浅孔松动爆破技术在地基开挖与拆除中的应用

王怀军

（葫芦岛平山供水有限责任公司，辽宁葫芦岛125000）



浅孔松动爆破技术在地基开挖与拆除中的应用

王怀军

（葫芦岛平山供水有限责任公司，辽宁葫芦岛125000）

摘要：在辽宁省宫山咀水库溢洪道进行地基开挖与原部分混凝土拆除过程中，根据原溢洪道地质结构负责的特点，采用了浅孔松动爆破技术，并提出符合现场施工要求的浅孔松动爆破技术方案，极大地减少了劳动强度，消除了施工安全隐患，提高了施工质量，缩减了工期。

关键词：浅孔松动爆破；溢洪道；宫山咀水库

宫山咀水库位于辽宁省建昌县境内，大凌河干流上；水库1958年8月开工建设，于1979年7月竣工，主要水工建筑物由主坝、副坝、输水洞、溢洪道、电站等组成；水库控制面积656km2，最大库容1.086亿m3，是一座防洪、供水、灌溉、发电、养殖等综合性大（Ⅱ）型水利枢纽工程。

水库经多年的运行，大坝右坝肩出现绕坝与坝基渗漏、坝体裂缝等一系列安全问题；加之水库建设之初防洪标准低，多年未除险加固，致水库无法正常蓄水。为改变当前水库病险运行状态，消除水库安全隐患，经主管部门批准，水库在对现有6孔溢洪道进行改造和扩建的基础上，新建溢洪道3孔，以增加水库泄洪能力，提高水库校核洪水设计标准到2000年一遇。

在对溢洪道进行地基开挖与原部分混凝土拆除过程中，合理的实践并利用了浅孔松动爆破技术，极大地减少了劳动强度，消除了施工安全隐患，提高了施工质量，缩减了工期。

1　新建溢洪道工程地质条件分析

新建三孔溢洪道，设三孔闸门净宽12m，三孔总净宽36m。闸墩长15m，宽1.6m，为钢筋混凝土结构，新建工程由堰体与护坦组成，堰体长45.2m，宽15m，护坦长45.2m，宽30m。

新建三孔溢洪道布置在原六孔溢洪道右侧冲积二级阶地斜坡地带，砂砾卵石层底部的中生代白垩纪安山岩类的岩体中。地基开挖揭露出来的岩性，主要为紫红色、灰色的安山质凝灰岩与凝灰质安山斑岩两种岩石。

在该两种岩体中断层与节理都较发育，主要断层有12条，其中近南北向陡倾角（65°～85°）断层，对堰体基础起阻滑作用；东西向缓倾角（15°～25°）断层，对堰体基础渗漏是极其不利的地质条件；加之受后期形成的南北向与东西向及其北西向的三组构造节理的互相切割，使浅层岩体破坏较为严重，在堰体周围强风化岩体厚度可达4～6m，岩体松散强度低、透水严重。

因此，在新建三孔溢洪道施工时强风化岩体须全部清除，使溢洪道基础置于白垩纪紫红色、灰色的安山质凝灰岩与安山斑岩弱风化带上限下的设计高程1～2m深度内，以使基础稳定和安全。

2　新建溢洪道地基开挖

新建溢洪道土石方开挖包括上游进水渠（SAO -100～SAO+100）、堰体基础（SAO+100～SAO+ 15）、护坦（SAO+15～SAO+45）、出水渠基础（SAO+45～SAO +65），下游泄槽基础及边坡（SAO+65～SAO+360）等土石方开挖。土方开挖总量约12万m3，石方开挖包括引水渠渠底基础、堰体、护坦、溢洪道泄槽，右边墙底部基础等石方开挖，开挖总量约20万m3。

根据工程现场实际，对约20万m3石方用人工和机械进行开挖，极大增加工程施工难度和工程量，且存在严重安全隐患。该次开挖采用浅孔松动爆破技术，结合工程实际部位的地形、地质条件进行现场爆破实验和理论计算，对不同工程部位，采用不同的爆破方法，选用不同的爆破参数。

2.1浅孔爆破设计与参数的选择

爆破孔深为0.5～5.0 m，孔径35～75mm的爆破，称之为浅孔爆破。这种炮孔，采用YQ-26手持式凿岩机钻孔。炮孔下部装药，上部堵塞，施工简单，易于操作，炸落石块较均匀，在引水渠和溢洪道高部位岩石开挖时，采用分层开挖，台阶式布置。爆破材料为2#岩石硝铵炸药，工业火雷管和导火索。

爆破参数的选择：

（1）孔径D，设计D =35～75mm，实测D=42mm。

（2）孔深h =0.5～5.0m，决定孔深宽根据不同工程部位，岩石的软硬程度及性质决定孔的深浅，避免爆破后留有残存的岩埂或产生超挖。对于坚硬岩石，其孔深h必须大于台阶高度H，即：

于松软岩石，钻孔深度应小于台阶高度H，即：

（3）最小抵抗线W：最小抵抗线W（指第一排的W）的布置，要使它不大于台阶高度，否则可能产生冲天炮，通常取最小抵抗线与台阶高度的0.6～0.8倍，

（4）炮孔间距a和排距b：对于炮孔间距，应考虑在爆破后，中间尽量不留或少留岩埂，且尽量使炸药消耗量小，若间距a和排距b太大，由于爆破能量重迭较少，炸药虽然省了，但中间残留石埂大，若间距a和排距b太小，则爆破能量重迭较多，中间残留石埂较小，但炸药消耗增多，因此对于炮孔间距的选择，应根据爆破要求和引爆的雷管种类来决定，一般采用火雷管起爆时。

当布置几排炮孔时，应交错布置成梅花形，第1排先爆，然后第2排，第3排依次爆破，这样可增大爆破效果。一般排距采用

（5）药包量计算：浅孔爆破多排布置炮孔时，每一炮孔抛掷的药量可用下式计算。

式中k为单位体积岩石炸药用量（kg/m3），它可以在某一标准状态下，对于各种级别岩石，通过试验求得或采取经验数字进行计算，必要时结合现场试验加以修正或调整。

2.2原溢洪道右侧堰体部位开挖

距原溢洪道右侧边墩10m以内的堰体部位的岩石开挖。

该部位距原建筑物较近，岩性与安山斑岩和安山质凝灰岩经6组岩样抗压强度试验，其饱和抗压强度kk=40～50MPa。岩体强度中等，为防止对原建筑物破坏，采用小药量，浅孔松动爆破，孔深不超过5m，孔径采用42mm，用YQ-26手持式凿岩机钻孔，一般孔深2.5～3.5m，岩石单耗药量q= 0.3kg/m3。

堰体部位石方开挖，因该部位距建筑物较近，为防止对原有建筑物造成破坏，在距原右边墩1m处，打两排防震孔，孔径42mm，孔距=60cm，排距40cm，梅花型布置，不装药。主炮孔呈梅花型布置，孔距150cm，排距120cm，孔深2.5m。采用微药量松动爆破，单孔装药量按公式（9）计算，即Qk=qabh公式（9）其结果Qk=0.33×1.5×1.2× 2.5 =1.35（kg）。为确保原建筑物基础的稳定和安全，在距原右边墩3m范围内，预留（岩体）保护层，最后分两层开挖，第1层开挖到距建基面0.5m，第2层开挖距建基面0.2m，采用小药量松动爆破方法，由YQ—26手持式凿岩机造孔，炮孔呈梅花形布置，孔距80cm，排距60cm，线装药密度QX=0.21kg/m，剩余部分采用人工撬挖，达到设计要求为止。

2.3齿槽开挖

齿槽（SAO—2.5—SAO+2）·（SAO—13—SAO +17）·（SAO+44—SAO+46）部位开挖，当岩石开挖到距槽底3m时，由测量放样，给出齿槽上下开口线，在上开口上测点高程，按坡比计算结孔深度，在下开口线测量点高程，采用小药量加密钻孔爆破，经测量逐个计算钻孔深度，槽底宽度大于1.5m时，打两排钻孔，呈锯齿形布置，同时在上、下流开口线上各打一排钻孔，孔距60cm，至建基面高程。

2.4距建筑物10～30m之间堰体与护坦两部位岩石开挖

堰体、护坦两部分开挖，均采用浅孔松动爆破技术，由YQ—26手持式凿岩机造孔，分层开挖，孔径42mm，孔深3.5m，岩石单位耗药量为0.3kg/m3。

炮孔单孔装药量：QK=qabh =0.3×1.5×1.2 ×3.5 =1.89kg。

炮孔梅花形布置，孔距150cm，排距120cm，根据使点振动速度保持规律经验公式，一次允许最大起爆药量Qm=［（5 /150）1 /2×22］3=64.8kg。因此，该部位采用分段间隔起爆，每次瞬间起爆孔数不多于34个孔，V=4.99cm/s＜5cm/s。可知，分段起爆不会产生对原有建筑的影响。

2.5距建筑物30m以外部位岩石开挖

包括新增设溢洪道进水渠，堰体和护坦（0 + 845～0 +862.3）基础岩石开挖爆破均采用CM—351 和QZ—180钻孔造孔，一次造孔深度不超过6m，2#岩石硝铵炸药分段起爆，微差爆破，非电毫秒雷管引爆，孔径不超过100mm，孔距2.5m，排距2.2m，梅花形布置，为防止爆破产生的地震波对原有建筑物产生破坏作用，每次瞬间起爆最大药量控制在30kg以下，根据经验公式V=150（301 /3/ 30）1.59=4.07cm/s。它满足规范质点振动保持速度小于50cm/s的要求。

开挖预留2m保护层，分两层开挖，第1层开挖到距建基面0.5m，第2层开挖距建基面0.2m，均采用小药量松动爆破方法，由YQ—26手持式凿岩机造孔，炮孔呈梅花形布置，孔距80cm，排距60cm，线装药密度QX=0.21kg/m；剩余部分采用人工撬挖。

2.6边坡开挖

边坡开挖采用预裂爆破技术，用CM-35履带式凿岩机钻孔，高差小于10m时，一次开挖到底；大于10m时分层开挖，孔径100mm，水平倾角满足设计要求，炮孔间距：a =1.0～1.5m。炸药采用2#岩石硝铵炸药。孔口留1.2m不装药，用炮泥堵塞。药包结构，药包采用32mm直径药包，间隔装药，把药卷间隔地绑在导爆索上，再用竹片来控制间距，底部加大装药量3倍，增量均匀分布在底部1m的表度上。预裂爆破距原有建筑物较远，但仍要控制好起爆药量。

3　对原有部分建筑物拆除

3.1导流墙拆除

原有导流墙为钢筋混凝土，方量480m3。采用微差松动爆破技术拆除。在靠近闸墩处采用小药量火雷管引爆，预爆300mm宽裂缝。在进行掏槽爆破时，要间隔装药，用YQ—26手持式凿岩机钻孔，钻孔垂直布置，靠闸墩侧钻一减震孔，以减小掏槽爆破时对闸墩产生的冲击力。

导流墙采用分段起爆微差爆破，从距闸墩最远处开始向内分段拆除，机械清除拆除物。

3.2工作桥支墩拆除

原有工作桥支墩需拆除钢筋混凝土275m3，共有5个支墩，支墩拆除采用小药量微差爆破，在支墩底部钻一排减震孔，孔距30cm。采用水平布孔，由上而下微差爆破拆除。

首先，在支墩一侧搭好脚手架子和便于上下移动的操作平台，以便钻孔和装药施工。采用气腿钻机钻孔，孔距40cm，排距35cm，孔深80cm，单孔装药量QK=qabh =0.53×0.4×0.35×0.8 = 0.06kg，采用分段微差起爆方法进行施工。

为防止拆除物砸坏原有建筑物，拆除过程中采用苫盖的方法加以保护。

4　结语

宫山咀水库除险加固工程，对新增设溢洪道地基开挖与原一部分混凝土工程拆除，采用浅孔松动爆破技术是切实可行的，既保证了新建工程基础开挖施工质量和施工工期，又极大程度上减少了对原有建筑物的损害。

对溢洪道不同部位工程施工时，采用的浅孔松动爆破为主，与预裂爆破、定向爆破相结合的爆破方法，减小飞石和地震强度，拉长了与原建筑物的距离，减轻了对邻近建筑物的可能产生的破坏作用；排除了溢洪道施工过程中对横跨溢洪道上空高压线与光缆线路的威胁。

新增设建筑物基础岩石风化程度有一定差异，对于爆破参数，尤其是炸药单耗q的取值要有一定的范围，建议q=0.3～0.4kg/m3。一次允许最大起爆药量Qm=（5 /150）3 /2×223=64.8kg；岩土系数K值取150，最大一段允许起爆药量不超过64.8kg时，引起爆破介质质点振动速度就小于5cm/s的规范规定值，对建筑物的稳定与安全是大有好处。此外，浅孔松动爆破的孔深、孔距、排距的选择要综合考虑建筑物的所处部位，岩石风化性质，坚硬程度各种因素，不能强求一致。

中图分类号：TB41

文献标识码：B

文章编号：1008-1305（2016）01-0096-03

DOI：10.3969 /j.issn.1008-1305.2016.01.033

收稿日期：2014-11-03

作者简介：王怀军（1970年—），男，工程师。