深孔爆破施工技術

王龍 李景陽 劉懷林 姚磊

[摘要]： 結合南京地質博物館的孔樁石方爆破施工的實際案例，對深孔爆破從爆破方案選擇、爆破參數計算、爆破振動計算及飛石控制等方面進行分析。為同類工程提供借鑒。

[關鍵詞]： 石方爆破、爆破參數計算、深孔爆破、孔樁爆破、爆破飛石控制

1 引言：

雖然人工挖孔樁的風險很大，但是其在復雜地質情況下的樁基礎施工中不可或缺，在人工挖孔過程中，難免會遇到巖石，而且大部分的樁有入巖深度的設計要求，那么這個時候就需要采取機械破除或者爆破工藝進行施工。本文就深孔及孔樁爆破的相關工藝參數進行介紹，為類似工程施工提供借鑒。

2 工程概況

地質博物館石方爆破工程位于湯山鎮西側，寧杭公路以南，猿人洞風景區以西。爆破開挖范圍長約300m，底寬約60m，開挖最大深度20米。工程量約20000方。

博物館采用人工挖孔樁100余根，孔徑1200mm，巖石部分采用爆破方法開挖，爆破深度在2m以內。

爆破區域表層為強風化巖和覆蓋土，已經開挖完成。需爆破巖石為灰巖。巖石完整、強度高。

爆區南側為山體，沿設計邊線現有一排混凝土圍護樁。西側25m為南京金宇橡膠廠；北側300米為湯泉路，180米為現場項目部；東側為山體。

3 深孔爆破方案選擇

根據爆破巖石的地形特點，巖石的巖性、工程量和周邊環境資料，結合現行規范、規程，參考工程經驗，離開圍護樁5m以外采用中深孔松動爆破、微差間隔起爆的方案，圍護樁5m以內機械破碎的方案。

4 中深孔松動爆破參數

爆破朝向：爆破朝向北。

根據本工程特點，松動爆破作業采用孔徑115mm、臺階高度等于開挖深度、毫秒間隔延期起爆、非電導爆管網絡的臺階爆破方案。

1）爆破參數設計

①孔網參數

根據巖石性質和工程要求，為獲得良好的爆破效果，須合理地確定布孔方式、孔網參數、裝藥結構、裝填長度、起爆方法、起爆順序和單位炸藥消耗量等參數。

在實際施工過程中，結合試驗結果、實際巖性和爆破效果，對爆破參數作進一步的計算調整，以最大限度地滿足粒徑要求和安全的要求。試爆參數見表1。

5 挖孔樁爆破參數

根據本工程特點，挖孔樁內采用掏槽孔、周邊孔的布孔形式，孔徑45mm、開挖深度1.5m、毫秒間隔延期起爆、非電導爆管網絡的爆破方案。樁內爆破孔布置見圖2 樁內爆破孔布置示意圖。

（1）爆破參數設計

①孔網參數

根據巖石性質和工程要求，為獲得良好的爆破效果，須合理地確定布孔方式、孔網參數、裝藥結構、裝填長度、起爆方法、起爆順序和單位炸藥消耗量等參數。

在實際施工過程中，結合試驗結果、實際巖性和爆破效果，對爆破參數作進一步的計算調整，以最大限度地滿足粒徑要求和安全的要求。試爆參數見表2。

②起爆網路

采用100ms時間間隔的起爆，網絡采用非電導爆管網絡。

③裝藥結構：藥結構采用連續裝藥。

6 爆破震動控制

（1）允許震動速度

根據爆破安全規程，圍護樁震動允許速度取5cm/s。

（2）爆破震動安全設計

爆破地震波及最大一段（次）起爆藥量的確定，根據《爆破安全規程》（GB6722-2003）中給出的質點振動速度公式，并結合此次爆破為內部裝藥松動微差控制爆破，因此，最大一段（次）起爆藥量可按下式計算：

式中，Qmax —最大一段（次）起爆的炸藥量，kg，齊發爆破取一次爆破總藥量；微差爆破取最大一段裝藥量。

Vc —被保護目標的安全振動速度，cm/s；

R —爆點中心至被保護目標的距離，m；

K、α—與爆破地形、地質條件等有關的系數和地震波衰減指數，通常根據試驗和經驗確定。

根據本次爆點周圍的實際地質條件，參考我們以往工程經驗，可選取Kk、α，將保護目標的允許震動速度5cm/s和距離R=5m代入上式，計算一次齊爆藥量結果為67.5kg炸藥，在實際施工中靠近圍護樁區域控制最大單響藥量小于36kg，完全可以保證安全。

（3）爆破震動控制方法

①選擇合理的微差時間間隔。把所有裝藥同時爆炸產生的大震源分成數個微差延時起爆的小震源，從而大大削弱爆破震動強度。根據研究成果各段之間的時間間隔控制在25ms以上，在一定距離外地震波不產生疊加。本工程確定微差時間間隔為50ms。

②典型施工或試驗：正式施工前在現場進行試驗，測取現地K、α值，為震動控制提供實際參數。

③在爆破作業時，應從確保安全的單響藥量開始，逐步增大到允許藥量，并按允許藥量控制一次爆破規模。

7 爆破網絡設計

（1）爆破飛石計算

藥孔爆破產生個別飛石的最大距離可由下式確定：

Rmax=Kf×q×D

式中， Rmax — 藥孔爆破個別飛石的最大距離，m；

Kf — 與爆破方式、填塞狀況、地質地形有關的系數，取1.5；

q— 炸藥單耗，kg/ m3；

D — 藥孔直徑，mm；

本工程采用淺孔與中深孔爆破時，中深孔D2max = 115mm，qmax=0.3kg/ m3，得：R1max=66.7m。

對比本工程保護目標，爆破時不會對項目部辦公樓、道路造成危害。靠近西側橡膠廠區域爆破時應進行覆蓋適當防護，防止飛石。

（2）爆破飛石控制方法

①注意控制最小抵抗線方向，使最小抵抗線方向避開重點保護目標，指向開闊區，注意選取爆破作業面背離被保護目標；

②布孔前詳細測量爆體尺寸，確保實際最小抵抗線不小于設計值；

③孔口必須堵塞，堵塞材料用半干黏土，或粘性沙土，不得混有碎石。堵塞段長度須大于最小抵抗線，并堵塞緊密。保證堵塞質量，不但要保證堵塞長度，而且保證密實；

④該工程堅持“少裝藥，多填塞”的松動爆破的原則，爆破后不得進行二次爆破解小，大塊采用鎬頭機進行破碎；

⑤為保證人員、設備的安全，根據《爆破安全規程》要求，本次爆破的安全警戒半徑確定為200m，爆破前人員撤至警戒范圍以外；

8 結束語

人工挖孔樁的爆破施工一定要進行詳盡的設計，以確保施工安全。

參考文獻：

[1]汪旭光 爆破設計與施工 北京 冶金工業出版社 2011