桂林市臨桂新區防洪排澇及湖塘水系工程超近距離石方控制爆破研究

蔣慶

摘 要：水系河道開挖范圍內基巖為石灰巖，直接采用破碎機械開挖成本高、效率低。鑒于河道石方開挖爆破距離右岸已建建筑物只有6～10m，爆破產生的振動波、飛石可能危及建筑的安全，因此不能采用常規石方明爆方法進行石方開挖，只能采用控制爆破方式進行石方爆破及開挖。

關鍵詞：隔震孔（膨脹劑預裂）；機械破碎；安全；工期

1 工程概況

桂林市臨桂新區防洪排澇及旅游景觀水系工程位于桂林市臨桂新區，用地面積約62.7平方公里，項目總投資約13.2億，包含水利河道整治及防洪排澇、周邊園林景觀綠化、以及補水引水工程等。

本項目控制爆破實施區域為蔡塘河下游段水域湖塘工程“一院兩館”段，全長約200m，河道開挖寬度8m～14m，石方開挖深度1.0m～1.5m。“一院兩館”段所處位置施工環境復雜，河道右岸開挖邊線距桂林市重點工程“一院兩館”基礎僅6～10m，且“一院兩館”已基本建設完成，靠近新開挖河道右岸側玻璃幕墻已安裝完成；河道左岸開挖邊線距公園北路人行道約10m。

2 爆破方案調整緣由

桂林市臨桂新區中心區防洪排澇及湖塘水系工程“一院兩館”區段原施工方案采用常規鉆孔炸藥爆破結合機械破碎開挖，該施工方法產生的震動波較大，對周邊已建建筑物和人員安全造成了很大隱患，機械破碎施工效率也不高：

2.1 桂林市臨桂新區中心區防洪排澇及湖塘水系工程“一院兩館”區段全長約200m，河道開挖寬度8m～14m，巖石開挖深度1.0m～1.5m。開挖工程量約2000m3。由于計劃開挖的河道基巖為石灰巖，無法采用機械破碎法開挖。

2.2 湖塘水系工程“一院兩館”區段所處環境復雜，水系河道位于公園北路南側，呈東西向。其南側開挖邊線距新建的“一院兩館”大樓基礎為6～10m，北側開挖邊線距公園北路人行道約10m。由于“一院兩館”已完成裝修，計劃近期內交付使用。

2.3 業主對爆破施工的要求。鑒于河道溝槽爆破距離南側“一院兩館”建筑群只有6～10m，爆破產生的震動、飛石可能危及建筑群的安全。因此要求采用非常規爆破方法進行施工，以確保周邊建筑安全。

3 控制爆破施工方案比選

方案一：膨脹劑脹裂破巖施工。此法可完全消除爆破震動對周邊建筑基礎的危害，但工效低、工期長，施工成本高。另外，由于本項目巖面均處于河道現有水面下，實施中會遇到炮孔成孔后孔內積水較多，無法正常使用膨脹劑，或因水份過多膨脹劑失效的問題。

方案二：機械破巖施工。用大型液壓破碎機直接破巖。炮機破巖工效低，炮機產生震動強度較大，長期破巖產生震動波累加也會對巖石上方建筑基礎產生危害，且對堅硬巖石破巖工效不明顯。

方案三：隔震孔（膨脹劑預裂孔）+減弱松動控制爆破+機械破巖施工。即在河道巖石爆破前，采用鑿巖機在邊坡線上每隔20cm鉆垂直空孔，部分阻斷爆破震動波、降低爆破震動波強度，并對無積水的隔離孔裝填膨脹劑進行預裂，部分或全部形成裂縫，阻斷震動波。在預裂完成后，再對河道范圍內的巖石采用減弱松動控制爆破方法施工。

為降低爆破震動強度，爆破時采用：一爆1孔、一爆2～3孔起爆技術和間隔裝藥等爆破技術，降低爆破震動強度。此法工藝比較復雜、成本高（與膨脹劑施工方法相當），但工效比以上兩種施工方法要高。

根據本項目工期要求，考慮到項目實施的安全性，最終選定方案三作為實施方案。

4 主要施工工藝

4.1 主要工藝：鉆隔震孔→填充膨脹劑預裂→巖石松動爆破→機械破碎→清渣。

4.2 減震隔離孔布孔、鉆孔施工：

（1）孔間距。a=5倍孔徑=5×40mm=200mm

（2）孔深。L=巖石開挖高度+10cm。

（3）在隔離孔內灌注膨脹劑進行預裂。

5 排水渠巖石減弱松動爆破設計

5.1 在減震動隔離孔鉆孔完成20m邊坡長度后，對該排水渠巖體進行松動爆破施工。

5.2 減弱松動爆破設計

（1）炮孔類型。垂直炮孔。

（2）炮孔布置形式。溝槽爆破布孔方式。

（3）炮孔深度1.0～2.1m。（最大開挖深度為2m）

（4）炮孔間距a=60cm，排巖石距b=50cm。

（5）單孔裝藥量Q1=qabL=0.5×0.6×0.5×2.1=0.315kg。

（6）起爆線路。采用毫秒微差電雷管起爆。每段起爆3孔，每段起爆藥量0.3×3=0.9kg。

（7）起爆時間間隔。采用1段、3段、5段7段共4個段別雷管，每段間隔時間50毫秒。一次可起爆12個炮孔，起爆總裝藥量Q=12×0.315kg≈3.6kg。

（8）裝藥結構。分2層裝藥，每個炮孔內底部裝藥量=200克，上部裝100克。炮孔內2個藥包用導爆索串聯起爆或用電雷管連接起爆。

（9）采用排間起爆（一次一排炮孔），一次起爆可完成爆破巖石量V=12×0.6×0.5×2=7.2m3。

（10）巖石以爆松為原則，最后用機械破碎進行分離。

如此循環作業，在完成第一臺階巖石爆破后，再進行第2臺階巖石爆破。

6 安全設計

6.1 爆破震動安全距離計算

深孔爆破、淺眼爆破時，同一段內炮孔一次起爆允許的最大藥量，按下式計算校核：

Q=R3（V/k）3/a

式中：Q-一次起爆允許的最大藥量，Kg；R-爆破部位至保護目標的距離。（距南側建筑10m，鋼筋混凝土結構建筑）；V-保護目標允許的最大振動速度，cm/s，（取V=5cm/s）。

k、α-影響系數，取k=200，α=1.5；

經計算，對爆破震動安全距離為：

不同距離一次起爆最大藥量控制表

6.2 個別爆破飛石的安全距離

淺眼爆破個別飛石的安全距離，按下式計算：

Rf=40n2W=40×0.352×1=4.76m

式中：Rf-個別爆破飛石的安全距離，m；n-爆破作用指數；W-最小抵抗線，m。

6.3 震動控制

（1）利用巖石臨空面布孔，盡量利用巖石面現有裂縫，降低炮孔裝藥量。

（2）盡量利用機械破碎方法進行施工，對已爆松開裂的巖石采用機械進行破碎。

（3）必須在溝槽兩側減震隔離孔完成鉆孔后才能進行溝槽爆破。

6.4 飛石防護

采用覆蓋防護方法。

6.5 加強試驗

在主體爆破施工前先進行試炮，試炮分2次進行，第1次2個炮孔；第2次按設計8個炮孔，用測震動儀測量震動波強度。

7 結束語

蔡塘河下游段水域湖塘工程“一院兩館”段河道石方爆破開挖于2013年9月開工，2013年11月順利結束，施工過程中未產生爆破飛石及振動，緊鄰施工區的一院兩館建筑及市政公園北路通行未受到石方開挖影響，達到了業主工期及安全性要求。施工完成后通過現場查看，河床開挖完成后效果完全滿足設計要求，并隨后順利通過了業主、監理及設計單位驗收，保證了工程施工質量。采用隔震孔（膨脹劑預裂孔）+減弱松動控制爆破+機械破巖進行控制爆破開挖施工的成功運用，為桂林市臨桂新區防洪排澇及湖塘水系工程其它單位工程需要控制爆破的地段提供了有效的借鑒，可以作為今后相似工程的實施工藝。

參考文獻

[1]SL303-2004.水利水電工程施工組織設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]DL/T5389-2007.水工建筑物巖石基礎開挖工程施工技術規范[DL].北京：中國電力出版社，2007.

[3]劉清榮.控制爆破.湖北：華中工學院出版社，1989.

[4]水利電力部水利水電建設總局.水利水電工程施工組織設計手冊.北京：中國水利水電出社，2008.