葛模刚

(深圳市华西工程爆破有限公司,深圳,518000)

内容摘要:本文重点介绍了城镇深基坑深孔台阶爆破施工中对爆破振动和爆破飞石控制、基坑边界及边坡稳定性控制、基坑底板标高控制所采用的一些施工技术。

关键词:城镇  深基坑  深孔台阶爆破  施工技术

1前言

近年来,随着房地产事业的不断发展,城镇的高层建筑越来越多,而高层建筑的地下室是越来越深。过去地下室基坑365体育为了工程周围建构筑物的安全多采用浅眼爆破方法开挖,这样,施工工期漫长，爆破施工人员劳动强度也大,业主方也不满意。事实上,深基坑365体育通过改进爆破施工工艺,采用先进的爆破起爆技术是可以改变这种状况的。

2工程概况

拟建的生命保险大厦位于深圳市福田区地铁大厦南侧,基坑北侧为福中一路及深圳地铁大厦，距地铁大厦最近距离为34.6m,东侧为鹏程五路及天健世纪花园小区,距天健世纪花园最近距离为26.7m,西侧为金田路,距金田路最近距离为16.8m(具体位置见图一),另基坑东、北、西三面1～3m内有管线沟。基坑开挖深度19.50m～27.80m,其中核心筒部位最深处27.80m,设计3层地下室,基坑开挖面积约7300m²,需爆破石方约15万m³。

基坑内岩层为燕山期花岗岩,褐红色,岩层内节理、裂隙发育,岩层裂隙水丰富。

基坑开挖要求:基坑-19.50m以上为直立边坡，基坑底板为筏板基础,超挖深度不大于20cm。爆破施工工期为300日历天。

爆破振动速度要求:基坑东侧天健世纪花园v<1cm/s,北侧地铁大厦v<2cm/s。

3爆破施工方案

本工程施工全部采用Φ76mm孔径的深孔台阶弱松动爆破方法施工。-19.65m以上分三层爆破,台阶高度6.5m,整个基坑分五层爆完。

爆破参数见表1：

4施工难点的解决方法

本工程施工难点主要有:爆破振动和爆破飞石控制、基坑边界及边坡稳定性控制、基坑底板标高控制。

1、爆破振动控制

(1)采用加密孔网和非电单孔接力起爆网路来严格控制单响药量。

施工中Φ76mm孔全部采用2m×2m的孔网参数。

非电单孔接力起爆网路是近几年广大爆破同仁在施工实践中不断摸索、不断改进,能有效控制爆破振动的一套非电微差起爆网路。我们在施工中采用的非电单孔接力起爆网路主要构成是孔内全部装同段10段以上段别的非电导爆管雷管，孔外孔间接力雷管采用3段非电雷管或2段和3段非电雷管，排间接力采用5段非电雷管。具体连结方式详见图二。

如果单孔药量仍超过单响控制药量时,我们采取孔内间隔装药和孔内接力起爆的方法来控制。见图三。

(2)控制每炮的爆破规模和炮孔排数。每炮的总装药量控制在500Kg以下,炮孔排数控制在三排以下。

(3)合理安排起爆顺序,原则是使先爆炮孔尽量为后爆炮孔创造更有利的自由面,减少夹制作用。

（4）在基坑边界处作预裂爆破形成预裂缝,阻隔爆破振动波的传播。

2、爆破飞石控制

爆破飞石要控制好,关键是要了解爆破飞石产生的原因。爆破飞石主要有拋射和拋掷两种形式,抛射飞石多与被爆岩体中存在着软弱结构面及爆生裂隙有关,由于炸药在岩体中爆炸产生的高压、高速气体在遇到裂隙、断层、节理、岩缝等软弱结构面时,产生突然卸载,爆生气体携带由于爆轰波遇软弱结构面反射产生层裂效应而破碎的岩块及软弱结构面中本身存在的岩块高速地抛射而形成；而抛掷飞石则主要与由于抵抗线过小或过量装药而产生的大量爆炸剩余能量有关。具体来讲,爆破飞石产生的原因主要有：

(1)由于岩体结构的不均匀性，会导致最小抵抗线的大小、方向发生变化，出现爆破飞石；在断层、裂缝、层理面,软弱夹层等薄弱面，受爆轰产生的气体集中冲击作用也会产生飞石。

(2)在钻孔作业中,由于受地质构造、钻孔机械影响,有时成孔孔径比设计大出许多。在装药过程中又装入过多炸药,势必使得该孔的最小抵抗线相对减小,该炮孔位置必然会出现飞石。

(3)由于对岩石的物体力学性质不了解,采用的炸药单耗过大,岩石破碎后剩余的爆炸能量还很大，这些剩余的爆炸能量将会继续作功而使已破碎的岩块高速运动形成飞石。

(4)前排孔的自由面有凹进现象而装药时又没引起注意,这样爆炸能量在凹陷处的有效作用时间过短，大量剩余爆炸能量就会将凹陷处已破碎的岩块作抛掷运动而形成飞石。

(5)填塞长度偏小、填塞质量不好或水孔的填塞材料不符合要求,容易沿炮孔方向产生飞石。

(6)起爆顺序安排不合理,造成后响炮孔抵抗线过大,也会产生飞石。

针对爆破飞石产生的原因，本工程在施工中采取如下措施来控制爆破飞石：

（1）安排有丰富理论知识和实践经验且工作认真负责的爆破技术人员全程指导爆破施工,确保爆破施工的每道工序都受控,避免人为误操作而引起的爆破飞石。

（2）每次布孔前先对被爆岩体的岩体结构、岩石特性作进一步了解,对自由面进行仔细考察,然后确定合理的弱松动爆破炸药单耗,再根据炸药单耗确定合理的孔网参数进行布孔。

（3）详细了解炮孔钻进过程反馈的信息,对有弱面穿过的炮孔,其装药结构和装药量要作出合理的调整。

（4）确保填塞质量。对水孔全部用0～5m石仔作填塞材料。

（5）合理安排起爆顺序。本工程全部采用单孔接力起爆网络,这对起爆顺序起到了有效控制。

（6）加强孔口平面覆盖防护。

3、基坑边界及边坡稳定性控制

本工程边坡为直立边坡,为防止边坡超挖和欠挖,有效控制边坡的稳定性,我们在基坑边界上先钻一排预裂孔进行预裂爆破,然后再进行基坑主爆区的爆破。

由于预裂爆破后在主爆区和保留岩体之间形成了一道有一定宽度的贯穿裂缝,在主体爆破时,爆破地震波向保留岩体传播时就会受阻,同时，预裂缝可以阻断向保留岩体发展的裂缝，从而起到减弱主体爆破对保留岩体的破坏。

预裂爆破采用密集炮孔和不耦合装药,它本身不会对保留岩体的稳定性产生影响。预裂爆破的成缝原理是在炮孔内装入适量的炸药,炸药爆炸产生的爆炸应力波由炮孔向四周传播,在孔壁及炮孔连线方向首先出现裂缝,随后在爆炸气体作用下,使原裂缝延伸扩大,最后形成平整的开裂面。

由于本基坑边坡为直立边坡,受钻孔条件影响,不同的开挖台阶,预裂炮孔的布置位置是不同的。图四为第一开挖台阶的炮孔布置示意图,图五为第二及以下开挖台阶的预裂炮孔布置示意图。

边坡预裂爆破的起爆方式理论上讲应采用齐发起爆，但由于要控制爆破振动，本工程采用3个炮孔为一组齐发起爆,组与组之间延时110ms。爆破后成缝效果基本没有影响。基坑边爆破效果参见下组照片。

4、基坑底板标高的控制

由于本工程基坑底板为伐板基础,基坑底标高控制要求较高,允许超挖深度仅20cm。具体控制措施如下：

(1)在基坑最后一层爆破时,适当调整孔网参数,即易爆岩体地段采用2m×2m的孔网参数，难爆岩体地段采用2m×1.8m的孔网参数,以减少爆后根底,确保爆后底板平整。

(2)严格控制炮孔深度,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孔径的深孔台阶爆破方法施工,历时240天,施爆145次,完成爆破方量15万m³,比计划工期提前60天。爆破施工过程中,既未发生一起爆破飞石事故,又未因爆破振动对周围建筑物和基坑边坡产生任何不利影响,爆后基坑边坡和底板基本平整,基坑底板超深95%在控制范围内。

摘自《2016年学术与技术交流论文集》