控制爆破在济南铁路桥深基础桩中的应用

袁志平

(河北冀通路桥建设有限公司)

由于受设计及地质条件等因素的影响，以往深基础、地下水丰富的桩基均采用钻孔法施工;但在工期要求紧、岩石强度非常大、钻机工率满足不了施工要求的情况下，采用控制爆破的施工方法就能达到预期的效果。

1 工程概况

济南市纬六路跨铁路特大桥工程基础为直径2.6m深50.0m的大孔径桩基，南北两塔的桩基共56根。桥址在区域地质构造上主要位于中生代燕山期侵入的济南辉长岩体上，区域内的主要构造千佛山断裂为一高角度的正断裂，地表分布有第四系全新人工填筑土，其下为第四系全新统冲洪积牯土、亚粘土，局部有姜石土，以及第四系全新冲洪积牯土，下伏中生代晚期辉长岩，此段深度在20m左右，岩石坚实系数l5～20，节理较发育，有大量裂隙水，控制爆破主要在此段实施。

2 爆破设计

控制爆破中爆破参数的设计是非常重要的。根据地质情况，在中生代晚期辉长岩以上部分采用风镐开挖，钢筋混凝土护壁支护，辉长岩部分采用控制爆破。炸药为乳化炸药。岩石的坚固系数f为15～20。单位炸药量的大小对爆破效果、凿岩和装岩工作量、炮眼利用率以及围岩的稳定性都有较大的影响。单位炸药量偏低时，则可能使桩孔直径达不到设计要求，岩石破碎不均匀。单位炸药量偏高时，不仅会增加炸药的用量，还会降低围岩的稳定性。炮眼直径的大小直接影响钻眼速度、炮眼数目、单位炸药消耗量、爆落岩石的块度等。炸药的爆破距离和装药量的多少也起到一定的抑制作用。综合以上各种因素，决定选择以下的爆破参数。

2.1 爆破参数的选择

(1)炮孔直径(垂直孔)。

d=38mm，药卷直径32mm，长度为20cm。

(2)最小抵抗线。

最小抵抗线偏大时，会使大块率增加;偏小时，又会出现矿石过于粉碎，既浪费爆破器材又给矿石装运带来困难。经实践和理论分析可知，取30d较为合理。即ω=30d=30×0.038=1.14m。

(3)炮孔深度。

炮孔深度也是影响控制爆破效果的一个重要参数。合理的炮孔深度可避免出现冲炮，使炸药能量得到充分利用，保证良好的爆破效果。为便于装药及堵塞操作顺利进行，孔深L不宜超过2.0m，在实际工程中取L为1.1m。

即L=1.1ω=1.1×1.14=1.25m。

(4)爆破作用指数n。

(5)单位炸药量q。

考虑到岩石的坚固系数f=15～20及其它影响因素，取q=3.54kg/m2。

(6)每断面装药量Q。

Q=(0.4+0.6n3)×q×ω3=2.14kg。

(7)炮眼的间距a和排距b。

炮眼的间距a、排距b一般是根据一个掘进循环所需要的总装药量Q、断面的大小、形状以及以往的经验公式及a与b的关系决定的。一般均匀布置炮孔并且取

a=0.5×l=0.5×1.25=0.625m，取0.6m。

b=0.9×l=0.9×0.625=0.563m，取0.6m。

(8)每孔装药量。

掏槽眼1个，超钻15％即1掏=1.15×L=1.15×1.25=1.44m，取1.50m。

辅助眼6个，即1辅=π×R/0.6=3.14×1.2/0.6=6个，周边眼13个，即1周=π×D/0.6=3.14×2.4/0.6=13个，q辅=q周=6.76/20=0.338kg，q掏=1.2×q辅=1.2×0.338=0.406(装药量加大1.2倍)每断面装药量调整为Q=0.338×19+0.406=6.828kg。

(9)掏槽眼。

掏槽眼装药3卷，装药长度60cm，堵塞长度90cm，辅助眼及周边眼装药2.5卷，装药长度50cm，堵塞长度75cm。

2.2 爆破网络设计

为了产生大面积临空面，采用微差分排起爆。孔中采用非电毫秒雷管，掏槽眼采用6段(150 ms±20 ms)雷管1枚，辅助眼采用7段(260 ms±20 ms)雷管6枚，周边眼采用8段(250 ms±20 ms)雷管13枚，孔外采用即发电雷管2枚，并联网络，电起爆器起爆，主要爆破参数如表l所示。

表1 主要爆破参数

2.3 安全防护

(1)加强管理、强化教育，使所有施工人员树立安全第一的思想。

(2)禁止进行爆破器材加工和爆破作业人员穿化纤衣服。

(3)装药后必须保证填塞质量，禁止使用无填塞爆破。

(4)网络联结，必须按从里到外的顺序进行，雷雨天禁止作业。照明电压不得超过360V。

(5)点炮前覆盖好炮被，确认安全区(200 n1)内无闲杂人员后方可点炮。

(6)炮响后，地下爆破不少于15min时，并检查有毒气体的含量，确认安全后，方准爆破工作人员进入爆破作业地点及下井作业。但是一定要注意地下爆破作业点的有毒气体的浓度不应超过作业允许的浓度。爆破作业点允许的浓度值如表2所示。

表2 地下爆破作业点有毒气体允许浓度

(7)爆破后要及时通风排烟，开挖到一定深度后，要为施工人员配备吸氧设备或用压风机给孔内通风，保证施工人员的健康。

(8)加强孔内排水，确保孔内无水作业。

3 结语

本工程原设计采用TBB200钻机2台施工，但岩石很硬(最大硬度达200MPa)，进展很慢(最慢只有5cm/h)，且不能平行作业，严重影响工期，费用大大增加。在这种情况下，改用全面开挖，控制爆破，每颗桩平均工期只有15d，平均爆破进度1.2m/d，大大缩短了工期，直接效益、间接效益都非常明显。

在施工过程中，未发生安全事故，在爆破过程中及时对有水部位进行处理，保证了爆破效果。采用以上爆破参数，爆碴较小，孔壁稳定规则圆顺，孔径合适(2.6m±5cm)。通过本工程施工，认为该方法是成功的，参数是合理的，能为以后类似工程的施工起到一定的指导作用。

[1] 龙雏棋.爆破工程[M].北京:冶金工业出版牡，1992.

[2] 冯叔瑜.城市控制爆破[M].北京:中国铁道出版，1996.

[3] 路鹏程.爆破技术在钻孔灌注桩断桩处理中的应用[J].华东公路，2000，(2).