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城鎮深基坑深孔臺階爆破施工實踐

2019-09-25 責任編輯:崔瑋娜

葛模剛

(深圳市華西工程爆破有限公司,深圳,518000)

內容摘要:本文重點介紹了城鎮深基坑深孔臺階爆破施工中對爆破振動和爆破飛石控制、基坑邊界及邊坡穩定性控制、基坑底板標高控制所采用的一些施工技術。

關鍵詞:城鎮  深基坑  深孔臺階爆破  施工技術

 

1前言

近年來,隨著房地產事業的不斷發展,城鎮的高層建筑越來越多,而高層建筑的地下室是越來越深。過去地下室基坑爆破工程為了工程周圍建構筑物的安全多采用淺眼爆破方法開挖,這樣,施工工期漫長,爆破施工人員勞動強度也大,業主方也不滿意。事實上,深基坑爆破工程通過改進爆破施工工藝,采用先進的爆破起爆技術是可以改變這種狀況的。

2工程概況

擬建的生命保險大廈位于深圳市福田區地鐵大廈南側,基坑北側為福中一路及深圳地鐵大廈,距地鐵大廈最近距離為34.6m,東側為鵬程五路及天健世紀花園小區,距天健世紀花園最近距離為26.7m,西側為金田路,距金田路最近距離為16.8m(具體位置見圖一),另基坑東、北、西三面1~3m內有管線溝。基坑開挖深度19.50m~27.80m,其中核心筒部位最深處27.80m,設計3層地下室,基坑開挖面積約7300m2,需爆破石方約15萬m3

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基坑內巖層為燕山期花崗巖,褐紅色,巖層內節理、裂隙發育,巖層裂隙水豐富。

基坑開挖要求:基坑-19.50m以上為直立邊坡,基坑底板為筏板基礎,超挖深度不大于20cm。爆破施工工期為300日歷天。

爆破振動速度要求:基坑東側天健世紀花園v<1cm/s,北側地鐵大廈v<2cm/s。

3爆破施工方案

本工程施工全部采用Φ76mm孔徑的深孔臺階弱松動爆破方法施工。-19.65m以上分三層爆破,臺階高度6.5m,整個基坑分五層爆完。

爆破參數見表1:

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4施工難點的解決方法

本工程施工難點主要有:爆破振動和爆破飛石控制、基坑邊界及邊坡穩定性控制、基坑底板標高控制。

1、爆破振動控制

(1)采用加密孔網和非電單孔接力起爆網路來嚴格控制單響藥量。

施工中Φ76mm孔全部采用2m×2m的孔網參數。

非電單孔接力起爆網路是近幾年廣大爆破同仁在施工實踐中不斷摸索、不斷改進,能有效控制爆破振動的一套非電微差起爆網路。我們在施工中采用的非電單孔接力起爆網路主要構成是孔內全部裝同段10段以上段別的非電導爆管雷管,孔外孔間接力雷管采用3段非電雷管或2段和3段非電雷管,排間接力采用5段非電雷管。具體連結方式詳見圖二。

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如果單孔藥量仍超過單響控制藥量時,我們采取孔內間隔裝藥和孔內接力起爆的方法來控制。見圖三。

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(2)控制每炮的爆破規模和炮孔排數。每炮的總裝藥量控制在500Kg以下,炮孔排數控制在三排以下。

(3)合理安排起爆順序,原則是使先爆炮孔盡量為后爆炮孔創造更有利的自由面,減少夾制作用。

(4)在基坑邊界處作預裂爆破形成預裂縫,阻隔爆破振動波的傳播。

2、爆破飛石控制

爆破飛石要控制好,關鍵是要了解爆破飛石產生的原因。爆破飛石主要有拋射和拋擲兩種形式,拋射飛石多與被爆巖體中存在著軟弱結構面及爆生裂隙有關,由于炸藥在巖體中爆炸產生的高壓、高速氣體在遇到裂隙、斷層、節理、巖縫等軟弱結構面時,產生突然卸載,爆生氣體攜帶由于爆轟波遇軟弱結構面反射產生層裂效應而破碎的巖塊及軟弱結構面中本身存在的巖塊高速地拋射而形成;而拋擲飛石則主要與由于抵抗線過小或過量裝藥而產生的大量爆炸剩余能量有關。具體來講,爆破飛石產生的原因主要有:

(1)由于巖體結構的不均勻性,會導致最小抵抗線的大小、方向發生變化,出現爆破飛石;在斷層、裂縫、層理面,軟弱夾層等薄弱面,受爆轟產生的氣體集中沖擊作用也會產生飛石。

(2)在鉆孔作業中,由于受地質構造、鉆孔機械影響,有時成孔孔徑比設計大出許多。在裝藥過程中又裝入過多炸藥,勢必使得該孔的最小抵抗線相對減小,該炮孔位置必然會出現飛石。

(3)由于對巖石的物體力學性質不了解,采用的炸藥單耗過大,巖石破碎后剩余的爆炸能量還很大,這些剩余的爆炸能量將會繼續作功而使已破碎的巖塊高速運動形成飛石。

(4)前排孔的自由面有凹進現象而裝藥時又沒引起注意,這樣爆炸能量在凹陷處的有效作用時間過短,大量剩余爆炸能量就會將凹陷處已破碎的巖塊作拋擲運動而形成飛石。

(5)填塞長度偏小、填塞質量不好或水孔的填塞材料不符合要求,容易沿炮孔方向產生飛石。

(6)起爆順序安排不合理,造成后響炮孔抵抗線過大,也會產生飛石。

針對爆破飛石產生的原因,本工程在施工中采取如下措施來控制爆破飛石:

(1)安排有豐富理論知識和實踐經驗且工作認真負責的爆破技術人員全程指導爆破施工,確保爆破施工的每道工序都受控,避免人為誤操作而引起的爆破飛石。

(2)每次布孔前先對被爆巖體的巖體結構、巖石特性作進一步了解,對自由面進行仔細考察,然后確定合理的弱松動爆破炸藥單耗,再根據炸藥單耗確定合理的孔網參數進行布孔。

(3)詳細了解炮孔鉆進過程反饋的信息,對有弱面穿過的炮孔,其裝藥結構和裝藥量要作出合理的調整。

(4)確保填塞質量。對水孔全部用0~5m石仔作填塞材料。

(5)合理安排起爆順序。本工程全部采用單孔接力起爆網絡,這對起爆順序起到了有效控制。

(6)加強孔口平面覆蓋防護。

3、基坑邊界及邊坡穩定性控制

本工程邊坡為直立邊坡,為防止邊坡超挖和欠挖,有效控制邊坡的穩定性,我們在基坑邊界上先鉆一排預裂孔進行預裂爆破,然后再進行基坑主爆區的爆破。

由于預裂爆破后在主爆區和保留巖體之間形成了一道有一定寬度的貫穿裂縫,在主體爆破時,爆破地震波向保留巖體傳播時就會受阻,同時,預裂縫可以阻斷向保留巖體發展的裂縫,從起到減弱主體爆破對保留巖體的破壞。

預裂爆破采用密集炮孔和不耦合裝藥,它本身不會對保留巖體的穩定性產生影響。預裂爆破的成縫原理是在炮孔內裝入適量的炸藥,炸藥爆炸產生的爆炸應力波由炮孔向四周傳播,在孔壁及炮孔連線方向首先出現裂縫,隨后在爆炸氣體作用下,使原裂縫延伸擴大,最后形成平整的開裂面。

由于本基坑邊坡為直立邊坡,受鉆孔條件影響,不同的開挖臺階,預裂炮孔的布置位置是不同的。圖四為第一開挖臺階的炮孔布置示意圖,圖五為第二及以下開挖臺階的預裂炮孔布置示意圖。

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邊坡預裂爆破的起爆方式理論上講應采用齊發起爆,但由于要控制爆破振動,本工程采用3個炮孔為一組齊發起爆,組與組之間延時110ms。爆破后成縫效果基本沒有影響。基坑邊爆破效果參見下組照片。

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4、基坑底板標高的控制

由于本工程基坑底板為伐板基礎,基坑底標高控制要求較高,允許超挖深度僅20cm。具體控制措施如下:

(1)在基坑最后一層爆破時,適當調整孔網參數,即易爆巖體地段采用2m×2m的孔網參數,難爆巖體地段采用2m×1.8m的孔網參數,以減少爆后根底,確保爆后底板平整。

(2)嚴格控制炮孔深度,炮孔超深控制在30cm左右。

5基坑爆破施工效果

本工程采用Φ76mm孔徑的深孔臺階爆破方法施工,歷時240天,施爆145次,完成爆破方量15萬m3,比計劃工期提前60天。爆破施工過程中,既未發生一起爆破飛石事故,又未因爆破振動對周圍建筑物和基坑邊坡產生任何不利影響,爆后基坑邊坡和底板基本平整,基坑底板超深95%在控制范圍內。

摘自《2016年學術與技術交流論文集》