高大建筑群中深基坑石方控制爆破施工技术的研究

2014-04-29莫海华

信息周刊 2014年10期

莫海华

【摘要】本文探讨如何在城市高大建筑群中的深基坑石方采用控制爆破施工技术，解决周边复杂环境下爆破，复杂地质条件，车站基坑属于明挖工程，且周边环境较复杂，安全因素是首要考虑的对象爆破时必须要控制好飞石、振动等有害效应。本文采用浅孔台阶微差控制爆破，控制爆破振动对围护结构和周围建筑物的影响。采取合理、可行的覆盖防护措施，把爆破飞石控制在合理范围内。爆破作业尽量避开上下班高锋期时间段，以减少对附近商铺和交通的影响。

【关键词】高大建筑群；深基坑石方；控制爆破施工技术；火工器材选型；装药结构和填塞；起爆网络设计；参数设计；安全校核；安全警戒

引言：

本文依托工程为：广州市轨道交通九号线3标段第二座车站，设计起点里程为YDK6+494.150，设计终点里程为YDK6+707.950，沿秀全大道呈东西向布置。该车站主体基坑和附属结构基坑均采用钢筋混凝土边续墙+钢筋混凝土梁+钢管梁支撑。

车站主体基坑总长213.8m，标准宽19.7m（盾构扩大端宽24.5m），基坑开挖深约16.24m。根据地质报告了解，基坑开挖至-6～8m时遇到灰岩需要爆破开挖，工程量约3.5万立方米。

车站附属结构包括三个风亭，附属结构基坑开挖深约8.1～14.85m，开挖至-6～8m时遇到灰岩需要爆破开挖，工程量约2千立方米。

1、施工现状

花城路站车站主体在秀全大道上面，呈东西向布置。基坑北侧为秀全大道围蔽后建的临时道路，路北面为新世纪大酒店和花都剧院；基坑西面北面与广百百货相邻；东面紧临花城路，此路段车流量大；南侧距基坑约10米有五栋商、住两用框架结构低层建筑物（该建筑物均待政府拆除）；基坑围蔽内地下管线以拆迁不影响基坑开挖。爆区周围楼房较近，车、人流量较大，环境比较复杂。（如下图所示）。

附屬结构基坑3个风亭和Ⅲ号、Ⅳ号出入口都在基坑围蔽内；Ⅰ号、Ⅱa号、Ⅱb号、Ⅱc号都处于基坑围蔽外，而且周围紧临房屋和道路，环境非常复杂。此外，基坑围蔽外的出入口的房屋需等拆迁后再确定围蔽范围。

花城路站位于公园前路东侧与花城路西侧之间的秀全大道。地铁花城路站拟建场地处于冲洪积平原地貌单元。本车站呈东西向展布在秀全大道上，地面起伏不大，钻孔孔口高程为9.61～10.21m。

花城路站属于冲洪积平原，上覆盖第四系土层主要有：人工填土，冲坡积成因的粉细砂、中粗砂、砾砂、软塑粉质粘土、可塑粉质粘土。下伏基岩为石炭系石蹬子组地层，主要岩性为灰岩，在勘察揭露深度内，按风化程度有强风化岩带、中风化岩带和微风化岩带。开挖基坑灰岩广泛分布，地势较低，岩面覆盖大面积较厚的砂层，地下水丰富，岩溶较发育。岩溶是本基坑最主要的不良地质作用。

2、爆破方案选择

根据爆破方案选择，钻孔采用手风钻，钻孔直径取40mm，为了便于施工和准确控制钻孔方向，采用垂直钻孔形式。

3火工器材选型

孔外击发使用激发枪，孔内起爆雷管选用毫秒导爆管雷管。为了便于装药和防水，选用乳化炸药，结合钻孔直径，药卷直径选用Φ32mm。

4装药结构和填塞

根据地质资料情况，本基坑岩溶较发育，溶洞率超过60%。在施工过程中采用两种装药结构；

（1）连续装药（如下图所示），为了确保爆破效果炮孔的填塞长度一般不得小于炮孔长度的1/3。

（2）不耦合间隔装药：在遇到溶洞时采用。为了确保爆破效果炮孔的填塞长度一般不得小于炮孔长度的1/3。（如下图所示）

5参数设计

最小抵抗线W=（25～30）d；

炸药单耗取：0.3kg/m3；（具体以试爆效果进行调整）

堵塞长度l=（1.0-1.5）w，或大于1/3 炮孔深度。

单孔药量计算：

由公式Q=a×b×H×q计算并进行试验调整。

式中：Q----单孔药量，kg；

q----炸药单耗与岩石物理性质性质有关，本区域取 0.3kg/m3；

a、b----炮孔的间、排距，m；

H-----台阶高度，m。

布孔形式：

台阶炮眼3排，梅花状布孔，如下图所示：

6起爆网络设计

设计爆破网络为孔内微差，导爆管雷管一般跳段使用，使段间间隔时间大于50ms，防止振动叠加而产生较大的振动。

爆破时，为了防止飞石以及确保施工人员的安全，考虑采用激发枪起爆非电网路，导爆管传递冲击波击发起爆元件（即非电毫秒雷管）。网路采取孔内微差，孔外大把扎的形式。单发导爆管雷管起爆的导爆管数不宜超过20根，并且导爆管应均匀分布在雷管周围，绑扎紧，而且雷管的聚能穴方向与导爆管传爆方向相反。

爆破网路图如下图所示：

7安全校核

根据国家《爆破安全规程》规定，一般民用建筑所能承受的最大允许安全震动速度为1.5～3cm/s，为了保证爆破震动不影响安全，对建筑物按1.5cm/s以下进行装药设计。根据这个数据，反算一次爆破允许的最大装药Qmax。

根据公式V=k（Qm/R）α

V-----爆破地震安全速度，cm/s

Q-----最大一段装药量，kg

R-----爆破区至被保护物距离，m

m-----药量指数，取m=1/3

k----与爆破场地条件有关系数，取k=180

α----与地质条件有关系数，α=1.8

各种距离条件下的最大一段装药量列表如下：

爆破时严格控制最大段装药量，确保爆破振动不会对周围的建筑物造成破坏。正式爆破作业前进行试爆，根据试爆结果调整爆破参数，确保爆破施工的安全。

8试爆

在正式爆破之前，先对爆破区域内进行试爆，通过试爆之后的效果，对爆破参数进行调整。

9施工方法

针对爆破工作专业技术性强，工序多，为了保证爆破工作有条不紊地进行，必须有良好的施工组织。首先由现场爆破对钻孔工人进行技术交底，将布孔原则，钻孔允许偏差等技术要求传达给所有施工人员。

设计及有关人员事先将炮孔中心位置按设计图用锄头挖小孔准确标在爆区内。选用有经验的钻工，严格按炮孔布置设计图钻孔。

炮孔钻好，由技术人员验收，偏差不大于20cm为合格，抵抗线偏差大的孔应废弃，验收合格后方可装药施工。为了现场机械设备及施工人员的安全，装药爆区范围内必须初步警戒，施工总承包单位须协助现场清理工作。

装药前用压风吹孔，将炮孔泥砂吹净，由专业爆破作业人员将炸药送到相应的孔位，放好雷管；药卷要装到底，药卷间不留空隙、泥砂，然后堵塞。堵塞用木质炮棍堵粘土，严禁使用铁器冲击炮孔内药包，雷管，装药由专业技术人员指导，由熟练的爆破员持证上岗作业。

以上工作全部完工后，由有经验的操作人员联网，经反复检查后无误开始警戒。

本工程需进行爆破施工的项目站台基坑爆破。爆区环境较复杂，必须做好防护措施，以防飞石和冲击波对周围的建筑物等造成危害。施工时采用两种防护措施：（1）近体防护，在爆破面用沙包+钢板的联合防护。（如下图所示）。（2）辅助防护，在基坑面上拉一道安全防护网，以防止个别飞时冲出基坑。

10、安全警戒方案

完成覆盖防护工作，并经现场工程师验收合格后，开始进行警戒。为了保证爆破施工的安全，在爆破作业前在居民區、道路出入口及周边单位张贴发放爆破“安民告示”。在基坑爆破施工作业时以基坑所在场地的施工围蔽为警戒线进行安全警戒（如下图所示，图中红旗为警戒点）；出入口爆破施工时以出入口施工围蔽为警戒线进行安全警戒的由于花城路和秀全大道距爆破区域比较近，在爆破前对人行道两端进行封闭，直到解除警戒为止。统一爆破警戒信号和起爆信号，爆破前派专业人员协助施工总承包单位人员进行清场工作，确保现场所有人员撤离至安全地带，然后发信号通知警戒人员及爆破员。当警戒人员确定警戒视线范围内安全后，发出准爆信号，准备起爆。爆破员要鸣笛示警两次，每次最少应吹三次长音哨子，确认安全后方可起爆。

爆破作业有关人员撤离后，爆破员要鸣笛示警两次，每次最少应吹三次长音哨子，确认安全后，再鸣笛待5分钟后方可充电起爆。

一旦全部警戒工作完成，由爆破班长再次联络各警戒点，确认无误后，下达起爆命令。

爆破后5分钟，组织有经验的爆破员到达现场进行爆后检查，确认是否安全及存在盲炮，并作出处理。爆破完毕，经技术人员检查现场无误后，由爆破班长下达解除警戒命令。11、施工安全管理措施

施工前对有关人员进行技术培训和安全教育，认真学习《爆破安全规程》的有关规定及《爆破方案设计》。施工前应张贴爆破“安民告示”。严格按炮孔布置图钻孔、验收、装药。

非电雷管起爆时，除必须采用合格的导爆管、联接件雷管等组件和复式起爆网路外，还应注重网路的布置，提高网路的可靠性，以及重视网路的操作和检测。用放炮器起炮，放炮器的钥匙必须由放炮员随身携带，不得转交别人，不到放炮通电时，不得把钥匙插入放炮器，放炮后必须立即交钥匙拔出，摘掉母线扭结成短路。放炮母线连接脚线，检查线路和通电工作，只准放炮员一人操作。通电以后装药炮孔不响时，放炮员必须先取下钥匙，并将放炮母线从放炮器上摘下，扭结成短路，至少等5分钟后，方可沿线检查，找出不响的原因。放炮后也要等5分钟后，人员方可到达放炮地点。

处理瞎炮必须遵守下列规定：

1）由于连线不良造成瞎炮，可以重新连线放炮；

2）在距瞎炮至少0.3米处另打同瞎炮平行新炮孔，重新装药放炮；

3）严禁用风镐，铲蚀或从炮孔中取出原放置的引药或从引药中拉出雷管，严禁将炮孔残底（无论有无残余炸药）继续加深；严禁用打孔方法往外掏药；严禁用压风吹这些炮孔；

4）处理瞎炮的炮孔爆炸后，放炮员和清渣工必须详细检查炸落矸石，收集未爆雷管。

5）在瞎炮处理完毕以前，严禁在10米范围内进行同处理瞎炮无相关的工作。

（8）施工中及时清除台阶和围岩邦壁浮石，防止掉渣石片打伤人。

（9）保险柜储存当天所需火工品，火工品运输、储存、领用、登记、回收等按《爆破安全规程》（GB 6722-2003）和广州市公安局的规定执行。

（10）爆破员、仓管员必须持证上岗。

结论：

通过采用本文采用浅孔台阶微差控制爆破，控制爆破振动对围护结构和周围建筑物的影响。采取合理、可行的覆盖防护措施，把爆破飞石控制在合理范围内。以上研究和实施过程有利于解决在高大建筑群中深基坑石方爆破问题，值得在类似工程项目中进行推广应用。

参考文献：