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《爆破雜志》2016年第2期
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2.5m、3m、3.5m,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2.05cm/s,最小振動(dòng)速度1.16cm/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基坑周圍環(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100m,寬度約為80m,開(kāi)挖深度8~12m,爆破總方量約65000m3。基坑周圍環(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70m處有一高壓輸電線路;基坑南側(cè)約15m處為居民區(qū),該區(qū)域距基坑40m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15m處為一居民小區(qū),該小區(qū)人口入住率較高;基坑北側(cè)18~20m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)、飛石影響周圍建(構(gòu))筑物風(fēng)險(xiǎn)
樓房基坑爆破最近處只有15m,最遠(yuǎn)處為20m。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)周圍建筑物及高壓輸電線支撐塔的影響,飛石方面主要是對(duì)周圍建筑物、居民和高壓輸電線的影響。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)周圍復(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38mm,鉆孔深度2.0m),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)周圍環(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38mm,鉆孔深度2.0m)分區(qū)域、分臺(tái)階爆破出一道寬約3m,深度約為4m的溝槽,然后再用中深孔(孔徑90mm,鉆孔深度3.5m)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38mm,鉆孔深度2.0m)爆破出一個(gè)長(zhǎng)寬約為4.0m,深度約為4m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4.3m、3.3m、2.3m。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4.0m,深度約為4.0m的區(qū)域,然后在其周圍布置2~3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90mm)爆破法,每次臺(tái)階高度為4.3m。
(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2~3cm/s[4],結(jié)合本次工程中的磚混結(jié)構(gòu)樓房,V可取2.0cm/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。控制爆破Ⅰ區(qū)(25m>R≥15m)采用鉆孔深度為2.5m;控制爆破Ⅱ區(qū)(55m>R≥25m)采用鉆孔深度為3.5m。控制爆破Ⅲ區(qū)(95m>R≥55m)采用鉆孔深度為4.5m;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。
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)和周圍居民的反應(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)周圍建筑造成危險(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。
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。
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作者:李洪偉 鄧軍 顏事龍 郭子如 柴修偉 單位:安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院 武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院