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??拷鱾认鹉z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