控制爆破技术在市区深基坑开挖施工中的应用

2015-09-01黄泽巍

中国高新技术企业 2015年32期

摘要：根据工程处于复杂地理环境的特点，周边有重要建筑物及电力、消防、通讯管线等需要保护。该工程属深基坑工程，爆破开挖量大，工期紧，对爆破施工产生的有害效应提出了更高的要求。通过科学的施工管理，在确保基坑及周边建筑安全的前提下，实现了市区内深基坑爆破开挖安全、快速、高效施工，保证了工期，取得了良好的经济效益。

关键词：深基坑工程；控制爆破技术；深孔爆破；爆破开挖；爆破方案文献标识码：A

中图分类号：TU74 文章编号：1009-2374（2015）32-0110-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.059

1 工程概况及周边环境

1.1 工程环境

津汇国际孵化器大厦项目位于柳州市柳东开发区、柳东大道南侧；项目总占地面积14829.63m2，总建筑面积90619.80m2，其设计长142.80m、宽68.40m，为框剪结构，地上建筑28层，地下室3层，地面±0.00标高为99.20m，设计地下室底板标高为85.30m。根据地质报告，场地原状地貌为低山，平整后基坑以下主要由泥质炭质及少量方解石组成，泥炭质胶结，岩石较软，暴露地表风化速度较快，上部岩石破碎，随深度加大岩石完整性较好。爆破开挖深度13.9m，总量约为18万m?，合同工期150天。

1.2 周边环境

爆破开挖区边界东面150m范围内为山坡空地；南面毗邻总部南路，150m范围为开阔山坡空地；西面100m内为空地，120m处为柳东大厦围墙；北面20m为柳东大道，人行道下埋设有电力、消防、通讯等管线，对面100m处为在建正和城小区。爆破周围环境如图1所示：

图1 爆破周围环境示意图

2 爆破方案设计

2.1 爆破施工主要难点

2.1.1 整个基坑全部为岩石，需要爆破方量18万m?，工程量大，工期短。

2.1.2 该基坑地质比较复杂，地质勘查资料未能详细查明统计是否存在外倾结构面及破裂面、软弱结构面、褶皱、节理等特殊地质，但对成型后基坑底部岩石面

要求高，不允许欠挖，但超挖又必须控制在20cm以内。

2.1.3 施工区域地处新城区交通要道，车流量、人流量很大。

2.1.4 周边有柳东新区新开张的五星级酒店，外墙为玻璃幕墙，对爆破震动、噪音、飞石等有害效应的控制要求极为严格。

2.1.5 根据深基坑开挖专家组论证提出的意见，爆破时必须确保基坑边坡稳定及围护结构的完整。

2.2 施工方案

经过一系列的讨论、分析、评价，从方案的难易性、经济性、所占工期、预计成效、产生的有害效应等因素综合考虑，在满足爆破周边环境对爆破有害效应控制的需要，同时提高爆破施工效率，决定采用大孔径深孔松动爆破施工方案，分两层台阶进行爆破开挖，每层台阶高度7m。

3 爆破参数设计

3.1 钻孔机具选择

采用阿特拉斯AirROC D45履带式气动钻车，配备中风压空压机，成孔孔径Φ90mm。该机具钻孔孔径大，结构简单，维修保养方便，机动性强，对岩石裂隙不敏感，特别适合大方量深孔钻孔爆破作业。

3.2 爆破参数

3.2.1 钻孔直径d1=90mm；台阶高度H=7m，前排孔上沿宽c=2.5m。

3.2.2 最小抵抗线：W=（20～35）d=1.8～3.15m，取W=3m。

3.2.3 孔距：炮孔布置采用了小抵抗线的爆破技术，为了使裂隙从松动漏斗边缘发展到自由面的时间和相邻炮孔间裂隙相互发展贯通的时间基本上一致，炮孔布置采用交错排列，前后排炮孔孔位错开，见图2所示，其中将炮孔密集系数m确定为1.2。

图2 爆破工艺图

这种布置可以显著地改善岩石破碎质量，降低大块产出率，大大提高机械装运效率。a与W的关系式为：

a=1.2W=1.2×3=3.6m，取a=3.5m。

3.2.4 排距：b=W=3m。

3.2.5 炮孔深度：炮孔为垂直孔，L1=H=7m。

3.2.6 堵塞长度：合理的堵塞长度应能阻止爆炸气体产物过早地冲出孔外，使破碎更加充分。堵塞长度的一般要求是不小于25d，并且不小于实际最小抵抗线，因此取L2=3m。

3.2.7 单孔药量：第一排炮孔的单孔装药量的经验计算公式为：Qt1=qHaW=0.25×7×3×3=15.75kg，取Qt1=15kg。

从第二排炮孔起，以后各排炮孔的单孔装药量的经验计算公式为：Qt2=KqabH=1.2×0.25×3×3=19.68kg，取Qt2=20kg。

式中，炸药单耗q是计算装药量的主要参数，由于采用松动爆破方式，对于松动爆破方式通常取q为0.20～0.35kg/m?，但为了爆破的安全及效果必须经过试爆才能确定。经过前期场地平整爆破作业情况及效果取q=0.25kg/m?。k为考虑受前面各排炮孔的矿岩阻力作用的增加系数，一般取1.1～1.2，在设计中取1.2。

3.3 减振孔孔网参数

为降低爆破振动的影响，预先在基坑周边开挖边线内2m处设有一排减振孔，孔径d2=100mm，孔距a2=0.5m，孔深L3=8m；当施工到基坑边坡开挖时，将减振孔间隔3个孔装药作为炮孔装药爆破，单孔装药量Q3=0.6Qt1=0.6×15=9kg。当第一个台阶施工到相应水平标高后，再预钻下一个台阶的减振孔，直至到达基坑设计开挖标高。

3.4 装药结构

3.4.1 主爆区一般孔采用连续装药结构，采用Φ70×1600g乳化炸药，孔内装1发非电毫秒导爆管雷管。

3.4.2 减振孔采用间隔装药结构，采用Φ70×1600g乳化炸药，孔内装2发非电毫秒导爆管雷管。

3.4.3 填塞物采用石粉或河砂。

图3 装药结构图

3.5 起爆网络

由于爆区环境比较复杂，为减少爆破次数和增加一次爆破方量，本工程采用孔内延时爆破起爆网络，排间全区顺序起爆，排与排之间接力起爆。一次起爆4排，分别装MS1、MS3、MS7、MS9导爆管雷管，每排10孔左右，利用电雷管起爆。

4 爆破振动安全校核与安全措施

4.1 爆破震动

根据《爆破安全规程》（GB 6722-2003）的规定，可按下列公式计算爆破震动安全距离：

R=（K/V）1/αQ1/3

式中：R为爆破震动安全距离，m；K、α为与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，根据现场情况取K=250、α=1.8；V为地面质点的震动安全速度，基坑周围建筑物为钢筋混凝土结构，综合取V=3cm/s；Q为微差爆破作业最大一段药量，Q取200kg（MS3段）；m为药量指数，取1/3。计算结果为68.25m，小于最近需要保护建筑物的距离（120m），并且采取了钻凿减振孔等防护措施，爆破振动会相应降低，因此周围建筑物安全。

4.2 基坑安全预防措施

4.2.1 临近基坑边坡爆破时，严格控制起爆药量，适当减少起爆排数和孔数。

4.2.2 每开挖完一个台阶，及时对边坡按设计进行喷锚支护，并对支护结构和周边环境的状况随时进行巡查。

4.2.3 按监测方案进行基坑边的沉降及水平位移监测，当监测数据达到监测报警值的累计值时，做好险情预报工作，并启动应急预案。

4.3 爆破飞石预防措施

4.3.1 采取全封闭式施工，在红线范围内按相关规定砌筑施工围墙，减少与外界相互干扰。

4.3.2 严格控制装药量和炮孔填塞质量，是确保爆破效果，防止飞石的重要保证，严禁使用含有小石块的填塞物进行填塞。

4.3.3 钻凿炮孔时要注意是否遇到泥夹层和溶洞等特殊地质情况，如发现应立即报告现场技术人员，并做好记号。

4.3.4 清除干净台阶坡面松散的石块。台阶坡面松散石块很有可能产生二次飞石，在起爆前要彻底清除干净。

5 爆破效果与经验总结

5.1 爆破效果

2014年8月8日开工至2015年1月14日竣工验收，整个爆破开挖历时159天，做到了精心组织施工、周密组织警戒工作，在确保基坑及周边建筑安全的前提下，实现了市区内深基坑爆破开挖安全、快速、高效施工，得到业主和监理单位的一致好评。