小直徑孔樁爆破的實踐經驗

杜建科,陳愛國,丁林敏,佟明山

(長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

小直徑孔樁爆破的實踐經驗

杜建科,陳愛國,丁林敏,佟明山

(長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

在長沙縣佳兆業水岸新都二期孔樁爆破工程施工中,采用小直徑孔樁掘進爆破循環進尺,優化爆破參數,且進行井口覆蓋防護,并在爆破實施時進行動態攝影觀測分析,得出定向控制飛石的經驗。

孔樁爆破;循環進尺;井口防護

1 工程概述

佳兆業投資建設的水岸新都二期 8座 33層高樓房采用嵌巖樁敦基礎,爆破掘進數量 1039條,爆破量 4500 m3,分布在東西長 430 m、南北寬 130 m的寬條帶區域內。該工程北面緊靠小區圍墻,爆區內距墻外最近民房距離約 20 m,西面距石巖湖大道20 m,由高 6 m的建筑圍擋阻隔。

工程最大特點是:孔樁數量較多,直徑小,樁徑0.9～1.2 m的占施工總量的 87%,其中 70%樁徑為 0.9～1.0 m;被爆石灰巖體埋藏淺,初始爆破井深小于 4 m的數量占總量的 35%。這些特點存在于一個工程中的情況比較少見,工程具有一定難度。

本文總結介紹該工程中爆破循環進尺及爆破井口防護兩方面的實踐經驗和觀測結果。

2 小直徑孔樁爆破循環進尺

爆破循環進尺,即一次爆破可以達到的最大掘進深度,決定著爆破的效率及孔樁開挖速度。當孔樁小于 1.0 m后,常規設計施工循環進尺只能達到0.7 m。水岸新都二期小直徑孔孔樁內基巖爆破,按常規設計爆破,其結果一次裝藥 4 kg循環進尺只有0.5 m,且有部分孔樁發生沖炮,個別 1 m炮孔,殘留孔深 0.7～0.6 m。為了改變這一狀況,在試驗分析基礎上,對常規設計施工參數、技術進行了改進。

(1)爆破參數。優化后的爆破參數見表1。裝藥時,實際裝藥量由爆破員根據內巖性變化取值。

表1 優化后的爆破參數

(2)掏槽孔方向。掏槽孔朝向垂直孔呈 75°中心對稱,錐形布孔。掏槽孔深度 1～1.1 m,略深于周邊孔。

(3)炮孔起爆順序。小直徑爆破中心掏槽孔爆破效果決定著掘進深度,周邊孔只能在掏槽孔爆破后形成有效側向自由面的情況下,才能發揮好的作用。采用常規楔形掏槽時,布置 3～4個掏槽孔,同段爆破,遠不如逐孔起爆的掏槽效果,而周邊孔同段起爆孔數只需考慮爆破震動的安全要求。

(4)炮孔起爆順序。各炮孔起爆采用的雷管段別,由掏槽孔爆破為周邊孔形成有效側向自由面所需時間及口覆蓋防護有效防護時間決定。由攝影觀測分析后,優選值如圖1 所示。

圖1 炮起爆順序

改進后,當鉆孔深度為 1 m時,單次爆破掘進深度進尺大幅提高,變化范圍 0.6～1.0 m,平均 0.8 m。數值大小還與爆破員對內巖體可爆性難易的判斷,及裝填操作是否達標有關。

3 孔樁井口防護

3.1 爆破對常規井口覆蓋防護作用

水岸新都二期爆破常規井口覆蓋防護見圖2。

圖2 安全防護示意

當爆破井深 4～5 m時,攝影觀測得到:起爆后不超過 50 ms,井口預留的排氣口由混合氣體高速噴出,同時對井口覆蓋的防護物施壓沖擊,其后覆蓋物出現 3種運動情況。

(1)當覆蓋防護足夠重,排氣口通暢,裝藥量較少,產生氣體及上沖碎石量少時,覆蓋物在原處振動,此時不產生飛石。

(2)覆蓋防護重量不足,排氣口較小,裝藥量,產生氣體及上沖碎石量很多時,覆蓋物會被快速推向空中并解體,覆蓋防護在爆破初期就已失效,其后高速氣體攜帶碎石爆破巖塊飛出井口,造成飛石。全過程 4～5 s。

(3)覆蓋防護重量適中,排氣口通暢,裝藥量適中,覆蓋物受沖擊作用,雖向上移動,但未解體,上升后在重力作用下回落,同時將內沖出的碎石壓制散落在井口周圍。這種情況可明顯看到,爆炸氣體沖出與爆破基巖巖塊沖出時間相隔約 250 ms。整個爆破過程防護持續有效。

3.2 覆蓋防護防飛石的定向作用

在上一節中第一種情況最安全,防飛石效果最好,但防護用料多、施工量大。近百條同時爆破施工,一般對施工單位有一定壓力。特別爆破深度小于 4 m,為獲得好的循環進尺,爆破單耗取值較高時,常規防護爆破上沖很難避免。而爆破環境條件較好,在第三種狀態下,巧妙地對口進行防護,將爆破飛石控制在許可的范圍,即省工又省料,有一定的使用價值。

控制飛石方向,大體有以下方法:

(1)盡量增加排氣口面積及掌握好方向。因爆炸氣流首先從預留排氣口沖出,并起到引導隨后爆破產物流向作用。被保護建筑背離排氣口方向,這在水岸新都二期孔樁爆破工程中被大量使用。

(2)控制覆蓋板傾向及上壓砂包堆積重心。實踐證明在井口覆蓋防護施工時,若將覆蓋板傾斜放置且上壓砂包堆體重心適當偏向低端,起爆后井內飛石石塊將會受蓋板制約更多向高端一面散落,控制得當散落范圍不超過 20 m。

4 結 論

(1)本文論述提高小直徑孔樁爆破循環進尺的參數及技術,對同類爆破有一定的參考價值。爆破攝影觀測結果僅為初步分析,深入研究有待繼續。

(2)受工程施工條件限制,提高小直徑孔樁爆破循環進尺,僅僅是初步研究,如果改進施工設備及工藝也許能得到更好的效果。且本文討論防護定向控制飛石,只是特定條件下的一個方法,在安全要求很嚴的環境條件并不適用。

2011-06-26)

杜建科(1954-),男,高級工程師,主要從事工程爆破與安全工作。