降低深基坑深孔爆破石塊大塊率的研究與實(shí)踐

黃澤均 熊志平 楊 盼

(湖北盛達(dá)泰水利水電工程有限公司，湖北 武漢 430060)

麻城市浮橋河水廠二期工程基坑石方開挖量約3.0萬m3，施工作業(yè)區(qū)位于浮橋河國家濕地公園，與浮橋河水庫大壩最小距離約150m，為了保護(hù)水庫大壩，有效降低爆破振動(dòng)，必須采用微差爆破。爆破后主要采用1m3反鏟挖掘機(jī)對(duì)破碎巖石進(jìn)行開挖、歸堆及裝車，15t自卸汽車進(jìn)行棄渣運(yùn)輸，爆破后的大塊徑巖石主要采用1.2m3液壓破碎機(jī)進(jìn)行解小。塊徑大于900mm石塊產(chǎn)出過高，不便于挖掘機(jī)鏟斗鏟料裝車，鏟裝效率低，二次破碎解小費(fèi)用增加。為提高鏟裝效率和降低二次解小成本，實(shí)際開挖過程中，要求塊徑大于900mm的大塊率低于7%以下，但受爆破施工效果影響，爆破后1號(hào)清水池基坑內(nèi)爆破塊度超過900mm的大塊率為13.7%，2號(hào)清水池基坑內(nèi)爆破塊度超過900mm的大塊率為12.6%，二次破碎費(fèi)用占到石方開挖總費(fèi)用19.6%，二次破碎施工成本增加，影響工程進(jìn)度。

1 工程概況

麻城市浮橋河水廠二期工程位于麻城市中館驛鎮(zhèn)浮橋河水庫主壩左側(cè)，水廠取用浮橋河水庫庫水，采用常規(guī)凈水工藝，設(shè)計(jì)供水規(guī)模為4萬m3/d。本工程主要解決周邊5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)176個(gè)行政村24.4萬人的飲水安全問題。本工程廠區(qū)位于浮橋河大壩東側(cè)海拔約115.00m位置，根據(jù)前期對(duì)原始地形地貌測量，水廠基坑開挖深度為13～22m，基坑范圍內(nèi)基巖埋深起伏較大，基巖地質(zhì)以白云二長片麻巖為主，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，有少量浸水。

本次爆破爆區(qū)為深孔基坑爆破施工，爆區(qū)長60m、寬30～60m，爆破面積約0.46萬m2。炮孔采用大孔距、小排距的梅花形布孔，采用KG935自行式潛孔鉆鉆孔，鉆孔孔徑90mm，炮孔傾角為80°，孔內(nèi)采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，所用炸藥為2號(hào)巖石乳化炸藥，爆破網(wǎng)絡(luò)采用V形前傾式起爆網(wǎng)絡(luò)，孔內(nèi)采用MS9非電毫秒導(dǎo)爆雷管，地表連線采用MS5非電毫秒導(dǎo)爆雷管接力，延時(shí)逐孔起爆。爆破參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)見表1和圖1，爆破網(wǎng)絡(luò)見圖2。

表1 爆破參數(shù)表

圖2 前傾式爆破網(wǎng)絡(luò)圖

2 爆破石塊大塊率高產(chǎn)生的原因

通過運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法找出了影響爆破作業(yè)效果的各個(gè)因素，采用因果圖進(jìn)行分類歸納匯總，見圖3。并按照現(xiàn)場驗(yàn)證、現(xiàn)場測試及測量、調(diào)查分析、查閱資料等方法對(duì)影響爆破效果的各個(gè)末端因素進(jìn)行了逐個(gè)排除和確認(rèn)，并繪制了要因確認(rèn)表，見表2。最終確定造成爆破石塊大塊率高的主要原因有炮孔未封堵密實(shí)、裝藥結(jié)構(gòu)不合理、起爆網(wǎng)絡(luò)不合理等。

表2 要因確認(rèn)表

續(xù)表

圖3 因果圖

3 采取的措施

3.1 制定對(duì)策

針對(duì)造成爆破大塊率高的炮孔未封堵密實(shí)、裝藥結(jié)構(gòu)不合理、起爆網(wǎng)絡(luò)不合理等主要原因，制定相應(yīng)措施對(duì)策，見表3。

表3 對(duì) 策 表

3.2 對(duì)策實(shí)施

3.2.1 實(shí)施對(duì)策一

現(xiàn)場配備水桶，對(duì)填塞作業(yè)人員進(jìn)行分工，1人填塞巖粉，1人往孔內(nèi)注水，以孔口表面巖粉不下沉為準(zhǔn)，停止注水；安排專人進(jìn)行跟蹤檢查，確保所有炮孔均按要求封堵密實(shí)，對(duì)未達(dá)到要求的炮孔進(jìn)行整改，現(xiàn)場檢查情況，見表4。

表4 炮孔封堵密實(shí)現(xiàn)場檢查情況表

3.2.2 實(shí)施對(duì)策二

由于活動(dòng)前采用下部集中裝藥，導(dǎo)致炮孔的上部沒有能量對(duì)巖石進(jìn)行破壞，將集中裝藥調(diào)整為耦合分段裝藥，提高炮孔內(nèi)炸藥重心，充分利用孔內(nèi)爆破能量對(duì)巖石進(jìn)行破碎，耦合裝藥結(jié)構(gòu)見圖4；安排專人跟蹤檢查，嚴(yán)格控制下部集中裝藥量60%、上部裝藥量40%，裝藥量檢查結(jié)果，見表5。

圖4 調(diào)整后的裝藥結(jié)構(gòu)示意圖注 L1—下部裝藥段長度；L2—中間填塞段長度；L3—上部裝藥段長度；L4—孔口填塞段長度；L2+L4填塞總長度不小于2.7m。

表5 清水池裝藥量檢查情況表

3.2.3 實(shí)施對(duì)策三

針對(duì)起爆網(wǎng)絡(luò)不合理問題，將前傾式起爆網(wǎng)絡(luò)調(diào)整為后傾式起爆網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大了V形起爆網(wǎng)絡(luò)夾角,能創(chuàng)造更長的爆破自由面長度,炮孔自由面的增加有利于發(fā)揮炮孔炸藥能量。調(diào)整后爆破網(wǎng)絡(luò)連接采用并串聯(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)，各分支傳爆網(wǎng)絡(luò)前后結(jié)點(diǎn)之間的雷管順次連接，同一段延期時(shí)間的起爆雷管連接在同一個(gè)傳爆結(jié)點(diǎn)上，不同段延期時(shí)間的雷管根據(jù)起爆順序連接在不同的傳爆結(jié)點(diǎn)上。炮孔內(nèi)裝2發(fā)高段別、長延時(shí)高精度導(dǎo)爆雷管，孔間接力均為1發(fā)低段別高精度地表延期導(dǎo)爆雷管。調(diào)整后的后傾式起爆線路，見圖5，并串聯(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)，見圖6。

圖5 調(diào)整后的后傾式起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖6 并串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖

施工單位安排專人負(fù)責(zé)跟進(jìn)線路連接，確保所有線路連接方式正確性。起爆網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)連接由有經(jīng)驗(yàn)的爆破員實(shí)施，并實(shí)行雙人作業(yè)制。

4 實(shí)施效果分析

通過上述對(duì)策措施實(shí)施，1號(hào)、2號(hào)清水池再次進(jìn)行爆破施工，爆后場區(qū)表面無明顯石大塊，從跟蹤挖掘效果看，沒有出現(xiàn)根底，底板平整，大塊率較以前有明顯降低，并對(duì)前后爆區(qū)石塊大塊率(塊徑大于900mm)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對(duì)比(見表6和圖7)與分析。

表6 爆區(qū)(清水池)大塊率統(tǒng)計(jì)對(duì)比表

圖7 成果對(duì)比柱狀圖

由統(tǒng)計(jì)表及成果對(duì)比柱狀圖可以看出，通過采用上述對(duì)策措施，將深基坑深孔爆破石塊大塊率降低至7%以下，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量控制目標(biāo)。

5 結(jié) 語

深基坑深孔爆破石塊大塊率問題，影響工程項(xiàng)目質(zhì)量，本文通過不斷優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)和爆破技術(shù)，在不改變炸藥規(guī)格和參數(shù)的情況下，充分利用了爆破能量，減小了爆破振動(dòng)，保護(hù)了浮橋河水庫大壩，降低了本次石方爆破大塊率和二次破碎成本，提高了現(xiàn)場鏟裝效率，同時(shí)加快了基坑施工進(jìn)度，獲得了建設(shè)單位和監(jiān)理單位的一致好評(píng)。