關于深基坑特堅石靜態爆破施工技術分析

郭景鵬

摘? ? 要：近些年來城市化水平一直在提升，在鄰近居民區開發新建工程項目越來越普遍，其中有些工程項目基坑較深且基底含大批量的特堅石，大大增加了工程建設的難度。采用炮機破碎比較困難，施工速度慢;采用常規炸藥爆破不僅危害深基坑邊坡安全，擾動地基并且較大的沖擊波對四周建筑群及臨近航線形成很大的安全威脅;通過不斷的優化比選，深基坑內大量特堅石運用靜態爆破的施工技術，能較好的避免強震動及沖擊波，極大地降低地基擾動及對四周環境的影響。

關鍵詞：深基坑;特堅石;靜態爆破;效益分析

1? 引言

通過結合三亞富華凱悅酒店項目的工程實例，總結各施工過程經驗，形成了一套技術上先進、經濟上合理的深基坑特堅石靜態爆破施工技術，主要從該施工技術特點、工藝原理和施工操作要點等多個方面進行分析。該工程項目位于三亞市天涯區鳳凰片，離三亞鳳凰機場不足5km，飛機降落掠過項目上空;需爆破區的基坑開挖深度達6.49m～8.49m，基坑邊坡采用鋼花管+錨桿掛網噴混凝土支護;需爆破特堅石下伏厚度0m～4.5m，約5000m?。

2? 靜態爆破施工技術特點

2.1? 施工簡便

按照破碎水平需求，設計合理的炮孔孔徑、孔距、角度，可實現“外科手術式”破裂特堅石的目標;預先鉆孔、清孔后灌入靜態破碎劑漿體（水灰比0.28～0.38）即可，施工操作方便簡單。

2.2? 安全

靜態破碎劑屬不燃非爆品，應用靜態破碎劑進行靜態爆破是一項可預控的施工，無需采取復雜的安全措施，不會像普通炸藥爆破產生震動、沖擊、飛石，擾動地基，危害基坑、航班和行人、交通安全。

2.3? 環保

靜態破碎劑屬于無公害、環保型產品，施工時不會爆發強噪、粉塵、飛屑、有毒氣體等，臨近居民生活和四周環境不會遭受影響。

2.4? 經濟

在炮孔灌入靜態破碎劑后3-4個小時即可結束破裂，而且可連續不斷地施工，效率高，投入低，無需像普通炸藥爆破施工那樣采取清場及做大范圍的安全警戒。

3? 工藝原理

靜態破碎劑屬于不燃非爆，無公害的制品，是含有元素鋁，鎂，鈣，鐵等的無機鹽的粉末狀物質。靜態爆破技術就是應用裝填充在特堅石鉆孔中的靜態破碎劑漿體產生水化反應，令破碎劑晶體變形，發生體積膨脹，從而緩慢地、靜靜地將膨脹壓力（可達30MPa～50MPa）施加給孔壁，當壓力在孔壁上發生的拉應力大于特堅石（抗拉強度為4-10MPa）的抗拉強度時，特堅石即被裂解。

4? 施工操作要點

4.1? 爆破結構調查

施工前須根據特堅石構造、作業條件、工程量、破碎程度、二次破碎措施、進度要求、地基情況進行詳盡的考查;熟知特堅石性質、節理、走向和地下水情況，清楚被保護的對象。

4.2? 爆破設計

（1）設計時，須依據特堅石的具體狀況（巖石性狀、破碎的塊度等）確定鉆孔的直徑和深度、鉆孔位置定位和爆破順序等。

（2）按照特堅石的材質及塊度要求，參考三亞的氣候條件，并且根據JC 506—2008《無聲破碎劑》，最終確定SCA-Ⅱ型作為本工程應用的靜態破碎劑（使用溫度允許值：10℃～35℃）。

（3）鉆孔參數以及鉆孔布置。

①孔徑：孔徑過小，則對孔壁引發的壓力就小，有可能達不到破碎的效果，所以依據本工程的現實狀況，應用YT20手持式風鉆機鉆孔，孔徑按常規取[Φ]40mm。

②布孔方式：可依據實際狀況梅花形或正方形布孔。

③孔間距：a=Kd，對花崗巖石K取值為（5～10），d為鉆孔直徑，取a孔距=排距b=0.4m。

④孔深;L=K1H，K1為實際作業過程中經驗累計得出的系數，H為破碎體高度，對厚巖取K=1.05。

⑤藥量單耗q：[Φ]40mm每米炮孔裝填藥密度為1.55kg/m～2.10kg/m。每米炮孔用藥量見表1所示，平均單耗見表2所示。

（4）藥量計算。

爆破用藥量基本填充滿鉆孔，根據孔的總長度計算，參考孔徑及孔距，單位孔長用藥量可參照表2選擇使用;破碎劑總用藥量可以使用以下公式計算：

Q=V×q

式中：

V——特堅石體積（m3）;

q——單位體積特堅石消耗破碎劑量（kg/m3）。

工程預算總用藥量：靜態爆破方量約5000m3×15㎏/m3=75000㎏， 預計采購SCA-Ⅱ型膨脹劑約75t。

4.3? 鉆孔施工要點

（1）如施工時溫度較低、水灰比大、孔距大，則開裂時間就會過長，成效就降低。

（2）炮孔布置可根據結構的自由面而定，盡可能多地創造自由面，自由面多者破碎時間短。

（3）鉆孔整體運用垂直孔，防止操作難度加大及填充時間增加。

（4）安排每次鉆多個孔，并多組織工人同時灌漿，令每個鉆孔內破碎劑的效能同時起作用。

（5）接近邊坡部位的孔位需進行加密，以確保該部位先被裂碎。

（6）填充前需查看鉆孔內含水狀況，如有汲水性較強的鉆孔，需先用凈水濕潤孔壁后填充，也可增加適量的水來配制漿體，防止孔壁過量汲取漿體中的水分，降低破裂的效果。

（7）根據“先前排，后后排”的灌入次序，灌漿時應有序，以免造成空氣夾層。

4.4? 配制破碎劑漿體

依照差異的氣象條件確定適當的靜態破碎劑，通常水灰比小，膨脹壓力就大，反應時間就短。水灰比控制在0.28～0.38范圍內，大于0.38則達不到膨脹的目的。將破碎劑和清水根據使用說明中配合比要求，使用攪拌槍在專用塑料桶中攪拌1min～2min，使漿體質地均勻并具有良好的流動性。

4.5? 灌入破碎劑漿體

先清孔，保持孔內干燥無異物;垂直方向的孔，可用小木棒邊引流邊搗實。水平方向鉆孔及斜向鉆孔，利用擠壓或泵送方式灌入孔內，然后用摻入速凝劑的水泥砂漿快速封堵孔口。控制好藥面的高度，需比孔口低2cm。若選擇分層（分次）破碎時，外排孔灌入破碎劑4h后，再填充里排孔。高溫季節及加速破碎的情況下，須使用草簾子遮蓋。攪拌后的漿體須及時使用，如已發燙則不得使用。

4.6? 炮機進行處理、挖運清理破碎

經過3～4小時后，等破碎體完全脹裂，產生的一些相對較大的石塊，采用炮機根據需要的大小再進行破碎，然后用挖掘機和自卸汽車配合，裝運石方到指定地點。

5? 質量控制

（1）設立質量管控小組，由項目技術負責人主持，對各個工序進行控制;工序之間應做好完工質量檢查，未作檢查或檢查不合格不得進入下一工序施工。

（2）靜態破碎劑的質量控制。材料進場后應進行復檢，符合JC 506—2008《無聲破碎機》強制性行業標準才投入使用，否則退場。做好防潮防曬措施，打開袋包裝后要快速用完。破碎劑不得混用，同時不應混合其他化學物質。

（3）鉆孔質量控制。按照考查的狀況，擬定具體操作性的施工方案，現場技術人員依照方案中設計的孔位分布圖測量放線，應用全站儀測定鉆孔的角度，用鋼皮卷尺測量鉆孔的深度，并通過監理方復核。重點管控鉆孔的深及角度。鉆孔與水平面宜采用90°，鉆孔直徑宜取值38mm～42mm。巖石的硬度決定了孔距與排距，硬度大，則須減少孔距與排距，硬度小，則須適當加大孔距及排距，按照這個規則，通過現場實驗來確定孔距與排距的大小。

（4）灌入破碎劑的質量控制。應用SCA-Ⅱ型靜態破碎劑;不得邊鉆孔邊灌入破碎劑漿體，要按步驟分次，鉆孔按次鉆完，灌漿按次灌成。禁止鉆完孔后立即灌入破碎劑漿體，應用高壓風槍將孔清洗完成，待孔壁溫度降到常溫后方可裝藥。具備灌漿條件之后再開始攪拌漿體，攪拌后應加快施工，快速用完。攪拌中如漿體溫度快速上升、冒氣，則不得繼續使用。

（5）破碎劑反應時間的控制。①破碎劑反應時間通常設定在30min～60min，并可依據此，結合作業條件來測定破碎時間、破碎塊度等參數。②溫度要素也對破碎劑反應的快慢有著重要的影響，若溫度高，則反應時間就短，溫度低，反應時間則長。具體實施中管控漿體反應時間過短有兩種措施，其一是在拌和水中摻入3%～5%的抑制劑，其二是將拌和水、破碎劑陰涼處存放，對巖石進行覆蓋，管控好三要素的溫度。嚴格把控好反應時間，尤其在高溫季節，防止沖孔造成傷害事故。

（6）沖孔控制。①防止施工人員操作失當，動作過慢，甚至破碎劑漿體開始發熱燙手仍在灌裝，填充未搗實等。②避免溫度預控不符合要求，在氣溫較高時，過量拌制破碎劑漿體;鉆孔未用草簾遮擋被暴曬，抑制劑藥量準備不充分，導致漿體反應過快等。③鉆孔分布設計時要充分考慮，以防造成孔距和抵抗線偏大。④合理選用鉆頭，成鉆孔直徑不得偏大或者過小。⑤孔壁不得太過光滑。

6? 安全環保措施

（1）嚴格落實安全生產責任制，做好做實爆破作業安全技術交底，并組織培訓，培訓不合格不準上崗。劃定爆破作業安全區，掛設醒目的警示標識，并拉警戒線，在破碎劑漿體未充分作用前嚴防人員接近。

（2）設置專職安全員，對爆破施工全過程進行旁站監督。

（3）破碎劑為堿性物質，直接接觸會對皮膚造成侵蝕，作業人員應全程戴好安全帽、防護眼鏡、防護服、工作鞋及乳膠手套，從裝填漿體到裂紋產生前嚴禁直視孔口，避免突發沖孔損害眼睛。

（4）破碎劑漿體填充結束后，用草簾子遮蓋，然后撤離填充點。

（5）在破碎作業中需要臨時變更反應時間時，要嚴格根據說明及試驗結果參數摻入抑制劑或促發劑，不得摻入其它化學藥品。

（6）靜態破碎劑堆放按要求碼放整齊，地面做防潮措施，庫房建在地勢較高、陰涼通風處。

（7）施工垃圾隨時清理，施工現場要做到工完場清。

（8）施工污水排放：在施工現場須根據當地市政污水排放標準設置深沉池，對污水進行匯集沉淀處理符合要求后排放。

（9）已產生化學反應的靜態破碎劑不得回收，不得就地亂扔;為消除土壤污染及侵蝕其它構筑物，應將還沒反應結束的靜態破碎劑漿體收至容器內，等化學反應完畢后同垃圾外運至專門處理點。

7? 效益分析

7.1? 社會效益

由于本工程位于三亞天涯海角旅游景區與西島旅游景區之間，且在飛機降落航線之下，環境復雜，靜態爆破施工技術能夠在小震動、無飛石、低噪聲、無毒氣的情況下實施特堅石爆破，結構物解體時對周圍的環境、施工人員、行人和建筑物、航線等基本不會產生負面影響，日常生產和生活可以正常進行。

7.2? 經濟效益

應用靜態爆破技術，施工操作簡單快捷，無需大量施工人員及炮機作業，節省大量人力、物力。現場地基特堅巖石約5000m3，使用炮機破碎，工期經現場估算至少需要3個月，而使用了靜態爆破技術，只需1個月，就完成了相同的破碎任務，大大的縮短了工期，總體經濟效益顯著。

7.3? 環保效益

靜態破碎劑屬于無公害、環保型產品，非爆炸危險品，不會像普通炸藥爆破那樣產生強震、強噪、粉塵、飛石等，附近居民生活生產和四周環境不會遭受任何影響，環保效益顯著。

8? 結論

深基坑特堅石靜態爆破施工技術在三亞富華凱悅酒店項目工程中得到了成功應用。靜態爆破不擾動地基，不影響深基坑的邊坡支護、四周環境、建筑物、行人和三亞鳳凰機場航線安全;安全、高效地破碎特堅石，取得了很好的經濟效益、環保效益和社會效益，為以后類似工程施工提供借鑒和指導。

參考文獻：

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