浅孔台阶静力爆破技术在基坑开挖中的应用

　　摘 要：介绍在排水暗渠施工过程中，基坑内岩石的破除，根据场地土质及环境的要求，采用静力浅孔台阶爆破的施工方法。

　　关键词：浅孔台阶；爆破；暗渠

　　1 工程概况及地质情况

　　1.1 排水暗渠工程概况

　　湛江某机电学校新校区工程位于湛江市湖光镇，工程规划用地面积约为386822m2，总建筑面积约为222326m2。排水暗渠工程属该项目公共配套设施。排水设计工程项目位于湛江市机电学校东侧，排水管渠入口接上游水库泄水及周边雨水，排水管渠出口接西连线雨水管渠。水管采用Ⅱ级钢筋混凝土承插圆管，管径为DN2000mm，管道采用C20混凝土基础。排水管渠总长度约690m，管道坡度为2‰-3‰，共有Y1-Y9合计9个检查井，该管渠基坑开挖深度约5m-6.5m，中风化玄武岩开挖平均厚度约4m。

　　1.2 地质概况

　　本次钻探控制最大深度为30.95m，场内分布有人工填土及少量耕土（Q4ml）、第四系凝灰岩或玄武岩风化残积土、喜山期火山喷出岩（凝灰岩、玄武岩），下部为第四系下更新统湛江组海陆交互相沉积的（Q1mc）地层，按成因类型及岩土工程特性划分为9个主要单元层，4个亚层。本次施工开挖深度内的各土层岩性特征及分布特点分述如下：

　　1.2.1 人工填土层：（1）1层素填土：褐黄色为主、局灰褐色，湿，松散，填以粘性土为主，局部含有碎石、淤泥质土等，该土层大部地段属于近年填土。厚度0.50～4.90m，平均厚度1.95m。（2）2耕土：褐红色、褐黄色等，湿，松散，以粘性土为主，含少量植物根。场内大部分地段均有分布，厚度小，厚度0.40～0.80m，平均厚度0.52m。

　　1.2.2 强风化玄武岩：灰褐色、灰色等，岩芯破碎，多呈块状，风化裂隙发育，局部为半岩半土，岩块敲击易碎。场零星分布，厚度变化较大，厚度0.50～7.90m，平均厚度1.86m。

　　1.2.3 中风化玄武岩：灰色，岩芯较完整，多呈短柱状，具有气孔状构造，局部可见少量风化裂隙，质地较硬，敲击声音清脆。该岩体基本质量等级为Ⅳ级。场内大部分地段均有分布，岩面起伏较大，厚度变化较大，厚度0.90～18.00m，平均厚度6.98m。该岩层饱和单轴抗压强度平均值为24.61MPa。

　　2 中风化玄武岩静力破除方案

　　2.1 方案选取

　　本工程是在新建校区内，且邻近部队机场及油库开挖土石方，为避免对周围环境造成影响和周边建筑物的安全角度出发，我们主要从以下几方面制定静力爆破施工方案。

　　2.1.1 由于基坑开挖深度约5m～6.5m，中风化玄武岩开挖平均厚度约4m，静力爆破施工需几个循环，必须保证基坑边坡的稳定。为了消除边坡扰动，基坑两边设置保护层宽度40cm，在保护层边先打一排孔径42mm，孔间距30cm的减震孔，保护层采用机械破碎。

　　2.1.2 本工程需要静力爆破的岩层厚度约为4米左右，遵循“密布孔、少装药、多循环”的原则，基坑石方采用松动爆破与弱松动爆破相结合的浅孔台阶爆破的施工方法，分多层进行爆破施工作业。

　　2.1.3 控制单孔药量，保证爆药量在设计范围内。

　　2.1.4 采用小台阶微差松动控制爆破，台阶高度约1.2m～1.5m。

　　2.2 静力爆破参数的选取

　　根据本工程的爆破对象结构特点、拟投入的设备情况及清挖设备对岩石破碎块度和松散度的要求，参照《爆破安全规程》（GB6722-2003）和我公司多年施工经验，本工程设计静力爆破参数如下：

　　表一 孔距与排距简易布置表

　　岩石硬度 F=4 F=6 F=8 F=12

　　孔距（cm） 50-100 40 30 20

　　排距（cm） 80 80 40 30

　　表二 静态破碎剂布孔设计参数表

　　破碎目标 孔深 相邻孔距 排距：b 孔径：d（mm） 药剂使用量kg/m3

　　低硬度岩石 1.0H 40-100 （0.6-0.9）a 38-50 5-10

　　中硬度岩石 1.05H 30-60 （0.6-0.9）a 38-50 8-15

　　炮眼直径42mm；台阶高度H=1.2～1.5m，炮孔深度l=1.1～1.2H；最小抵抗线W=（25-30）d；孔距a=W；排距b=0.86a，超深h=0.2m；药剂单耗取：8kg/m3～15kg/m3之间。

　　静力爆破台阶示意图

　　表三 爆破参数设计

　　参数 H=1.2m H=1.5m

　　孔间距m 0.6 0.6

　　孔排距m 0.5 0.5

　　孔深m 1.4 1.7

　　药剂单耗kg/m3 12 14

　　在施工过程中拟采用掏槽静力爆破和浅台阶静力爆破相结合的施工方式。施工时，先进行掏槽，创造出临空面后，再进行浅台阶爆破。掏慒爆破炮孔布置如图所示：

　　掏槽爆破布孔示意图

　　3 静力爆破施工步署

　　3.1 操作前准备

　　确定当地气温、药剂温度、拌合水温度、岩石温度、窗口温度是否符合要求；检查药剂包装是否破损。操作前确定已准备好以下材料：（1）药剂。（2）洁净拌和水。（3）盛水桶、拌和盆和水瓢。（4）桶棍（水平灌装）。（5）防护眼镜。（6）橡胶手套。（7）备用洁净水和毛巾。

　　3.2 技术交底

　　爆破工作技术性强，工序多，必须对钻孔人工进行技术交底，将布孔原则，钻孔允许偏差等技术要求传达到所有施工人员。

　　3.3 施工顺序

　　钻孔定位——钻孔——炮孔验收——装药施工警戒——炮孔装药——岩石破碎——爆后检查一清渣——进入下个循环。

　　3.3.1 炮孔定位：事先将孔中心位置按设计图用锄头挖小孔准确标在爆区查，经反复检查无误后方可进行下一步的清渣作业。

　　3.3.2 钻孔：（1）钻孔直径适宜，钻孔过小，不利于药剂发挥效力，钻孔太大，易冲孔。本工程用直径为42mm的钻点，施工采用手风钻钻孔。（2）钻孔内余水和余渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无石渣。（3）钻孔深度一般在l.2m较好，深度加大，破碎效果会降低，消耗的破碎材料更多。

　　3.3.3 装药：装药深度为孔深的100%，每次装填药剂，都要观察（1）岩石；（2）药剂；（3）拌和水的温度。灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂不允许装入孔内。从药剂加入拌合水到灌装结束，这个过程的时间不能超过10分钟。

　　3.3.4 药剂反应时间的控制：夏委气温较高，将拌合水温度控制在15度以下，并用专配的延缓反应时间的抑制剂。冬季加入促发剂和提高拌和水温度，拌和水温最高不可超过50度。

　　4 安全措施和注意事项

　　4.1 施工工人的操作安全

　　4.1.1 无关人员不得进入施工现场。

　　4.1.2 操作人员必须戴符合国家安全标准生产的防冲击防尘PVC护目镜进行操作。

　　4.1.3 在药剂灌入钻孔至岩石开裂前，不可将面部直接近距对准已装药的钻孔。此外，施工现场应专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，应立即用清水冲洗，情况严重者立即送医院清洁治疗。

　　4.1.4 在破碎工程施工中需要改变和控制反应时间，必须依照厂家规定加入指定的抑制剂和促发剂，严禁加入其他化学药剂。

　　4.1.5 严禁将破碎剂加水后装入小孔容器内。

　　4.1.6 钻完和冲孔完后，应确定温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装药。

　　4.2 爆破材料的存放安全

　　根据本工程的工程量及开挖进度的实际情况，破碎剂的购买一般一次为10t以上，码放的面积大约3～5平方米，码放地点必须防水。

　　5 结语

　　实践证明，采用浅孔台阶静力爆破施工方法，在深基坑岩石破除量大的工程施工中能加快施工进度，保障基坑边坡的稳定，同时能减少噪声，使施工对周围环境及周边建筑物的安全造成影响降低。