李洪偉，鄧　軍，顏事龍，郭子如，柴修偉

(1.安徽理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，淮南 232001；2.武漢工程大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院，武漢 430073)

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復(fù)雜環(huán)境下樓房深基坑巖石控制爆破安全技術(shù)*

李洪偉1，鄧軍1，顏事龍1，郭子如1，柴修偉2

(1.安徽理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，淮南 232001；2.武漢工程大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院，武漢 430073)

摘要:為提高爆破施工安全，嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)和飛石，設(shè)計(jì)了某小區(qū)樓房深基坑巖石控制爆破方案，對(duì)比三種爆破方案，優(yōu)選了其中一種方案。在施工過(guò)程中采用中深孔微差控制爆破，輔以淺孔施工；使用分段分區(qū)分臺(tái)階的爆破方法，其中控制爆破Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)鉆孔深度分別為2.5 m、3 m、3.5 m，并于施工前進(jìn)行爆破振動(dòng)計(jì)算和施工過(guò)程中進(jìn)行爆破振動(dòng)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)區(qū)最大振動(dòng)速度2.05 cm/s，最小振動(dòng)速度1.16 cm/s，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)臺(tái)階高度、孔網(wǎng)參數(shù)和起爆規(guī)模進(jìn)行調(diào)整。爆破施工結(jié)果表明：爆破網(wǎng)路參數(shù)安全可靠，爆破振動(dòng)在安全允許范圍內(nèi)，無(wú)爆破飛石產(chǎn)生，提高了炸藥能量利用率并改善了爆破效果，確保了爆破施工的安全。

關(guān)鍵詞:深基坑爆破開(kāi)挖；控制爆破；孔網(wǎng)參數(shù)；爆破振動(dòng)

1工程主要特點(diǎn)及技術(shù)難點(diǎn)分析

1.1基坑周?chē)h(huán)境情況

該工程位于淮南市謝家集區(qū)文山南村小區(qū)建設(shè)工地內(nèi)，需爆破的巖石大部分為中硬石灰?guī)r，部分屬于堅(jiān)硬石灰?guī)r。爆破區(qū)域長(zhǎng)度約為100 m，寬度約為80 m，開(kāi)挖深度8～12 m，爆破總方量約65 000 m3?；又?chē)h(huán)境情況如圖1所示：東側(cè)緊鄰待拆遷的居民區(qū)，該區(qū)域多為自建民房，其東側(cè)約為70 m處有一高壓輸電線路；基坑南側(cè)約15 m處為居民區(qū)，該區(qū)域距基坑40 m范圍內(nèi)的居民大部分已搬遷，仍有少量未搬遷戶；西側(cè)約15 m處為一居民小區(qū)，該小區(qū)人口入住率較高；基坑北側(cè)18～20 m處有一棟正在居住的6層住宅樓和一棟4層的自建樓房。爆破環(huán)境極為復(fù)雜，要求嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)和飛石，對(duì)爆破施工安全要求很高。

1.2爆破振動(dòng)、飛石影響周?chē)?構(gòu))筑物風(fēng)險(xiǎn)

樓房基坑爆破最近處只有15 m，最遠(yuǎn)處為20 m。在基坑巖石開(kāi)挖爆破中，既要保證工程施工進(jìn)度和必須的爆破效果，又要防止因爆破作業(yè)對(duì)周邊建筑環(huán)境和人文環(huán)境的有害影響，乃是本工程爆破面臨的主要技術(shù)難點(diǎn)。振動(dòng)方面主要是爆破振動(dòng)對(duì)周?chē)ㄖ锛案邏狠旊娋€支撐塔的影響，飛石方面主要是對(duì)周?chē)ㄖ铩⒕用窈透邏狠旊娋€的影響。以上兩種爆破危害必須引起足夠的重視，也是此次爆破主要控制風(fēng)險(xiǎn)因素。

2爆破方案的選擇及爆破技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1爆破方案的選擇及優(yōu)化

針對(duì)爆區(qū)周?chē)鷱?fù)雜的環(huán)境和嚴(yán)格的工期要求，提出三種施工方案[1，2]：

方案1：采用淺孔爆破(孔徑38 mm，鉆孔深度2.0 m)，并且使用膠帶對(duì)爆破部位進(jìn)行覆蓋，分臺(tái)階、分區(qū)域爆破，該方案能保證爆破飛石和振動(dòng)動(dòng)不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境和建筑物造成影響，但是施工效率極低，不能滿足施工工期要求。

方案2：在基坑西側(cè)緊鄰小區(qū)位置采用淺孔爆破(孔徑38 mm，鉆孔深度2.0 m)分區(qū)域、分臺(tái)階爆破出一道寬約3 m，深度約為4m的溝槽，然后再用中深孔(孔徑90 mm，鉆孔深度3.5 m)從溝槽處自西向東依次爆破，第一層爆破結(jié)束后再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。該方案能夠?qū)⒈普駝?dòng)對(duì)小區(qū)樓房的影響明顯降低，但是最小抵抗線的方向恰好是朝向西側(cè)小區(qū)方向，存在爆破飛石的風(fēng)險(xiǎn)。

方案3：在基坑?xùn)|側(cè)采用淺孔爆破(孔徑38 mm，鉆孔深度2.0 m)爆破出一個(gè)長(zhǎng)寬約為4.0 m，深度約為4 m的區(qū)域A，然后再用中深孔沿爆破區(qū)域進(jìn)行鉆孔爆破。根據(jù)距離西側(cè)小區(qū)距離的不同分成三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的爆破臺(tái)階高度自東向西依次為4.3 m、3.3 m、2.3 m。該方案既能將爆破振動(dòng)對(duì)小區(qū)樓房的影響明顯降低，又能使最小抵抗線的方向恰好是背向西側(cè)小區(qū)，降低爆破飛石的風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)過(guò)以上三個(gè)方案的對(duì)比，決定采用第三種爆破方案，在施工過(guò)程中采用中深孔微差控制爆破，輔以淺孔施工；施工過(guò)程中使用分段分區(qū)分臺(tái)階的爆破方法，并于施工前進(jìn)行爆破振動(dòng)計(jì)算和施工過(guò)程中進(jìn)行爆破振動(dòng)的監(jiān)測(cè)，為爆破參數(shù)設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化提供參考依據(jù)。

2.2技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)炮孔布置

首先在基坑?xùn)|側(cè)用小孔分兩次爆破一個(gè)長(zhǎng)寬均為4.0 m，深度約為4.0 m的區(qū)域，然后在其周?chē)贾?～3排炮孔。炮孔排列方式采用梅花形布置，采用小臺(tái)階垂直孔(孔徑為90 mm)爆破法，每次臺(tái)階高度為4.3 m。

(2)單段最大起爆藥量確定

根據(jù)薩道夫斯基公式，計(jì)算得出單段最大起爆藥量[3，4]

式中：Qmax為單段最大起爆藥量，kg；V為質(zhì)點(diǎn)允許振動(dòng)速度，cm/s，一般磚石結(jié)構(gòu)的建筑物為2～3 cm/s[4]，結(jié)合本次工程中的磚混結(jié)構(gòu)樓房，V可取2.0 cm/s；R為被保護(hù)物距爆點(diǎn)的距離，m；K、α分別為與被爆地區(qū)地質(zhì)地形有關(guān)的系數(shù)和地震波衰減指數(shù)，因該工程設(shè)計(jì)以中硬石灰?guī)r為主，故選取K=200，α=1.8。表1為計(jì)算后的單段最大起爆藥量。

表1　單段最大起爆藥量計(jì)算表

根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果，決定具體的分段施工如下：控制爆破Ⅰ區(qū)(25 m>R≥15 m)采用鉆孔深度為2.5 m；控制爆破Ⅱ區(qū)(55 m>R≥25 m)采用鉆孔深度為3.5 m?？刂票脾髤^(qū)(95 m>R≥55 m)采用鉆孔深度為4.5 m；施工嚴(yán)格控制單次起爆藥量和單響藥量，確保爆破效果和安全。

(3)炮孔參數(shù)的確定

根據(jù)文獻(xiàn)資料[5,6]，單段最大起爆藥量計(jì)算表和以往的施工經(jīng)驗(yàn)，主要爆破參數(shù)見(jiàn)表2。

表2　鉆爆參數(shù)

3爆破網(wǎng)路

為降低爆破振動(dòng)，在爆破施工中嚴(yán)格控制一次起爆炮孔數(shù)量，通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和周?chē)用竦姆磻?yīng)，采用逐孔起爆并且每次爆破炮孔數(shù)量不得超過(guò)5個(gè)。五個(gè)炮孔分別裝入MS-1～5段非電導(dǎo)爆管雷管。將所有的炮孔分區(qū)分次起爆。爆破中要注意炮孔抵抗線是否變化，如果有變化要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，否則可能會(huì)因抵抗線變小而發(fā)生飛石。

4爆破安全控制

4.1爆破振動(dòng)控制

為確保爆破振動(dòng)不會(huì)對(duì)周?chē)ㄖ斐晌ｋU(xiǎn)性影響，特進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)試結(jié)果，從而指導(dǎo)爆破施工，對(duì)爆破參數(shù)和規(guī)模進(jìn)行適時(shí)調(diào)整[7]。施工中在被保護(hù)樓房附近安置4個(gè)測(cè)振點(diǎn)(如圖1所示)，在距離被保護(hù)樓房其他不同位置分別進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 爆破振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)表

注：每個(gè)爆破區(qū)域監(jiān)測(cè)兩次。

4.2爆破飛石控制

在施工過(guò)程中爆破飛石主要從以下幾方面進(jìn)行控制：首先，保證最小抵抗線的方向不得朝向居民區(qū)，鉆孔作業(yè)時(shí)爆破工程技術(shù)人員要在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)并監(jiān)督其作業(yè)，特別是第一排炮孔的最小抵抗線；其次，爆破員裝藥時(shí)對(duì)第一排炮孔的裝藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制，根據(jù)最小抵抗線合理調(diào)整裝藥量；最后，要保證堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量，專門(mén)安排人員對(duì)堵塞作業(yè)進(jìn)行監(jiān)督檢查，全部用石屑堵塞炮孔并且要搗實(shí)填滿。

5爆破效果與體會(huì)

按上述設(shè)計(jì)進(jìn)行爆破施工，從爆破區(qū)域Ⅲ依次向爆破區(qū)域Ⅰ推進(jìn)，爆后巖石破碎向上鼓起且無(wú)爆破飛石產(chǎn)生，除局部有少量大塊外，爆破塊度符合外運(yùn)要求。整個(gè)爆破施工期間無(wú)爆破飛石和爆破振動(dòng)損壞民房的事故發(fā)生，使整個(gè)工程按期完成。

通過(guò)本工程爆破的成功實(shí)踐,體會(huì)如下：

(1)該工程首先根據(jù)爆破振動(dòng)公式進(jìn)行理論計(jì)算，為爆破方案提供設(shè)計(jì)依據(jù)，以及在施工中對(duì)爆破振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，依據(jù)測(cè)量結(jié)果適時(shí)調(diào)整爆破規(guī)模和方案，都對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性起到了關(guān)鍵性的作用。

(2)在復(fù)雜環(huán)境下爆破，通過(guò)在合適位置采用小孔實(shí)施開(kāi)槽臺(tái)階爆破，形成有序的臺(tái)階爆破，然后再采用中深孔爆破進(jìn)行爆破，這樣既保證最小抵抗線的方向朝向相對(duì)開(kāi)闊的方向，又增加了自由面。

(3)施工中使用分段分區(qū)的爆破方法，通過(guò)劃分不同的爆破區(qū)域，設(shè)計(jì)不同的爆破參數(shù)，對(duì)保證工期，可靠安全起爆起到了極大的促進(jìn)作用。

⑷在爆破施工中根據(jù)巖石硬度和構(gòu)造特征適時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，保證堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量，從而能夠保證無(wú)爆破飛石的產(chǎn)生并且提高了炸藥能量利用率和爆破效果。

參考文獻(xiàn)(References)

[1]李付安,李獻(xiàn)穩(wěn).中孔徑淺孔爆破施工技術(shù)[J].爆破,2013,30(3):81-82.

[1]LI Fu-an,LI Xian-wen.Blasting construction technology of short-hole with medium diameter[J].Blasting,2013,30(3):81-82.(in Chinese)

[2]杜忠龍,張風(fēng)華,符小海,等.城市復(fù)雜環(huán)境基坑深孔控制爆破開(kāi)挖[J].工程爆破,2014,20(4):38-39.

[2]DU Zhong-long,ZHANG Feng-hua,FU Xiao-hai,et al.Controlled blasting for city foundation pit excavation in complex environment[J].Engineering Blasting,2014,20(4):38-39.(in Chinese)

[3]秦紹兵.復(fù)雜環(huán)境下大規(guī)?；A(chǔ)開(kāi)挖爆破的安全控制[J].爆破,2012,29(2):123-124.

[3]QIN Shao-bing.Safe controlling technology in large-scale foundation excavation under complex environment[J].Blasting,2012,29(2):123-124.(in Chinese)

[4]李洪偉,顏事龍,郭子如,等.控制爆破技術(shù)在場(chǎng)地平整施工中的應(yīng)用[J].爆破,2012,29(4):62-64.

[4]LI Hong-wei,YAN Shi-long,GUO Zi-ru,et al.Application of controlled blasting technology in ground leveling[J].Blasting,2012,29(4):62-64.(in Chinese)

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),GB6722—2014 爆破安全規(guī)程[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2014.

[6]劉殿中,楊仕春.工程爆破使用手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003:544-548.

[7]顧毅成,史亞語(yǔ),金驥良.工程爆破安全[M].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,合肥:2009.

Safety Technology of Controlled Blasting in Deep Foundation Pit under Complicated Surroundings

LIHong-wei1,DENGJun1,YANShi-long1,GUOZi-ru1,CHAIXiu-wei2

(1.School of Chemical Engineering,Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001,China;2.School of Resources and Civil Engineering,Wuhan Institute of Technology,Wuhan 430073,China)

Abstract:To improve the blasting construction safety and to strictly control the blasting vibration and flying rock,the controlled blasting scheme of deep foundation pit rock near residential building was designed.By comparing with three blasting schemes,the deep hole blasting scheme was chosen in the construction process with shallow hole blasting,and the blasting area was divided to different partitions and benches,and the drilling depth of different area Ⅰ,Ⅱ and Ⅲ were designed as 2.5 m,3 m and 3.5 m respectively.The calculation before construction and the monitoring of blasting vibration was carried out.The result shows the maximum vibration velocity was 2.05 cm/s,and the minimum vibration velocity was 1.16 cm/s,therefore the bench height,hole parameters and initiation scale were adjusted correspondingly.The blasting results show that the blasting network parameters was safe and reliable and the blasting vibration was controlled within the allowed range of vibration and without flying rocks,which improved energy utilization of explosive and the blasting effect,and ensured the safety of blasting construction.

Key words:deep foundation pit excavation; control blasting; hole parameters; blasting vibration

doi:10.3963/j.issn.1001-487X.2016.02.016

收稿日期:2016-01-03

作者簡(jiǎn)介:李洪偉(1979-)，男，碩士、副教授，從事爆炸技術(shù)及應(yīng)用方向研究，(E-mail)lihw@aust.edu.cn。 通訊作者:柴修偉(1980-)，男，博士、副教授，從事爆破工程技術(shù)與安全，(E-mail)342650018@qq.com。

基金項(xiàng)目:安徽省教育廳科學(xué)研究重大項(xiàng)目(KJ2015ZD18)

中圖分類(lèi)號(hào):TD235.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1001-487X(2016)02-0083-04