破單位核對爆破員全部撤離后進(jìn)行起爆作業(yè)。爆破后防護(hù)：爆破完成并將全部煙氣排除后，爆破員進(jìn)入爆破點(diǎn)檢測雷管起爆情況，確認(rèn)雷管全部失效，爆破員通知項(xiàng)目部安全負(fù)責(zé)人確認(rèn)后再進(jìn)行開始石方清理工作。

3 爆破問題分析及處理

3.1 雷管與起爆器不匹配

起爆器不能正常讀取雷管數(shù)據(jù)。經(jīng)查原因，雷管型號更新后起爆器繼續(xù)使用舊型號，導(dǎo)致不能起爆雷管。處理方法，采購交接雷管時(shí)與雷管銷售單位確定雷管型號，提前確定起爆器與雷管是否匹配，不匹配的應(yīng)及時(shí)更換起爆器，并完成起爆器注冊。

3.2 雷管未能起爆

第一次爆破時(shí)，500根電子雷管中有33根雷管未起爆，未爆率遠(yuǎn)大于規(guī)定。經(jīng)查原因，2020年9月11日晚間生產(chǎn)的該批電子雷管，引火藥頭與引火電阻存在問題造成拒爆。處理方法，發(fā)現(xiàn)雷管大面積沒有起爆，檢測雷管是否失效，確認(rèn)全部失效后逐孔拆除炮眼封堵材料，采用風(fēng)管將填塞物清理出炮眼，人工分離雷管后拆除雷管。通知供應(yīng)單位對未起爆的雷管進(jìn)行現(xiàn)場解剖分析及試驗(yàn)室分析，原因分析完成后形成分析報(bào)告連同現(xiàn)場總結(jié)報(bào)告報(bào)送屬地派出所備案。

3.3 裝藥量不均衡

裝藥量過大：坡面不完整并且飛石過大及飛行距離較遠(yuǎn)；裝藥量過小現(xiàn)象：爆破不完整，大量的石塊沒有分解。原因分析及解決方法：裝藥過程中沒有按照爆破設(shè)計(jì)的裝藥量進(jìn)行裝藥；按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行裝藥，但對巖性不了解，未進(jìn)行試爆，不掌握真實(shí)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)的單孔裝藥量偏差較大。爆破前根據(jù)試爆情況調(diào)整單孔裝藥量，裝藥量嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)裝填炸藥。

4 施工過程中創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 爆破飛石控制措施

501工程基坑距工地商混攪拌站300m，避免飛石傷及商混站制定以下措施。嚴(yán)格控制裝藥量：因豎向鉆眼較深，采用間隔裝藥或緩沖墊層裝藥，以爆破能量沿炮眼軸向均勻分布；合理選擇起爆順序和起爆段間時(shí)差，控制最小抵抗線的方向以滿足對最小抵抗線的要求；覆蓋防護(hù)如選用鐵絲網(wǎng)、竹笆草袋、沙袋進(jìn)行覆蓋防護(hù)。

4.2 爆破振動(dòng)的控制及降振措施

此次爆破利用微差技術(shù)降低爆破振動(dòng)強(qiáng)度，微差起爆是將爆破的藥量，分組以毫秒級時(shí)間間隔進(jìn)行順序爆破，符合爆破機(jī)理的微分原理，對減弱爆破地震效應(yīng)有很大作用。前后起爆的炸藥產(chǎn)生的地震波主震相不重疊且相互干擾。另外，施工中選用低爆速、低威力的炸藥，降低了爆破振動(dòng)強(qiáng)度。

4.3 有毒氣體的防護(hù)措施

優(yōu)選炸藥品種及嚴(yán)格控制一次起爆藥量，發(fā)現(xiàn)工作積水面，選擇抗水型炸藥，防止炸藥受潮，影響爆轟穩(wěn)定傳播而產(chǎn)生大量有毒氣體。爆破產(chǎn)生有毒氣體量與炸藥量成正比，控制起爆藥量，有效降低爆破有毒氣體生成量；控制炸藥的外殼材料重量，為防潮，粉狀炸藥通常采用涂蠟紙殼包卷，因蠟紙為可燃物質(zhì)可消耗過多氧氣，易使爆炸時(shí)發(fā)生負(fù)氧平衡反應(yīng)，產(chǎn)生大量一氧化碳?xì)怏w，因此，限定每100g炸藥的紙殼重量和涂蠟量不超過2g和2.5g；采用反向起爆方式，炮泥開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比正向起爆推遲，間接起到了增加炮孔堵塞長度的效果，使炸藥反應(yīng)程度提高，從而降低有毒氣體生成。

4.4 盲炮處理

第一次爆破出現(xiàn)盲炮，爆破人員及時(shí)上報(bào)，同時(shí)設(shè)立危險(xiǎn)標(biāo)識，繼續(xù)警械現(xiàn)場，無關(guān)人員不得靠近或進(jìn)入爆破現(xiàn)場，專業(yè)人員采取安全措施進(jìn)行處理。處理盲炮前由爆破工作領(lǐng)導(dǎo)人定出警械范圍，并在該區(qū)域邊界設(shè)置警戒線，處理盲炮時(shí)無關(guān)人員嚴(yán)禁進(jìn)入警戒區(qū)。查明拒爆原因。發(fā)現(xiàn)因?qū)П芷鸨W(wǎng)路發(fā)生盲炮時(shí)，拆除引爆裝置及炸藥；處理后應(yīng)仔細(xì)檢查炮堆，將殘余的爆破器材收集起來銷毀。盲炮處理后應(yīng)由處理者填寫登記卡或提交報(bào)告，說明產(chǎn)生盲炮的原因，處理的方法和結(jié)果，預(yù)防措施。

5 結(jié)束語

501工程深基坑爆破已完成，對其爆破施工過程進(jìn)行總結(jié)，仍有不足之處值得我們思考，掌握方法，改正錯(cuò)誤，吸取教訓(xùn)，便于更好指導(dǎo)下一步工作。