深孔爆破施工技术

王龙 李景阳 刘怀林 姚磊

[摘要]： 结合南京地质博物馆的孔桩石方爆破施工的实际案例，对深孔爆破从爆破方案选择、爆破参数计算、爆破振动计算及飞石控制等方面进行分析。为同类工程提供借鉴。

[关键词]： 石方爆破、爆破参数计算、深孔爆破、孔桩爆破、爆破飞石控制

1 引言：

虽然人工挖孔桩的风险很大，但是其在复杂地质情况下的桩基础施工中不可或缺，在人工挖孔过程中，难免会遇到岩石，而且大部分的桩有入岩深度的设计要求，那么这个时候就需要采取机械破除或者爆破工艺进行施工。本文就深孔及孔桩爆破的相关工艺参数进行介绍，为类似工程施工提供借鉴。

2 工程概况

地质博物馆石方爆破工程位于汤山镇西侧，宁杭公路以南，猿人洞风景区以西。爆破开挖范围长约300m，底宽约60m，開挖最大深度20米。工程量约20000方。

博物馆采用人工挖孔桩100余根，孔径1200mm，岩石部分采用爆破方法开挖，爆破深度在2m以内。

爆破区域表层为强风化岩和覆盖土，已经开挖完成。需爆破岩石为灰岩。岩石完整、强度高。

爆区南侧为山体，沿设计边线现有一排混凝土围护桩。西侧25m为南京金宇橡胶厂；北侧300米为汤泉路，180米为现场项目部；东侧为山体。

3 深孔爆破方案选择

根据爆破岩石的地形特点，岩石的岩性、工程量和周边环境资料，结合现行规范、规程，参考工程经验，离开围护桩5m以外采用中深孔松动爆破、微差间隔起爆的方案，围护桩5m以内机械破碎的方案。

4 中深孔松动爆破参数

爆破朝向：爆破朝向北。

根据本工程特点，松动爆破作业采用孔径115mm、台阶高度等于开挖深度、毫秒间隔延期起爆、非电导爆管网络的台阶爆破方案。

1）爆破参数设计

①孔网参数

根据岩石性质和工程要求，为获得良好的爆破效果，须合理地确定布孔方式、孔网参数、装药结构、装填长度、起爆方法、起爆顺序和单位炸药消耗量等参数。

在实际施工过程中，结合试验结果、实际岩性和爆破效果，对爆破参数作进一步的计算调整，以最大限度地满足粒径要求和安全的要求。试爆参数见表1。

5 挖孔桩爆破参数

根据本工程特点，挖孔桩内采用掏槽孔、周边孔的布孔形式，孔径45mm、开挖深度1.5m、毫秒间隔延期起爆、非电导爆管网络的爆破方案。桩内爆破孔布置见图2 桩内爆破孔布置示意图。

（1）爆破参数设计

①孔网参数

根据岩石性质和工程要求，为获得良好的爆破效果，须合理地确定布孔方式、孔网参数、装药结构、装填长度、起爆方法、起爆顺序和单位炸药消耗量等参数。

在实际施工过程中，结合试验结果、实际岩性和爆破效果，对爆破参数作进一步的计算调整，以最大限度地满足粒径要求和安全的要求。试爆参数见表2。

②起爆网路

采用100ms时间间隔的起爆，网络采用非电导爆管网络。

③装药结构：药结构采用连续装药。

6 爆破震动控制

（1）允许震动速度

根据爆破安全规程，围护桩震动允许速度取5cm/s。

（2）爆破震动安全设计

爆破地震波及最大一段（次）起爆药量的确定，根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）中给出的质点振动速度公式，并结合此次爆破为内部装药松动微差控制爆破，因此，最大一段（次）起爆药量可按下式计算：

式中，Qmax —最大一段（次）起爆的炸药量，kg，齐发爆破取一次爆破总药量；微差爆破取最大一段装药量。

Vc —被保护目标的安全振动速度，cm/s；

R —爆点中心至被保护目标的距离，m；

K、α—与爆破地形、地质条件等有关的系数和地震波衰减指数，通常根据试验和经验确定。

根据本次爆点周围的实际地质条件，参考我们以往工程经验，可选取Kk、α，将保护目标的允许震动速度5cm/s和距离R=5m代入上式，计算一次齐爆药量结果为67.5kg炸药，在实际施工中靠近围护桩区域控制最大单响药量小于36kg，完全可以保证安全。

（3）爆破震动控制方法

①选择合理的微差时间间隔。把所有装药同时爆炸产生的大震源分成数个微差延时起爆的小震源，从而大大削弱爆破震动强度。根据研究成果各段之间的时间间隔控制在25ms以上，在一定距离外地震波不产生叠加。本工程确定微差时间间隔为50ms。

②典型施工或试验：正式施工前在现场进行试验，测取现地K、α值，为震动控制提供实际参数。

③在爆破作业时，应从确保安全的单响药量开始，逐步增大到允许药量，并按允许药量控制一次爆破规模。

7 爆破网络设计

（1）爆破飞石计算

药孔爆破产生个别飞石的最大距离可由下式确定：

Rmax=Kf×q×D

式中， Rmax — 药孔爆破个别飞石的最大距离，m；

Kf — 与爆破方式、填塞状况、地质地形有关的系数，取1.5；

q— 炸药单耗，kg/ m3；

D — 药孔直径，mm；

本工程采用浅孔与中深孔爆破时，中深孔D2max = 115mm，qmax=0.3kg/ m3，得：R1max=66.7m。

对比本工程保护目标，爆破时不会对项目部办公楼、道路造成危害。靠近西侧橡胶厂区域爆破时应进行覆盖适当防护，防止飞石。

（2）爆破飞石控制方法

①注意控制最小抵抗线方向，使最小抵抗线方向避开重点保护目标，指向开阔区，注意选取爆破作业面背离被保护目标；

②布孔前详细测量爆体尺寸，确保实际最小抵抗线不小于设计值；

③孔口必须堵塞，堵塞材料用半干黏土，或粘性沙土，不得混有碎石。堵塞段长度须大于最小抵抗线，并堵塞紧密。保证堵塞质量，不但要保证堵塞长度，而且保证密实；

④该工程坚持“少装药，多填塞”的松动爆破的原则，爆破后不得进行二次爆破解小，大块采用镐头机进行破碎；

⑤为保证人员、设备的安全，根据《爆破安全规程》要求，本次爆破的安全警戒半径确定为200m，爆破前人员撤至警戒范围以外；

8 结束语

人工挖孔桩的爆破施工一定要进行详尽的设计，以确保施工安全。

参考文献：

[1]汪旭光 爆破设计与施工 北京 冶金工业出版社 2011