爆破技術(shù)在人工挖孔樁嵌巖施工中的應(yīng)用

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深圳市旭飛華達(dá)園擬建五棟框剪結(jié)構(gòu)、22-28層，地下一層?；A(chǔ)為人工挖孔樁，樁徑Ф1.3-2.3m，樁端入巖少量為入中風(fēng)化1.2m、其它均為入微風(fēng)化0.8m，共計(jì)280枚樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)12-35m，護(hù)壁采用C25鋼筋混凝土，壁厚175mm。由于不少樁不能滿足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)要求，中風(fēng)化巖層較薄，因此造成該工程的基礎(chǔ)樁樁端均須進(jìn)入微風(fēng)化巖層。 
    該工程地質(zhì)資料表明施工中須穿越耕植土、坡積層、殘積層、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化花崗巖（少量片麻巖）巖層，地下水位較高（在基坑底以下2m以內(nèi)），且無(wú)外降水設(shè)計(jì)。本工程基坑深3.9-6.6m，東、南、北三面有多棟多層及高層建筑物，西側(cè)臨翠竹北路，建筑物距基坑最短距離2m。 
    本文通過(guò)上述工程事例，就近幾年深圳地區(qū)人工挖孔樁施工中遇到的樁端入巖爆破工程進(jìn)行爆破技術(shù)、施工組織及安全技術(shù)措施進(jìn)行論述。 
    一、爆破技術(shù)設(shè)計(jì) 
    由于人工挖孔樁入巖爆破施工時(shí)，自由面狹小、作業(yè)面較深、巖石的夾制力較大，中風(fēng)化層以上地段成孔時(shí)，受流沙、流泥的影響，有些地段護(hù)壁質(zhì)量較差抗震能力小。所以孔樁入巖爆破宜采用小直徑淺孔微差爆破。 
    1、爆破參數(shù) 
    樁基入巖爆破參數(shù)不同于自由面大的隧道爆破參數(shù)，但可參照礦山豎井開(kāi)拓時(shí)的一些爆破參數(shù)。其實(shí)際值應(yīng)根據(jù)所爆破的孔樁直徑、巖石的物理力學(xué)性能、巖石的風(fēng)化程度、巖石的結(jié)構(gòu)組分、內(nèi)聚力、裂隙性、特別是巖石的變形性及其動(dòng)力特性、以及所用炸藥的性能來(lái)確定。 
    （1）單位用藥量系數(shù) 
    孔樁入巖爆破的巖石為中、微風(fēng)化，孔樁直徑為Ф1.3-2.3m，周邊對(duì)所爆破巖石的約束力大。根據(jù)深圳市區(qū)多個(gè)高層建筑孔樁工程入巖的爆破參數(shù)類比、修正，得出單位用藥量系數(shù)K如下表： 

                                            表1 

巖石類別  巖石堅(jiān)固性系數(shù)（f）  單位用藥量系數(shù)（g/ m3）  備 注 

 強(qiáng)-中風(fēng)化           4-6                      1200-1600 
中風(fēng)化                6-7                      1600-2000 
中-微風(fēng)化            7-8                      2000-2400 
微風(fēng)化                8-10                     2400-3000 

    如果孔樁的開(kāi)挖直徑超過(guò)2m，在爆破同樣巖石的條件下，單位用藥量系數(shù)K值可降低20-30%。 
    （2）炮眼間距 
    孔樁入巖采用手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼，炮眼直徑d=32-42mm，即a=（15-20）d，a=500-800mm。 
    （3）炮眼深度與循環(huán)進(jìn)尺 
    在小直徑孔樁入巖爆破中，巖石的周邊夾制力大，炮眼利用率低。一般炮眼深度L取孔樁直徑D的0.6-0.8倍，即L=（0.6-0.8）D。其中掏槽眼應(yīng)比周邊眼加深100-200mm。 
    孔樁爆破炮眼利用率η一般可以達(dá)到85-95%，則循環(huán)進(jìn)尺Lˊ=ηL=（0.85-0.95）L。 
    2、炮眼布置 
    在小直徑孔樁爆破中，工作面通常按掏槽眼3-4個(gè)，周邊眼7-13個(gè)。其中掏槽眼按照錐形布置，傾角10-15°；周邊眼多用垂直眼，距孔樁護(hù)壁100-200mm均勻布置，但遇上有擴(kuò)大頭的孔樁，則周邊應(yīng)比擴(kuò)大頭傾角小5-10°，以保證擴(kuò)大頭圍巖的穩(wěn)定性及避免超挖。
    3、裝藥量計(jì)算 
    （1）每循環(huán)進(jìn)尺所需用藥量Q 
    式中：Q——每循環(huán)進(jìn)尺用藥量（g） 
    K——單位用藥量系數(shù)，見(jiàn)表1（g/m3） 
    D——孔樁掘進(jìn)直徑，（m） 
    L——炮眼的平均深度，（m） 
    （2）單孔理論裝藥量q 
    q= 
    式中：q——單孔理論裝藥量（g） 
    Q——每循環(huán)進(jìn)尺用藥量（g） 
    N——工作面炮眼數(shù)量，（個(gè)） 
    4、裝藥量的分配 
    一般情況下，掏槽眼的藥量qt比周邊眼藥量qb多裝20-25% 
    qt=(1.2-1.25)q 
    qb=(0.85-0.95)q 
    式中：qt——掏槽眼裝藥量，（g） 
    qb——周邊眼裝藥量，（g） 
    二、爆破器材選型 
    1、炸藥 
    人工挖孔樁入巖段爆破施工總是存在巖層裂隙水及成孔護(hù)壁時(shí)下滴的滲水，最好選用防水性好的炸藥，另外為了保證成孔護(hù)壁在爆破施工中的穩(wěn)定性，應(yīng)選用爆炸威力適中的炸藥?？蛇x巖石乳化炸藥，其抗水性好、藥卷易于分割、威力適中；如選用2#巖石銨梯，需對(duì)炸藥本身做好防水處理。 
    2、雷管 
    孔樁掘進(jìn)爆破應(yīng)用電雷管網(wǎng)絡(luò)，禁止使用導(dǎo)火索、火雷管起爆網(wǎng)絡(luò)。電雷管起爆網(wǎng)絡(luò)的接頭一定要有良好的絕緣性，接點(diǎn)應(yīng)離開(kāi)泥水面。同時(shí)，為取得較好的爆破效果，保護(hù)護(hù)壁的穩(wěn)定性，應(yīng)選用微差爆破使用的秒延期雷管，周邊眼滯后掏槽眼起爆0.1s以上。 
    3、起爆器 
    可選用MFJ—100國(guó)產(chǎn)電容式起爆器，串聯(lián)起爆能力可達(dá)100發(fā)，充電時(shí)間7-10s，供電時(shí)間3-6ms，電源1#電池4節(jié)。 
    孔樁爆破每次起爆的雷管都在20發(fā)左右起爆器要求體積較小，便于攜帶，結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單，因此可選用MFJ—100或JZDF—300—B國(guó)產(chǎn)電容起爆器。
    三、施工管理與組織 
    人工挖孔樁施工過(guò)程中作業(yè)人數(shù)多，工序交叉多，為了保證入巖爆破安全、順利進(jìn)行應(yīng)按以下程序進(jìn)行組織管理： 
    1、施工管理 
    （1）建立以項(xiàng)目部為指導(dǎo)的爆破作業(yè)指揮部，下設(shè)爆破總負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人、安全員及各班組長(zhǎng)，各專業(yè)工種持證上崗。 
    （2）建立爆破器材集中收發(fā)制度，按工作量發(fā)料。多余的爆破材料在當(dāng)班施工完成后，應(yīng)及時(shí)上交給發(fā)放人員收回，做到集中發(fā)料、統(tǒng)一制作、統(tǒng)一收回、集中保管，嚴(yán)格登記手續(xù)，避免爆破器材流入社會(huì)。 
    （3）安排好作業(yè)時(shí)間、爆破時(shí)間并將爆破時(shí)間告示于周圍居民。 
    （4）爆破總負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)施工組織、人員調(diào)配、生產(chǎn)安排，并對(duì)安全、生產(chǎn)負(fù)全責(zé)。 　
    （5）技術(shù)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)施工過(guò)程的技術(shù)工作，并監(jiān)督安全和質(zhì)量，全面指揮爆破工作的實(shí)施。 
    （6）安全員負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查，布置檢查爆破警戒。 
    （7）爆破員負(fù)責(zé)起爆工作。 
    2、施工組織 
    孔樁入巖爆破通常采用混合作業(yè)法和爆破專業(yè)作業(yè)法，深圳地區(qū)常采用專業(yè)作業(yè)法施工。即專業(yè)班組專職從事爆破工作，負(fù)責(zé)鉆眼、清孔、裝藥、連線、爆破、通風(fēng)、處理瞎炮和啞炮；而鑿巖、清渣、出渣、成孔護(hù)壁由其他作業(yè)組負(fù)責(zé)。 
    四、安全技術(shù)措施 
    1、爆破地震控制措施 
    孔樁入巖爆破對(duì)本樁及臨近孔樁的臨時(shí)支護(hù)和已澆筑的樁芯混凝土都可能產(chǎn)生影響，在深圳地區(qū)孔樁護(hù)壁一般采用早期強(qiáng)度高、成型好C25鋼筋混凝土護(hù)壁，一般情況下護(hù)壁混凝土澆筑5天后，可進(jìn)行爆破施工而不至震壞護(hù)壁支護(hù)。同時(shí)不應(yīng)在已澆筑樁芯混凝土，但樁芯混凝土未達(dá)到齡期的孔樁的20m范圍內(nèi)進(jìn)行孔樁爆破作業(yè)，以免震裂沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的樁芯混凝土。 
    2、爆破飛石的控制措施 
    孔樁爆破工作面均在地表以下10m以外，在爆破孔樁口用竹笆或木模板覆蓋，并加壓砂袋，以防止爆破飛石飛出地面。 
    3、爆破炮煙的排除措施 
    炸藥爆破之后產(chǎn)生的炮煙均為有毒有害氣體，必須進(jìn)行機(jī)械性強(qiáng)制通風(fēng)排煙，施工現(xiàn)場(chǎng)可利用鼓風(fēng)機(jī)在井口進(jìn)行壓入式通風(fēng)排煙，或采用空壓機(jī)風(fēng)管在井底通風(fēng)排煙。通風(fēng)排煙的時(shí)間以清除工作面炮煙為準(zhǔn)。 
    4、爆破防漏電措施 
    孔樁入巖爆破在裝藥時(shí)，應(yīng)特別注意防漏電，在裝藥前孔樁內(nèi)所有的電器設(shè)備應(yīng)提升至地面。在裝藥時(shí)，雷管的腳線應(yīng)短接，連接爆破母線時(shí)應(yīng)保證接頭良好的絕緣性，嚴(yán)禁拖地接觸泥水，雷雨天氣應(yīng)停止爆破作業(yè)。 
    5、瞎炮的處理 
    在孔樁爆破作業(yè)完成、清除孔樁內(nèi)炮煙后，檢查人員應(yīng)下到工作面檢查瞎炮情況，并及時(shí)按爆破規(guī)程進(jìn)行處理。另外在清渣時(shí)發(fā)現(xiàn)瞎炮，應(yīng)及時(shí)報(bào)告項(xiàng)目部安排專業(yè)人員處理，禁止非專業(yè)人員私下處理。 
    6、爆破器材的安全管理措施 
    爆破器材屬于危險(xiǎn)物品，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格管理。 
    （1）嚴(yán)格爆破器材的領(lǐng)用、發(fā)放、使用及回收制度； 
    （2）現(xiàn)場(chǎng)爆破器材應(yīng)該分明別類，分別用木箱盛裝，專人上鎖保管，嚴(yán)禁混裝。使用、運(yùn)輸時(shí)應(yīng)輕拿輕放，嚴(yán)禁碰撞；雷管在連母線前應(yīng)短接，避免接觸帶電體。 
    五、施工效果 
    華達(dá)園人工挖孔樁入巖段爆破，入巖2.0-5.3m，取得了安全性高進(jìn)度快、護(hù)壁超挖量小、炮眼利用率達(dá)到近100%的效果。280條樁分五個(gè)棟號(hào)施工，25天即完成所有的爆破工作量。