淺孔松動爆破技術在地基開挖與拆除中的應用

王懷軍

（葫蘆島平山供水有限責任公司，遼寧葫蘆島125000）

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淺孔松動爆破技術在地基開挖與拆除中的應用

王懷軍

（葫蘆島平山供水有限責任公司，遼寧葫蘆島125000）

摘要：在遼寧省宮山咀水庫溢洪道進行地基開挖與原部分混凝土拆除過程中，根據原溢洪道地質結構負責的特點，采用了淺孔松動爆破技術，并提出符合現場施工要求的淺孔松動爆破技術方案，極大地減少了勞動強度，消除了施工安全隱患，提高了施工質量，縮減了工期。

關鍵詞：淺孔松動爆破；溢洪道；宮山咀水庫

宮山咀水庫位于遼寧省建昌縣境內，大凌河干流上；水庫1958年8月開工建設，于1979年7月竣工，主要水工建筑物由主壩、副壩、輸水洞、溢洪道、電站等組成；水庫控制面積656km2，最大庫容1.086億m3，是一座防洪、供水、灌溉、發電、養殖等綜合性大（Ⅱ）型水利樞紐工程。

水庫經多年的運行，大壩右壩肩出現繞壩與壩基滲漏、壩體裂縫等一系列安全問題；加之水庫建設之初防洪標準低，多年未除險加固，致水庫無法正常蓄水。為改變當前水庫病險運行狀態，消除水庫安全隱患，經主管部門批準，水庫在對現有6孔溢洪道進行改造和擴建的基礎上，新建溢洪道3孔，以增加水庫泄洪能力，提高水庫校核洪水設計標準到2000年一遇。

在對溢洪道進行地基開挖與原部分混凝土拆除過程中，合理的實踐并利用了淺孔松動爆破技術，極大地減少了勞動強度，消除了施工安全隱患，提高了施工質量，縮減了工期。

1　新建溢洪道工程地質條件分析

新建三孔溢洪道，設三孔閘門凈寬12m，三孔總凈寬36m。閘墩長15m，寬1.6m，為鋼筋混凝土結構，新建工程由堰體與護坦組成，堰體長45.2m，寬15m，護坦長45.2m，寬30m。

新建三孔溢洪道布置在原六孔溢洪道右側沖積二級階地斜坡地帶，砂礫卵石層底部的中生代白堊紀安山巖類的巖體中。地基開挖揭露出來的巖性，主要為紫紅色、灰色的安山質凝灰巖與凝灰質安山斑巖兩種巖石。

在該兩種巖體中斷層與節理都較發育，主要斷層有12條，其中近南北向陡傾角（65°～85°）斷層，對堰體基礎起阻滑作用；東西向緩傾角（15°～25°）斷層，對堰體基礎滲漏是極其不利的地質條件；加之受后期形成的南北向與東西向及其北西向的三組構造節理的互相切割，使淺層巖體破壞較為嚴重，在堰體周圍強風化巖體厚度可達4～6m，巖體松散強度低、透水嚴重。

因此，在新建三孔溢洪道施工時強風化巖體須全部清除，使溢洪道基礎置于白堊紀紫紅色、灰色的安山質凝灰巖與安山斑巖弱風化帶上限下的設計高程1～2m深度內，以使基礎穩定和安全。

2　新建溢洪道地基開挖

新建溢洪道土石方開挖包括上游進水渠（SAO -100～SAO+100）、堰體基礎（SAO+100～SAO+ 15）、護坦（SAO+15～SAO+45）、出水渠基礎（SAO+45～SAO +65），下游泄槽基礎及邊坡（SAO+65～SAO+360）等土石方開挖。土方開挖總量約12萬m3，石方開挖包括引水渠渠底基礎、堰體、護坦、溢洪道泄槽，右邊墻底部基礎等石方開挖，開挖總量約20萬m3。

根據工程現場實際，對約20萬m3石方用人工和機械進行開挖，極大增加工程施工難度和工程量，且存在嚴重安全隱患。該次開挖采用淺孔松動爆破技術，結合工程實際部位的地形、地質條件進行現場爆破實驗和理論計算，對不同工程部位，采用不同的爆破方法，選用不同的爆破參數。

2.1淺孔爆破設計與參數的選擇

爆破孔深為0.5～5.0 m，孔徑35～75mm的爆破，稱之為淺孔爆破。這種炮孔，采用YQ-26手持式鑿巖機鉆孔。炮孔下部裝藥，上部堵塞，施工簡單，易于操作，炸落石塊較均勻，在引水渠和溢洪道高部位巖石開挖時，采用分層開挖，臺階式布置。爆破材料為2#巖石硝銨炸藥，工業火雷管和導火索。

爆破參數的選擇：

（1）孔徑D，設計D =35～75mm，實測D=42mm。

（2）孔深h =0.5～5.0m，決定孔深寬根據不同工程部位，巖石的軟硬程度及性質決定孔的深淺，避免爆破后留有殘存的巖埂或產生超挖。對于堅硬巖石，其孔深h必須大于臺階高度H，即：

于松軟巖石，鉆孔深度應小于臺階高度H，即：

（3）最小抵抗線W：最小抵抗線W（指第一排的W）的布置，要使它不大于臺階高度，否則可能產生沖天炮，通常取最小抵抗線與臺階高度的0.6～0.8倍，

（4）炮孔間距a和排距b：對于炮孔間距，應考慮在爆破后，中間盡量不留或少留巖埂，且盡量使炸藥消耗量小，若間距a和排距b太大，由于爆破能量重迭較少，炸藥雖然省了，但中間殘留石埂大，若間距a和排距b太小，則爆破能量重迭較多，中間殘留石埂較小，但炸藥消耗增多，因此對于炮孔間距的選擇，應根據爆破要求和引爆的雷管種類來決定，一般采用火雷管起爆時。

當布置幾排炮孔時，應交錯布置成梅花形，第1排先爆，然后第2排，第3排依次爆破，這樣可增大爆破效果。一般排距采用

（5）藥包量計算：淺孔爆破多排布置炮孔時，每一炮孔拋擲的藥量可用下式計算。

式中k為單位體積巖石炸藥用量（kg/m3），它可以在某一標準狀態下，對于各種級別巖石，通過試驗求得或采取經驗數字進行計算，必要時結合現場試驗加以修正或調整。

2.2原溢洪道右側堰體部位開挖

距原溢洪道右側邊墩10m以內的堰體部位的巖石開挖。

該部位距原建筑物較近，巖性與安山斑巖和安山質凝灰巖經6組巖樣抗壓強度試驗，其飽和抗壓強度kk=40～50MPa。巖體強度中等，為防止對原建筑物破壞，采用小藥量，淺孔松動爆破，孔深不超過5m，孔徑采用42mm，用YQ-26手持式鑿巖機鉆孔，一般孔深2.5～3.5m，巖石單耗藥量q= 0.3kg/m3。

堰體部位石方開挖，因該部位距建筑物較近，為防止對原有建筑物造成破壞，在距原右邊墩1m處，打兩排防震孔，孔徑42mm，孔距=60cm，排距40cm，梅花型布置，不裝藥。主炮孔呈梅花型布置，孔距150cm，排距120cm，孔深2.5m。采用微藥量松動爆破，單孔裝藥量按公式（9）計算，即Qk=qabh公式（9）其結果Qk=0.33×1.5×1.2× 2.5 =1.35（kg）。為確保原建筑物基礎的穩定和安全，在距原右邊墩3m范圍內，預留（巖體）保護層，最后分兩層開挖，第1層開挖到距建基面0.5m，第2層開挖距建基面0.2m，采用小藥量松動爆破方法，由YQ—26手持式鑿巖機造孔，炮孔呈梅花形布置，孔距80cm，排距60cm，線裝藥密度QX=0.21kg/m，剩余部分采用人工撬挖，達到設計要求為止。

2.3齒槽開挖

齒槽（SAO—2.5—SAO+2）·（SAO—13—SAO +17）·（SAO+44—SAO+46）部位開挖，當巖石開挖到距槽底3m時，由測量放樣，給出齒槽上下開口線，在上開口上測點高程，按坡比計算結孔深度，在下開口線測量點高程，采用小藥量加密鉆孔爆破，經測量逐個計算鉆孔深度，槽底寬度大于1.5m時，打兩排鉆孔，呈鋸齒形布置，同時在上、下流開口線上各打一排鉆孔，孔距60cm，至建基面高程。

2.4距建筑物10～30m之間堰體與護坦兩部位巖石開挖

堰體、護坦兩部分開挖，均采用淺孔松動爆破技術，由YQ—26手持式鑿巖機造孔，分層開挖，孔徑42mm，孔深3.5m，巖石單位耗藥量為0.3kg/m3。

炮孔單孔裝藥量：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，根據使點振動速度保持規律經驗公式，一次允許最大起爆藥量Qm=［（5 /150）1 /2×22］3=64.8kg。因此，該部位采用分段間隔起爆，每次瞬間起爆孔數不多于34個孔，V=4.99cm/s＜5cm/s?？芍侄纹鸨粫a生對原有建筑的影響。

2.5距建筑物30m以外部位巖石開挖

包括新增設溢洪道進水渠，堰體和護坦（0 + 845～0 +862.3）基礎巖石開挖爆破均采用CM—351 和QZ—180鉆孔造孔，一次造孔深度不超過6m，2#巖石硝銨炸藥分段起爆，微差爆破，非電毫秒雷管引爆，孔徑不超過100mm，孔距2.5m，排距2.2m，梅花形布置，為防止爆破產生的地震波對原有建筑物產生破壞作用，每次瞬間起爆最大藥量控制在30kg以下，根據經驗公式V=150（301 /3/ 30）1.59=4.07cm/s。它滿足規范質點振動保持速度小于50cm/s的要求。

開挖預留2m保護層，分兩層開挖，第1層開挖到距建基面0.5m，第2層開挖距建基面0.2m，均采用小藥量松動爆破方法，由YQ—26手持式鑿巖機造孔，炮孔呈梅花形布置，孔距80cm，排距60cm，線裝藥密度QX=0.21kg/m；剩余部分采用人工撬挖。

2.6邊坡開挖

邊坡開挖采用預裂爆破技術，用CM-35履帶式鑿巖機鉆孔，高差小于10m時，一次開挖到底；大于10m時分層開挖，孔徑100mm，水平傾角滿足設計要求，炮孔間距：a =1.0～1.5m。炸藥采用2#巖石硝銨炸藥。孔口留1.2m不裝藥，用炮泥堵塞。藥包結構，藥包采用32mm直徑藥包，間隔裝藥，把藥卷間隔地綁在導爆索上，再用竹片來控制間距，底部加大裝藥量3倍，增量均勻分布在底部1m的表度上。預裂爆破距原有建筑物較遠，但仍要控制好起爆藥量。

3　對原有部分建筑物拆除

3.1導流墻拆除

原有導流墻為鋼筋混凝土，方量480m3。采用微差松動爆破技術拆除。在靠近閘墩處采用小藥量火雷管引爆，預爆300mm寬裂縫。在進行掏槽爆破時，要間隔裝藥，用YQ—26手持式鑿巖機鉆孔，鉆孔垂直布置，靠閘墩側鉆一減震孔，以減小掏槽爆破時對閘墩產生的沖擊力。

導流墻采用分段起爆微差爆破，從距閘墩最遠處開始向內分段拆除，機械清除拆除物。

3.2工作橋支墩拆除

原有工作橋支墩需拆除鋼筋混凝土275m3，共有5個支墩，支墩拆除采用小藥量微差爆破，在支墩底部鉆一排減震孔，孔距30cm。采用水平布孔，由上而下微差爆破拆除。

首先，在支墩一側搭好腳手架子和便于上下移動的操作平臺，以便鉆孔和裝藥施工。采用氣腿鉆機鉆孔，孔距40cm，排距35cm，孔深80cm，單孔裝藥量QK=qabh =0.53×0.4×0.35×0.8 = 0.06kg，采用分段微差起爆方法進行施工。

為防止拆除物砸壞原有建筑物，拆除過程中采用苫蓋的方法加以保護。

4　結語

宮山咀水庫除險加固工程，對新增設溢洪道地基開挖與原一部分混凝土工程拆除，采用淺孔松動爆破技術是切實可行的，既保證了新建工程基礎開挖施工質量和施工工期，又極大程度上減少了對原有建筑物的損害。

對溢洪道不同部位工程施工時，采用的淺孔松動爆破為主，與預裂爆破、定向爆破相結合的爆破方法，減小飛石和地震強度，拉長了與原建筑物的距離，減輕了對鄰近建筑物的可能產生的破壞作用；排除了溢洪道施工過程中對橫跨溢洪道上空高壓線與光纜線路的威脅。

新增設建筑物基礎巖石風化程度有一定差異，對于爆破參數，尤其是炸藥單耗q的取值要有一定的范圍，建議q=0.3～0.4kg/m3。一次允許最大起爆藥量Qm=（5 /150）3 /2×223=64.8kg；巖土系數K值取150，最大一段允許起爆藥量不超過64.8kg時，引起爆破介質質點振動速度就小于5cm/s的規范規定值，對建筑物的穩定與安全是大有好處。此外，淺孔松動爆破的孔深、孔距、排距的選擇要綜合考慮建筑物的所處部位，巖石風化性質，堅硬程度各種因素，不能強求一致。

中圖分類號：TB41

文獻標識碼：B

文章編號：1008-1305（2016）01-0096-03

DOI：10.3969 /j.issn.1008-1305.2016.01.033

收稿日期：2014-11-03

作者簡介：王懷軍（1970年—），男，工程師。