富水區(qū)爆破深孔孔眼封堵與安全防護(hù)

張 勛,黃 楠

（江蘇省礦業(yè)工程集團(tuán)有限公司,江蘇 徐州 221000）

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

杭州地鐵6 號(hào)線與杭富線換乘站美院象山站實(shí)施爆破作業(yè)時(shí),恰逢雨季,且地下水系發(fā)達(dá),周圍水源不斷涌入,同時(shí),鉆孔作業(yè)加劇了地下水系的連接和貫通,給鉆孔、爆破帶來(lái)較大的安全隱患。此工程為市區(qū)爆破,難點(diǎn)較多:周邊有居住小區(qū)及管線,環(huán)境復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)較大;20 m 深含水炮孔裝藥困難,易塌孔。施工時(shí)既要保證爆破質(zhì)量,又要保證居民和建(構(gòu))筑物的安全[1-4]。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)地下水

地下水因含水介質(zhì)、水動(dòng)力特征及其賦存條件的不同,其補(bǔ)、徑、排作用和水化學(xué)特征均不同。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探發(fā)現(xiàn),勘探深度范圍內(nèi)地下水類型主要分為第四系松散巖類孔隙性潛水、基巖裂隙水和巖溶水。松散巖類孔隙性潛水流速緩慢,對(duì)工程建設(shè)影響小,不再贅述。巖溶(地下)水主要是上部松散巖類孔隙水豎向緩慢匯入,其屬于滲入式補(bǔ)給[5-6]。在巖溶專項(xiàng)勘察過(guò)程中,鉆探?jīng)_洗液全部漏失,且終孔后向鉆孔內(nèi)連續(xù)灌水,發(fā)現(xiàn)地下水水位升高不大,一旦停灌,水位恢復(fù)很快,與地下水位持平,說(shuō)明基巖裂隙及巖溶發(fā)育,連通性較好。從本區(qū)巖溶發(fā)育強(qiáng)度、溶洞規(guī)模、鉆探時(shí)相鄰孔中的水位變化等方面綜合考慮,認(rèn)為本區(qū)巖溶水連通性好,水量較大[7-9]。

2 成孔要求

2.1 鉆孔施工

根據(jù)巖石分布情況,對(duì)擬進(jìn)行爆破的試驗(yàn)段根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔施工,上部為土層,下部為巖石,鉆孔深度及孔位偏差不大于5 cm 為合格。為防止鉆孔及裝藥過(guò)程中出現(xiàn)塌孔情況,所有鉆孔成孔后下放套管。

2.2 套管下放與安裝

鉆機(jī)成孔完畢,檢查深度、垂直度,符合要求后,采用?90 mm 硬質(zhì)PVC 管作為鉆孔護(hù)壁套管,分節(jié)長(zhǎng)度為4 m,最下面一節(jié)采用堵頭封閉,防止泥漿流入管內(nèi)致裝藥管無(wú)法下放藥包。套管上端敞口,露出地面約20 cm,防止地面鉆孔泥漿流入。套管分節(jié)垂直下放,邊放邊向管內(nèi)灌注清水,將鉆孔內(nèi)部分泥漿排出,確保套管下放到位。

3 裝藥與封堵方案

3.1 裝藥與堵塞

3.1.1 藥包加工

采用?70 mm 的PVC 管裝藥包,PVC 管內(nèi)藥卷長(zhǎng)度不足時(shí),空余段用瓜子片填充。為克服藥包下放過(guò)程中水的浮力,將PVC 管一頭斜切,并將斜面封好,并在上部空余段填充石子增加配重,保證藥包下沉的質(zhì)量和速度,如圖1 所示。

圖1 單個(gè)藥包結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2 裝藥與堵塞

藥包制作完成后用吊繩吊住,通過(guò)牽引吊繩將藥包裝入孔內(nèi),避免管、藥分離,遇到特殊情況時(shí),可及時(shí)將藥包抽出。通過(guò)吊繩牽引,當(dāng)藥包不再下沉?xí)r,用皮尺負(fù)重量孔,測(cè)量藥包到位情況。如藥包不到位,則用?20 mm 的PPE 管送入孔底,藥包標(biāo)高誤差不得大于10 cm。當(dāng)藥包下沉至孔底,使用提前備好的含水炮孔快速填塞袋裝石子下沉堵孔,再使用碎石料填補(bǔ)孔內(nèi)縫隙,如圖2 所示。

圖2 裝藥堵塞示意圖

3.2 裝藥結(jié)構(gòu)

由于本工程環(huán)境復(fù)雜,為保證盾構(gòu)區(qū)間周圍土體的完整性,采用降低最大齊爆藥量、逐孔起爆的方式降低振動(dòng)。裝藥時(shí)考慮到單響藥量的控制,當(dāng)單孔藥量低于允許最大齊爆藥量時(shí),采用連續(xù)裝藥;當(dāng)單孔藥量超過(guò)允許最大齊爆藥量時(shí),采用間隔裝藥。裝藥結(jié)構(gòu)如圖3 所示,黑色段為藥包,空白段為堵塞段。

圖3 基巖裝藥結(jié)構(gòu)

4 防護(hù)方案

設(shè)計(jì)項(xiàng)目防護(hù)方案時(shí),主要考慮兩點(diǎn):一是注重在孔外借助重力施壓,盡可能保證爆破后不沖孔;二是在孔外地面上搭設(shè)鋼管防護(hù)棚,保證沖出孔的材料有防護(hù)棚阻擋吸收,而不再產(chǎn)生次生傷害。具體防護(hù)設(shè)計(jì)如下:每個(gè)孔口視情況壓1～2 個(gè)沙袋,再用竹笆覆蓋,竹笆與竹笆之間用鐵絲連接,每片竹笆視情況用2～4 個(gè)沙袋壓牢;裝藥前使用鋼管搭設(shè)防護(hù)棚,四周和頂棚鋪設(shè)竹笆片、木板。爆破防護(hù)如圖4 所示。

圖4 爆破防護(hù)示意圖

根據(jù)實(shí)地爆破發(fā)現(xiàn),爆破后會(huì)發(fā)生沖孔現(xiàn)象,竹笆、沙袋和防護(hù)棚吸收沖擊波后嚴(yán)重?fù)p壞,但不會(huì)產(chǎn)生二次傷害。

5 結(jié)論

采用含水炮孔快速填塞袋裝料堵孔,優(yōu)點(diǎn)如下:①能提前準(zhǔn)備堵孔材料,在裝藥結(jié)束后快速開(kāi)展封堵作業(yè),節(jié)省時(shí)間;②料袋密度大,能在富水區(qū)孔眼中迅速下沉,減少堵孔等待時(shí)間,能迅速完成當(dāng)班爆破堵孔作業(yè)。

在富水區(qū)鉆孔爆破時(shí),采用竹笆和沙袋地面鋪設(shè)、搭設(shè)防護(hù)棚、懸掛竹笆片的形式,可提供有效防護(hù)。通過(guò)沙袋施加壓力阻擋爆破過(guò)程中上沖釋放的壓力,使爆破釋放的沖擊力在孔內(nèi)釋放。爆破過(guò)程中向上釋放的沖擊力,由地面沙袋、防護(hù)棚吸收,避免向四周釋放,造成二次傷害。

綜上所述,通過(guò)含水炮孔快速填塞袋裝料堵孔、竹笆和沙袋地面覆蓋防護(hù)及搭設(shè)防護(hù)棚的形式,能有效解決富水區(qū)域爆破施工堵孔與安全防護(hù)問(wèn)題,從而保證最佳爆破效果。