張 愷

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523000)

1 工程概況

本工程區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位于南嶺緯向構(gòu)造帶的中南段，北有粵北山字形構(gòu)造前緣弧和貴東—蕉嶺斷裂帶，中有東西向清遠(yuǎn)—安流、豐良—佛崗斷裂帶和高要—清遠(yuǎn) S 形斷裂構(gòu)造通過，南鄰新生代三水構(gòu)造盆地是多種構(gòu)造復(fù)合的地區(qū)。工程主要是拆除重建一線船閘主體結(jié)構(gòu)上下游閘首、閘室及部分引航道圍堰基坑石方爆破工程，有效尺寸600.0 m×39.8 m×16.0 m，爆破規(guī)模約11.7萬m3。爆破區(qū)域分為A爆區(qū)和B爆區(qū)。A爆區(qū)南側(cè)75 m處為新建二線船閘航道，北側(cè)40 m處為防洪堤。B爆區(qū)北側(cè)20 m處為白石窯泄水閘集控樓，距白石窯樞紐泄水閘27 m。北側(cè)310 m處為運行中的水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備[1-5]。

2 爆破設(shè)計

本項目是針對北江航道擴能升級工程白石窯樞紐船閘基坑爆破工程做的專項設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容主要為：①施工過程中的深孔爆破參數(shù)包括深孔爆破施工工藝，以及爆破安全技術(shù)，爆破有害效應(yīng)的控制措施、爆破警戒與信號的規(guī)定、爆后檢查和盲炮處理等進(jìn)行設(shè)計。②對開槽爆破、道路開拓、臺階修整爆破時的淺孔爆破進(jìn)行爆破參數(shù)設(shè)計[6]。

2.1 爆破方案

爆區(qū)主要為基坑爆破，由于基坑深度較深，周邊環(huán)境較復(fù)雜，爆破時應(yīng)盡量減少飛石、震動等爆破有害效應(yīng)。綜合考慮上述因素，本爆破工程分為A、B兩個爆區(qū)。A爆區(qū)選用的爆破方法為深孔梯段毫秒延期松動控制爆破，單孔單響起爆技術(shù)。先選取適當(dāng)位置(地勢低洼或巖層較軟地段)進(jìn)行開槽爆破，為基坑爆破創(chuàng)造臨空面，當(dāng)形成臺階工作面后以臺階形式向前推進(jìn)；地連墻附近石方采用預(yù)裂爆破技術(shù)，有效控制主爆區(qū)對保留區(qū)的振動影響，防止破裂縫伸向保留區(qū)；為進(jìn)一步減小爆破振動對地連墻的影響和對已形成預(yù)裂面的破壞，并有效解決預(yù)裂面掛邊問題，擬在梯段爆破孔與預(yù)裂孔之間設(shè)緩沖孔爆破，緩沖孔與梯段孔同時爆破。B爆區(qū)選用淺孔松動控制爆破，最大限度地減小爆破振動對重要保護設(shè)施的影響，嚴(yán)格控制可能產(chǎn)生的飛石對人員、建(構(gòu))筑物及設(shè)備造成的危害[7]。

2.2 石方爆破設(shè)計

(1)淺孔爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計計算。對爆區(qū)表層的剝離、運輸?shù)缆烽_拓、平臺修整爆破及開挖深度5 m內(nèi)區(qū)域，主要采用淺孔控制爆破施工工藝，淺孔爆破鉆孔直徑為φ40～φ42 mm。臺階高度通常不超過4 m，依據(jù)具體情況合理靈活選擇臺階高度。

藥量計量中單孔藥量可按式(1)計算：

Q=q·a·b·H

(1)

式中：Q為藥量計量中單孔藥量，kg；q為單位體積耗藥量，取0.35 kg/m3；a為孔間距，取1.4 m；b為排間距及抵抗線，取1.2 m。H為臺階高度，取4.0 m。

經(jīng)計算Q=2.33 kg。裝藥及堵塞采用連續(xù)裝藥，堵塞長度L≥寬度W。

起爆方式在孔內(nèi)使用電子數(shù)碼雷管，采用單孔單響逐孔起爆方式進(jìn)行起爆，擬定孔間延時9 ms，排間延時17～25 ms。淺孔爆破相關(guān)孔網(wǎng)參數(shù)可參照表1。淺孔爆破裝藥結(jié)構(gòu)見圖1。

表1 淺孔爆破參數(shù)

圖1 淺孔爆破炮孔平面布置圖與剖面圖

(2)開槽爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計計算。在基坑適當(dāng)位置(地勢低洼或巖層較軟地段)首先進(jìn)行開槽爆破，為后續(xù)深孔松動爆破創(chuàng)造臺階工作面，設(shè)計開槽寬度4～8 m，布置3～5排孔。依據(jù)被保護物的距離和試爆效果選擇合適的炸藥單耗。孔網(wǎng)參數(shù)：孔徑d為90 mm；孔深H為6～8 m；孔間距a為2.5 m；排間距及抵抗線b為2 m；采用梅花形布孔。藥量計量同式(1)，其中單位體積耗藥量本設(shè)計中計算時取0.50 kg/m3。計算出Q為20 kg。裝藥及堵塞采用連續(xù)裝藥，堵塞長度L≥3 m。起爆方式采用電子數(shù)碼雷管起爆網(wǎng)絡(luò)，單孔單響逐孔起爆技術(shù)進(jìn)行起爆。設(shè)計孔間延時17 ms，排間延時42 ms。爆破相關(guān)設(shè)計參數(shù)可參照表2選取[8]。開槽爆破裝藥結(jié)構(gòu)見圖2。

表2 開槽爆破參數(shù)

圖2 開槽爆破平面布置圖及起爆網(wǎng)路

(3)深孔爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計計算。φ90 mm深孔爆破技術(shù)基本參數(shù)包括：深孔爆破炮孔的直徑d=90 mm；鉆孔超深h=(0.08～0.12)H；炮孔深度L=H+h。底盤抵抗線計算如式(2)：

W≤Hcotα+B

(2)

式中：W為底盤抵抗線，m；H為臺階高度，m；α為臺階坡面角，本工程中約為85°；B為從鉆孔中心至坡頂線的安全距離，m，對大型鉆機，B≥2.0～3.0 m。

經(jīng)計算本工程取W=2.5 m?？拙郺、排距b計算如式(3)、式(4)：

a=(1.0～1.2)W

(3)

b=(0.8～1.0)a

(4)

本設(shè)計單耗q取0.35 kg/m3，單個藥包藥量Q為31.5 kg。

φ115 mm深孔爆破技術(shù)基本參數(shù)包括：深孔爆破炮孔的直徑d=115 mm；鉆孔超深h=(0.08～0.12)H；炮孔深度L=H+h；

底盤抵抗線計算同式(2)，臺階坡面角在本工程中約為85°；從鉆孔中心至坡頂線的安全距離，對大型鉆機，B≥2.0～3.0 m；經(jīng)計算本工程取W=3 m。此外，孔排距a=3.5 m，b=3.0 m，炸藥單耗q=0.35 kg/m3。單個藥包藥量計算為44.1 kg。圖3為數(shù)碼電子雷管裝藥結(jié)構(gòu)圖，圖4為臺階深孔爆破炮孔布置剖面圖。

圖3 數(shù)碼電子雷管裝藥結(jié)構(gòu)

圖4 臺階深孔爆破炮孔布置剖面圖

(4)預(yù)裂爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計計算。本工程中預(yù)裂爆破適用于需嚴(yán)格控制坡度和平整度且?guī)r體較硬的情況。根據(jù)工程類比法，預(yù)裂爆破參數(shù)取值見表3。主爆孔和預(yù)裂孔布置如圖5。鉆孔前按設(shè)計孔、排距布置孔位，技術(shù)人員可根據(jù)現(xiàn)場條件在一定范圍內(nèi)調(diào)整，孔位調(diào)整以均勻分散、保證平整的開挖輪廓面為原則。現(xiàn)場技術(shù)人員根據(jù)效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[9-14]。

表3 預(yù)裂爆破參數(shù)

圖5 炮孔布置平面及剖面圖

(5)裝藥結(jié)構(gòu)。主爆區(qū)深孔和淺孔均采用連續(xù)(耦合)裝藥，預(yù)裂孔采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，如圖6所示。預(yù)裂孔不耦合間隔裝藥作業(yè)的工藝為：①裝藥前計算好裝藥量，把加工好的藥卷均勻牢固地與導(dǎo)爆索綁在一起，再固定在竹片上，形成藥串。②藥串放入炮孔內(nèi)，竹片一側(cè)靠近輪廓線的外沿。③底部為加強裝藥段，長度相當(dāng)于填塞段，中部為正常裝藥段，頂部為減弱裝藥段。

圖6 裝藥結(jié)構(gòu)

3 結(jié) 論

本文以白石窯樞紐船閘工程為例，從爆破施工工藝流程、深淺孔爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計等方面對船閘基坑爆破工程施工進(jìn)行了研究。研究方法主要對施工過程中的深淺孔爆破的爆破參數(shù)，以及開槽爆破、道路開拓、臺階修整爆破時的淺孔爆破進(jìn)行爆破參數(shù)設(shè)計。設(shè)計方法能夠?qū)︻愃扑乒こ讨衅鸨W(wǎng)、裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)等參數(shù)設(shè)計起到一定借鑒作用。技術(shù)人員可根據(jù)施工現(xiàn)場條件在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最優(yōu)爆破參數(shù)，保證基坑爆破效率和安全。