房建施工花崗巖基礎淺孔松動爆破技術應用

（中鐵十六局集團城市建設發展有限公司，北京 100018）

在房建基礎施工中，土石方開挖具有重大意義，直接影響工程造價和工程進度。在山區及沿海地區房建基坑開挖中遇到堅硬巖石，采用破碎錘機械破碎往往很難實現快速基坑開挖。對巖石結構進行分析，堅硬且裂隙較少的巖石采用淺孔松動爆破能達到很好的效果。淺孔松動爆破是在巖體內鉆孔，根據安全防護要求進行裝藥封堵，延時起爆，使得大體積巖石破碎為松散塊狀。采用淺孔松動爆破可以快速解決巖石破除困難的問題，提高工作效率，加快工期進度，從而實現經濟效益。

1 工程概況

鞍山市岫巖縣中心人民醫院內科病房樓建設項目位于遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣中心人民醫院院內，總建筑面積21762m2，基地面積1724m2，地下一層，地上十二層，建筑高度（防火）49.50m。鋼筋混凝土框架剪力墻結構，設計使用年限50年，建筑結構安全等級為二級，抗震設防烈度為7度，屋面防水等級為一級，地下防水等級為一級。

2 爆破參數設計

2.1 水文地質條件

本工程地下水主要是空隙式潛水，賦存于巖石裂隙中，主要受大氣降水影響。

2.2 工程地質條件

本工程地質屬于遼東山地丘陵區，山地丘陵與小盆地相間。區域內地勢由西北向東南逐漸降低。山體受自然剝蝕程度較大，山上植被發育，小盆地和河谷周邊地勢較平坦。下覆基巖為花崗巖，普遍分布，灰白色，塊狀結構。本場地及附近無活動斷裂、滑坡及泥石流等。

2.3 周邊環境與條件

裸露土清完后有大量巖石，巖性主要為灰白花崗巖，需爆破清除，爆區長80米，寬70米，開挖深度6-12米，總爆破方量約6萬立方米。經現場實際考察，爆破環境較復雜：東側有外科病房樓，樓內有手術室、產房、重癥監護室等在使用科室，距爆破邊界20米；南有兩座未搬遷危舊住宅房，距爆破邊界20米；西有一座危舊民宅，距爆區30米；東北爆區上部有數座民宅，距爆區邊界30米。爆區周邊建筑示意圖見圖1。

圖1 爆破區域周邊示意圖

2.4 爆破等級

爆破施工地點周圍有醫院和危舊住宅，實施淺孔爆破，單次爆破最大藥量180kg。依據《爆破安全規程》GB6722-2014第4.1節規定，認定本爆破工程屬于C級爆破工程。起爆網絡為單孔起爆。為安全起見，起爆時在爆破區進行炮被（橡膠輪胎制）覆蓋。

2.5 爆破參數

爆破周邊重點防護醫院和住宅，依據《爆破安全規程》GB6722-2014，民房可參考“一般民用建筑物”標準，其爆破振動安全允許范圍2.0～2.5cm/s，為安全起見，淺孔爆破時可選民宅按1.05cm/s，醫院按2.05cm/s作為安全控制標準。

表1 分區域淺孔爆破設計參數

爆破區域為整體性巖體，針對巖體紋理及抵抗線設置，對爆破區域進行分區、分層，在巖體南側由東向西依次爆破，單次爆破面積200～300m2。

對爆破區域進行分區域淺孔爆破，設計參數見表1。

鉆孔排布見圖2。

圖2 鉆孔平面布置示意圖

圖3 鉆孔豎向填塞示意圖

2.6 安全驗算

根據《爆破安全規程》GB6722-2014，采用薩道夫斯基判據公式對爆破安全距離進行驗算：

R=(K/V)1/α·Q1/3

式中：

R—爆破震動允許安全距離，m；

Q—炸藥量，齊發爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，kg；

V—保護對象所在地安全允許質點振速，cm/s；

K—爆點地形、地質等條件相關系數，取值150；

α—地震波衰減系數，取值1.5。

經驗算，以上單段起爆藥量均滿足爆破安全距離。

3 爆破施工

3.1 爆破施工工藝

爆破施工工藝見圖4。

圖4 爆破施工工藝

3.2 爆破施工要點

3.2.1 測量標定孔

鉆孔設備采用氣動式風鎬鉆。鉆孔前必須清除鉆孔周邊浮土及碎石，使用紅色自噴漆進行鉆孔標定，孔距、排距均為水平投影間距。標注鉆孔位置見圖5。

圖5 標定鉆孔位置

3.2.2 鉆孔

成孔時釬桿垂直向下，禁止傾斜成孔。成孔過程中保持風鎬鉆機平穩，并注意觀察鉆機下降速率，遇到下降速率劇變、巖質變化、裂隙、出水等地質變化情況記錄并及時反饋。鉆孔成孔后用密實材料封堵空口，如圖6。

3.2.3 裝藥

本工程選用Ф32-300g巖石乳化炸藥，采用孔底連續裝藥，按計算藥量裝藥后，鉆孔剩余部分用黃膠泥填塞密實，不得夾雜石子，且不損壞導爆索。遇到孔內有積水情況，需用高壓氣體吹除積水再填塞。鉆孔記錄的特殊事項需爆破工程師按實際情況計算裝藥量。

圖6 鉆孔成孔

3.2.4 起爆

在主要路口張貼爆破通知，明確爆破流程及必要的防護措施，要求警報響后人員全部進入室內。爆破過程采取限行措施，距離坡區200米范圍內禁止人員車輛通行。在各個路口設置專人攜帶對講機看守，各路口人員撤離完成后，進入起爆倒計時。此時警報響三次，前兩次為預備警報，第三次起爆警報。爆破完成且檢查無危險后，各路口解除限行。爆破后巖石裂紋明顯，巖石破碎成塊狀，易于清除，符合施工要求。爆破后效果如圖7。

圖7 爆破后巖石

4 爆破安全防護

4.1 周邊建筑物防護

防止飛濺碎石對爆區附近既有建筑造成破壞，需對既有建筑增加硬質安全防護。經實地勘驗，對周邊建筑增加1mm厚鋼板防護，鋼板設置梅花通風孔。其中，爆區東側醫院既有外科住院部側搭設18米高雙排架，雙側纜風繩固定，架體外側設置1mm厚鋼板，如圖8；爆區其他三個方向設置6米高雙排架，雙側纜風繩固定，高度均超過住宅，架體外側設置1mm厚鋼板。

圖8 外科住院部硬質防護

4.2 爆破震動監測

4.2.1 監測點布置

爆破區域鄰近外科住院部與危舊住宅周邊設置震動監測點，并對房屋進行沉降觀測，與地震局聯動，對爆破震波進行監測。采用L20-S型爆破測振儀監測地表質點震動速度。所有監測點使用石膏粉稀釋粘結在建筑物的建筑基礎上，如圖9。

圖9 監測點布置

4.2.2 宏觀調查

針對城區巖體爆破少、居民對安全認識不足等情況，在爆破前對爆破周圍居民挨家挨戶走訪，如實說明爆破情況及安全性。對于少數居民擔心爆破會對老舊房屋造成破壞的情況，工作人員對爆區一公里范圍內所有房屋進行攝像，重點記錄鄰近爆區的巖土裂痕和保護建筑物上的原有裂痕。

爆破后對監測數據進行分析，振動滿足設計要求，沉降無。地震局測定爆破產生的地震波震級為0，震感無。對周邊建筑物及巖土裂痕進行分析，無震動破壞。爆破安全性符合要求。

5 過程優化

5.1 實地勘驗計算

密實巖體爆破效果更好，如遇裂紋或層巖串孔的情況，爆破效果大打折扣，甚至會出現爆破藥飛出等危險，導致巖體難以破碎，后續工作無法有效展開。這就需要在鉆孔、裝藥爆破及破碎過程中，對每個工序進行實地勘驗，確定每次爆破實施方案，并在施工過程中嚴格按要求執行，才能保證爆破順利進行。

5.2 鉆孔成孔控制

鉆孔需選擇整體高差不大、巖體密實、抵抗線在安全側的區域，每個鉆孔需嚴格按要求布置，間距必須為水平投影間距，嚴禁出現鉆深不夠的情況。鉆孔前需清理定位點周圍碎石及土壤，防止后期石子或土進入鉆孔。鉆孔完成后孔口需填塞密實，且易于打開。每片區域完成后，需對孔深及間距逐個測量，并完整記錄。

5.3 孔內積水裝藥填塞控制

裝藥前需要對每個孔進行清孔，遇到陰雨天氣，土壤無法進行填塞。為保證正常施工及爆破效果，經大量比對，選用中砂作為填塞物。砂礫間空隙較大，積水能被置換出，且砂礫間內摩擦角大，能保證填塞密實性。中砂使用前過篩，去除里面碎石。填塞前需吹凈孔內明水，放入乳化炸藥及導爆索，勻量裝填中砂，保證孔內積水排出，達到填塞密實效果。

5.4 巖石裂隙

針對鉆孔中發現的巖石裂隙，根據鉆孔深度及周邊巖石密實度分析，鉆孔可偏移200mm內，錯開裂隙。如遇裂隙較淺且無法錯開的情況，采用黃膠泥封堵裂隙，并根據孔深重新計算裝藥量。

5.5 導爆索保護

裝藥完畢后進行炮被覆蓋。爆破過程中多次出現爆破中斷現象，經檢查為橡膠輪胎制炮被質量較重，單個90公斤，炮被吊裝過程中起爆線被壓斷。因此在炮被下增設一層草簾被，起到保護導爆索的作用。炮被吊裝過程中嚴禁拖拽。

5.6 巖體破除

巖體破碎從邊緣向內依次破碎，需把有裂紋的巖體全部破除，否則會出現后續鉆孔夾鉆桿、爆破飛濺、爆后無裂紋等情況。破碎完成區域需認真檢查，確認破碎至無裂紋處為止。如遇細小裂紋且難以破除情況，需經爆破工程師現場勘查評估，確定下次爆破鉆孔區域及鉆孔間距。破碎時注意飛濺巖石傷害。

6 經濟效益

以本工程施工難度最大的基坑開挖為例，在大體積堅硬巖石清除的施工過程中應用淺孔松動爆破技術，在保證安全可行的情況下，施工工期得到保證，相對于機械破碎施工成本降低80%。

因局部巖石空隙較多，爆破出現串孔情況較多，采用錯位開孔和黃膠泥封堵裂隙的方法能有效提高破碎效果，減少飛濺。施工期間雨水較多，大量鉆孔出現積水現象，采用中砂代替黃膠泥作為填充物，能有效排出積水，并且爆破效果滿足使用要求。通過施工過程中不斷總結分析和方案優化，爆破后巖石破碎率從60%提高到95%，有效減少二次爆破約6次。經過對施工優化后的經濟效益分析，工期節約15天，人工投入減少120人，炸藥節約600kg，雷管節約300個，導線節約3000米，破碎錘節約45臺班。綜合測算：通過對淺孔松動爆破進行優化，按每個工日280元，炸藥每公斤13.6元，雷管每根12元，導線每米1元，破碎錘每臺班2500元，優化后節約16萬～18萬元。

7 結語

在鞍山市岫巖縣中心人民醫院內科病房樓建設項目施工過程中，結合項目特點，通過對花崗巖淺孔松動爆破技術進行優化，提高了鉆孔成孔效率、裝填藥效率、巖體破碎效果，減少了對周邊既有建筑的影響，在安全可靠的前提下對基礎內花崗巖進行了松動爆破清除，保證了項目按期實現結構封頂，降低工程施工成本，提高可靠性，帶來了良好的經濟和社會效益。