大孔径炮孔控制爆破开挖基坑

第１　２卷　第１期　２　０　０　６年３月　工程爆破　

ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＢＬＡ　Ｉ、ＩＮＧ　Ｖｏ１．１２．Ｎｏ．１　Ｍａｒｃｈ　２００６　

文章编号：１００６—７０５１（２００６）Ｏ１—００７９—０３　

大孔径炮孔控制爆破开挖基坑　

王彦荣，魏东　（甘肃龙泰矿业集团公司西沟矿作业区，甘肃嘉峪关７３５１００）　

摘　要：以两个工程为例，介绍了在城镇基坑开挖工程中采用丁大孔径深孔爆破技术。针对具体情况　开切割槽，使用体积较小的潜孔钻凿大孔，设计合理的爆破参数．采用非电微差起爆网路和有效的安全　防护措施。工程实践证明，只要爆破参数合理、安全防护得当，大孔径深孔爆破可以在城镇地区开挖基　坑中推广应用　关键词：基坑开挖；大孔径炮孔；控制爆破　中图分类号：ＴＵ７５１．９；ＴＤ２３５．３７　文献标识码：Ａ　

ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ　ＬＯＮＧ—ＨＯＬＥ　ＢＬＡＳＴＩＮＧ　ＭＥＴＨＯＤ　ＦＯＲ　ＦＯＯＴＩＮＧ　ＧＲ０ＯＶＥ　ＥＸＣＡＶＡＴＩＯＮ　

ＷＡＮＧ　Ｙａｎ—ｒｏｎｇ．ｗＥｌ　Ｄｏｎｇ　（Ｘｉｇｏｕ　Ｏｐｅｒａ￣ｉｏｎ　Ａｒｅａ　ｏｆＬｏｎｇｔａｉ　Ｍｉｎｉ￣曙Ｇｒｏｕｐ，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ　７３５１００　６６／ｎＳＵ，Ｃｈｉｎａ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｗｏ　ｏｆ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｂｏｒｅｈｏｌｅ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｏｏｔｉｎｇ　ｇｒｏｏｖｅ　ｉｎ　ｃｉｔｙ．Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｂｌａｓｔｉｎｇ，ｄｅｔｏ—　ｎａｔｅｄ　ｂｙ　ｎｏｎ—ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ　ｉｇｎｉｔｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｗａｓ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｓｌｏｔ，ｂｉｇ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｈｏｌｅ　ｗｉｔｈ　ｓｍａｌｌ　ｖｏｌｕｍｅ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｕｎｄｅｒ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｔｉｌｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄ　ｆｏｒ　ｆｏｔｉｎｇ　ｇｒｏｏｖｅ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｉｔｙ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｂｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｌｙ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：Ｆｏｏｔｉｎｇ　ｇｒｏｏｖｅ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ；Ｌａｒｇｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｂｏｒｅｈｏｌｅ；Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　

１　引　言　在建筑施工中，往往会遇到大量的基坑开挖工　程。例如高层楼房基础、工厂厂房地基、重型设备　安装基础、军事工程、新建水库坝体基础、路堑、地下　水池等都需要开挖大量的基坑。基坑材质一般是各　种硬度不同的岩石、沙土、黏土等；开挖深度一般为　几米到十几米不等，很少超过３０ｍ；多数情况下只有　一个水平临空面。城镇市区基坑开挖的特点是地处　闹市区、环境复杂，周围建筑物与设备需要保护，人　来车往密度大，对爆破安全要求高，飞石、爆破地震　波、冲击波等有害效应必须严格控制。　收稿Ｅｌ期：２００５—０９—１２　作者简介：王彦荣．工程师。　通常情况下，基坑开挖大多采用浅孔爆破法，这　种方法作业时，需要布置较密集的炮孔，进行多次爆　破，工作量大且因孔深较浅填塞不好容易产生飞石。　虽然如此，因此法施工简单、方便而得到了广泛应　用。但是，深孔爆破具有机械化程度高、生产效率高　的优点，只要措施得当，在城镇地区基坑开挖中可以　得到推广应用。我们采用的方法是：①使用体积较　小的潜孔钻凿大孔，可解决大型设备运送困难及施　工环境受限问题；②采用孔内分段装药、孔间微差起　爆的控制爆破技术可降低爆破危害，进而解决复杂　环境条件下大孔径炮孔爆破的技术问题。　

２基坑爆破开挖设计　２．１大孔径炮孔开挖基坑的基本方法　在基坑开挖时，利用较密集的炮孔在爆破体中　

维普资讯 http://www.cqvip.com ・８Ｏ・　工程爆破　间位置开挖一条切割槽，形成自由面后沿此爆破。　为开挖切割槽而布置的炮孔是掏槽孔，在炮孔的布　置中掏槽孔爆破效果的好坏对整个断面影响很大，　因此正确选择切割槽的布孔形式是整个开挖爆破工　作的中心环节。为减少掏槽孔数量，扩大掏槽体积，　充分利用地面松动岩层，采用倾斜掏槽较好。如图　１所示，基坑切割槽通常由两排相对称的倾斜炮孔　组成，每对掏槽孔孔距为１．５～２．Ｏｍ，掏槽孔与水平　断面的夹角为７０。～８０。，孔底距离为３０～５０ｃｍ。每　次掏槽孔爆破可掘进５ｍ，比较深的基坑，可分次钻　爆。切割槽形成后最小抵抗线是一个重要参数，当　最小抵抗线过小时可能产生飞石，同时还将产生较　大的空气冲击波；当抵抗线过大时，将会产生超爆或　后冲现象，爆破震动加大，爆破能量不能充分用于破　碎岩石，影响爆破效果。合理地选取最小抵抗线　后即可确定炮孔排距６（这里ｂ＝Ｗ），进而确定炮　孔间距口。　图１倾斜掏槽孔布置　Ｆｉｇ．１　Ｉｎｃｌｉｎｅｄ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｈｏｌｅ　ｌａｙｏｕｔ　２．２爆破参数计算与工艺　（１）　抵　Ｗ＝Ｈ莉５．９３Ｄ￣＋０．３７　厂Ｆ　１　炮孑Ｌ间距：口＝１・３ｂ一４・０’√号‘　式中：Ｗ为最小抵抗线，ＩＴＩ；口为孔间距，ＩＴＩ；ｂ为排　距，ＩＴＩ；Ｈ为台阶高度，ＩＴＩ；Ｄ　为药卷直径，ｍｍ；Ｄｈ　为炮孔直径，ｍｍ；ＲＱＤ为岩石质量指标；Ｌ为线装　药密度，ｋｇ／ｍ；Ｃ为线装药系数，ｋｇ／ｍ　。　（２）炮孔装药结构。一般底部装高威力炸药，中　部、上部装威力稍低的炸药（同类炸药减少装药量），　每一分段药柱装１个起爆药包，孔内装药采用填塞　物或空气间隔装药，孔口段未装药部分必须填塞牢　固。填塞长度通常为（１０～２２）ｄ，当炮泥为湿黏土　时，不小于ｌＯｄ；当炮泥为炮孔岩粉时。不小于２２ｄ。　（３）缓冲爆破技术。对开挖边界，采用预裂爆破　方法形成边帮，通过布置密集炮孔和孔内少药量多　分段装药，可清晰地显示爆破边界（一排残留的半壁　孔）。这样不仅严格地控制了爆破边界，而且尽可能　地维护了原有的自然面貌。缓冲爆破通常由２～３　排炮孔组成，作为沿工作面的最后一炮起爆，其作用　是减少后冲，有助于对开挖边界保留岩体的保护。　（４）微差起爆方法。为降低爆破震动，要求孔内　和各排孔之间均采用非电导爆管微差起爆方法爆　破。孔内分段装药起爆：当孔内分三段时，先爆中　间、再爆下部、最后爆上部；分二段时，为先底后上。　孔间微差爆破：靠近掏槽孔的一排孔先爆，依次后　推，最后是周边孔。　２．３爆破飞有的控制　大孔径炮孔在城市控制爆破中很少应用，除了　设备、地震波的因素之外，爆破飞石危害是一个特别　重要的方面，为此采取以下两种办法：　（１）技术措施：如严格按设计要求钻孔；严格控　制过装药和堵塞；采用微差爆破方法起爆；切割槽方　向避开建筑物及其它设施。　（２）防护措施：孔口压双层编织袋、其它部分压　单层，内装细砂或湿黏土量不少于５０ｋｇ，形成对全　爆区的覆盖；砂袋上面依次用竹笆、厚棚布外加铁丝　网，最上面再压上砂袋。　

３　爆破实例　３．１榆中钢厂基坑开挖　工程地点在兰州市榆中县。榆钢建设工程设计　在棒材车间掘进一条旋流井。旋流井下掘施工规格　为：深度为２５ｍ，直径为２１ｍ。上部为软土层、采用　人工清运，挖掘机施工。因下掘至一６ｍ时遇到红砂　岩层，普氏硬度系数ｆ＝５～６，挖掘机无法继续下　挖，改为爆破施工。紧靠爆区周围８ｍ处是正在施　工的棒材车间厂房，厂区施工人员二千余名，爆破时　必须控制飞石的产生；经现场勘察，井壁红砂岩层和　软土层的接触面上，由于大量涌水、形成十多个洞　穴。井壁裂隙水浸泡较严重的位置，出现鼓包现象。　洞穴和鼓包已明显影响旋流井的安全，除采取安全　加固措施外，在爆破中采取减弱爆破震动效应的有　效措施和起爆方法十分重要。为此我们采取了以下　措施：　（１）施工方案的确定：首先用浅眼爆破法施工、　孔径为３８ｍｍ，由于坑内大量积水、无法排出孔内粉　尘、造成严重夹钎，被迫停产。后选用天水风动工具　厂生产的ＪＤＱ一１００型支架式潜孔钻。其总质量　４３０ｋｇ，需要配套９ｍ３风动空压机，钻孔直径９０～　

维普资讯 http://www.cqvip.com 王彦荣等：大孔径炮孔控制爆破开挖基坑　・８１・　ｌＯＯｍｍ，最大钻孔深度２０ｍ。因大多数基坑深度不　超过２０ｍ，使用这种轻型潜孔钻可一次性完成基坑　爆破开挖任务。为降低爆破震动、减少飞石产生，利　用炮孔填塞物或空气间隔装药可以控制孔内爆炸能　量分布。为降低爆破震动，孔间采用塑料导爆管起　爆系统微差爆破，孔内用高段位雷管、孔外用低段位　雷管。采用顺序起爆法，即第１排炮孔尚未起爆完　毕，后续（排）炮孔按设计顺序依次起爆，形成按斜线　推移的起爆。　（２）掏槽沟开挖：为减弱爆破震动效应，为后续　爆破创造自由面，爆破前在井中心线方向开挖切割　槽。切割槽由两排相对称的倾斜炮孔组成，爆破后　形成楔形槽。每对掏槽孔间距为２ｍ，掏槽孔与水平　断面的交角为８０。，孔底距离为３０ｃｍ。槽沟规格为：　长度２０ｍ、宽度２ｍ、深度１９ｍ。　（３）参数计算、炮孔布置：根据最小抵抗线公式　计算ｗ为２．５ｍ，取排间距ｂ＝Ｗ＝２．５ｍ；孔间距　ｎ＝３．２５ｍ（取３ｍ），炮孔深度Ｈ＝１９ｍ（炮孔垂直下　掘）。炮孔布置如图２所示。　）　Ｉ　ｌ　Ｉ　ｌ　●　●　１　切　，割・　槽　，　Ｉ　，　１　’　Ｉ　，　＿　图２旋流井掘进炮孔布置平面图　Ｆｉｇ．２　Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｈｏｌｅ　ｌａｙｏｕｔ　（４）药量与爆破震动控制：按各排孔距掏槽沟的　远近，采用微差爆破方式分段起爆。每排炮孔为一个　：分段，每个孔内分５段装药。一个分段的最大装药量　：勾９ｋｇ；孔口用湿黏土填塞、长度不小于３ｍ；基坑周边　采用预裂切割爆破和光面爆破结合的方式爆破。　（５）由于作业区域内杂散电流较大，且周边有　；　，只能采用非电导爆管起爆方法爆破。各排孔间　采用延时微差起爆网路，地表采用簇联和瞬发雷管　相联，然后用非电雷管连接到坑外起爆点起爆。由　毫秒非电雷管段数的微差时间确定排间微差延迟时　间为２５、５０、７５ｍｓ不等。　（６）为了减少飞石，采取了以下措施：孔口减少　装药，孔内从下向上分段装药顺序依次是９、８、７、６、　５ｋｇ。孔Ｅｌ填塞长度不少于３ｍ。　由于采取以上技术措施和防护办法，有效地控　制了爆破震动，爆破后井壁没有出现裂痕，也未出现　超范围飞石，爆破取得圆满成功。　３．２酒钢污水处理厂污水池开挖爆破　酒钢污水处理厂需要在厂区开挖断面为２０ｍ×　３０ｍ、深１５ｍ的污水池。起初人工机械开挖，当掘至　一６ｍ时出现戈壁胶质砂岩，后改为ＪＤＱ一１００型支　架式潜孔钻爆破施工。这次爆破周围环境复杂，爆　区的北边界处有一变压器、并有高压线通过，北面　１３ｍ处是厂区动力供水管道，施工中采取了以下技　术措施：　（１）切割槽选在爆区西南角，首先爆破并清理完　槽内石料。　爆破参数：Ｗ＝ｂ＝２ｍ，ａ＝２．６ｍ，Ｈ＝７ｍ，　单孔装药量ｑ＝１２ｋｇ；炮孔布置如图３所示。