浅谈特殊敏感环境大规模深孔控制爆破施工工法.docx

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浅谈特殊敏感环境大规模深孔控制爆破施工工法

特殊敏感环境大规模深孔控制爆破施工工法

随着我国城市建设的飞速发展，爆破在市镇建设、交通工程等诸多领域的应用也越来越多，且所处的施工环境也越来越复杂，对爆破安全控制技术要求也越来越高，因此岩石控制爆破技术得到了重视和发展。

在爆破工程中应用检测新技术及其他有利于安全作业的新工艺、新技术、新器材，实现配套推广，不断地提高了爆破施工作业的信息化和智能化水平。

我单位在贵阳市龙洞堡机场扩建工程项目地下车库深基坑爆破开挖工程中，采用了大规模、高效率的爆破开挖技术以及监测信息化技术，其爆破效果得到了业主、贵州省、贵阳市各级领导及社会各界的广泛好评，取得了令人满意的爆破效果。

为今后类似特殊敏感环境下大规模深孔控制爆破可提供参考，经总结形成“特殊敏感环境大规模深孔控制爆破施工工法”。

2工法特点

2.1爆破地理位置特殊敏感，规模大，施工安全，工效高。

2.2数码电子雷管起爆系统的应用容易精确的控制爆破延迟时间，操作轻便，爆破精度和震动也能得到有效控制。

2.3TC-4850N无线网络测振系统的应用能对振动现场进行长期监测，为控制爆破震动提供有效的数据，操作轻便，节约了网络连接时间，减少人力。

特别适用于测试环境复杂、复线施工等需要长期监测爆破振动的项目

2.3综合抑尘措施有效的控制了粉尘及噪音的污染，对环保要求高，居民密集的地区控制污染效果好。

2.4采用中深孔控制爆破、浅眼谨慎控制爆破与机械破碎相结合的综合施工方法利用了各种施工方法的优点，对于敏感环境下大规模的爆破施工，有利于加快施工进度，减少人力、物力的投入，降低了成本。

3适用范围

本工法适用于各种特殊敏感环境下大规模深孔控制爆破。

工法中确定的延时参数适用于灰岩地段，其他地段的延时参数需爆破试验确定。

4工艺原理

特殊敏感环境大规模深孔控制爆破法是通过新型起爆网络综合各种技术措施在不产生振动危害的前提下高效地完成复杂环境下的爆破施工。

首先结合国内外现有的一些类似控制标准，通过一些试验和理论分析，提出对有争议的结构、设施的合理振动控制标准；然后通过建立的无线远程振动监测系统，远程实时监控爆破振动数据，及时调整爆破施工参数，通过分区段拉槽创造临空面，运用电子雷管平峰微震精细控制爆破施工工艺逐孔起爆和精确延时等方式降低爆破振动；最后通过采取综合的措施对爆破粉尘进行控制，减小对周边环境的污染，以达到在特殊敏感环境下大规模深孔控制爆破的目的。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程，见5.1工艺流程图。

5.1工艺流程图

5.2设计施工要点

5.2.1爆破设计

距离建筑物较远且满足振动安全要求的地段，采用潜孔钻一次钻孔到底板标高的深孔爆破。

深孔爆破前，采用浅孔爆破拉出一条4米宽的槽，为深孔爆破创造临空面和提供岩石破碎后的碎胀空间；离在建的新航站楼高架桥和房屋较近区域采取分层台阶法的深孔爆破。

1中深孔谨慎控制爆破设计

（1）单位耗药量（单位体积用药系数）q

根据经验和现场的实际情况，q取0.3～0.4kg/m3，在计算药量时，必须通过对岩石进行1～2次试爆，以试爆结果确定合理的控制爆破单位体积耗药量q值。

（2）台阶高度H

根据本工程的特点，选择台阶高度H=7～9m，以一次爆破至车库底板为宜。

选择H＝7m进行示例计算，其他台阶高度时据实计算。

（3）实际抵抗线W

本次爆破设计选择的潜孔钻钻孔直径为60mm＜d＜80mm，W=（0.3～0.4）H=2.1～2.8m；取W=2.2m。

（4）炮眼间距a。

a=1.3W=2.86m，取a=2.9m。

（5）炮孔超钻h1

h1=0.25W=0.55m；取h1=0.5m。

（6）炮孔深度L

采取垂直钻孔，L=H+h1=7.5m

（7）堵塞长度h0

h0≥W，取h0=2.5m。

（8）单孔装药量Q

公式：

Q=qaWH，

式中，q为单位耗药量（kg/m3），取q=0.3kg/m3。

Q=qaWH=13.4kg

（9）布孔方式：

按梅花形布孔。

车库与轻轨隧道开挖炮孔布置图见图5.2.1-1。

图5.2.1-1车库与轻轨隧道开挖炮孔布置断面示意图

2浅眼谨慎控制爆破设计

（1）单位耗药量（单位用药量系数）q２

根据经验和现场的实际情况，q２取0.25～0.45Kg/m3，最终通过进行1～2次试爆而确定合理的系数q２值。

（2）最小抵抗线W

最小抵抗线W根据所需控制飞石方向而定。

取W=1.8～1.0（m）

（3）孔距a和排距b

坚硬岩石孔距a=（0.7～0.9）W（m）

排距b=（0.85～1.0）a（m）

（4）钻孔深度H

钻孔深度决定装药位置和进度要求，一般取2.0～3.0m，可根据现场实际情况作调整。

（5）布孔方式

布孔按梅花形布孔，见示意图5.2.1-2。

在施工中，可根据实际地形变化情况，作适当调整。

单层炮孔布置断面示意图图见图5.2.1-3。

图5.2.1-2炮孔平面布置图图5.2.1-3单层炮孔布置断面示意图

（6）浅眼爆破单孔装药量Q的计算

公式：

Q=KaHW（Kg）或Q=KabH（Kg）

前式适用有侧向临空面的炮孔药量计算，后式适用于多排孔后面各排炮孔的药量计算。

下面用列表法计算几个炮孔的炸药量（表5.2.1-1）。

表5.2.1-1浅孔爆破装药参数

孔深（h）

（m）

孔距（a）

（m）

最小抵抗线W

或炮孔排距b

单位耗药量K

（Kg/m3）

单孔装药量

（Kg）

1.2

1.0

W=0.8

0.25

0.240

1.5

1.0

W=1.0

0.30

0.450（分段装药）

1.7

1.0

W=1.0

0.30

0.510（分段装药）

2.0

1.2

W=1.0

0.30

0.720（分段装药）

3爆破网络设计

在拉槽区、离建筑物较近的区域采用电子雷管平峰微震精细控制爆破施工工艺，工艺流程图见图5.2.1-4。

主要采用逐孔起爆技术，然后通过优化、调整前后爆孔之间的延时时间间隔，使波相干涉形成平峰效应，基本消除了延时不当导致震动波的叠加现象，从而大幅降低了爆破的震动速度，从而减小了爆破对周边建筑物的影响。

通过理论和试验分析，确定了中深孔台阶爆破最佳的电子雷管起爆时差，孔间延时在17ms，排间延时在120ms时，可以达到平峰减振的爆破效果，且爆破效果良好。

在离建筑物较远的区域采用非电毫秒雷管延期爆破技术，通过电子雷管确定的起爆时差，确定毫秒雷管起爆段位布置，使非电毫秒雷管爆破达到减震效果。

图5.2.1-4电子雷管平峰微震精细控制爆破施工工艺流程图

5.2.2钻孔操作

1钻孔施工工艺流程图见图5.2.2-1

图5.2.2-1钻孔施工工艺流程图

2施工准备：

指作业人员、机具等按时到位，达到开工条件。

3场地清理：

根据平场施工设计要求，首先对场地现存在的松石或表土层进行清除，将岩石裸露，达到能够钻孔爆破的条件后，方可进行钻孔爆破。

4钻眼布点：

钻孔前，根据爆破设计参数用红油漆按设计炮眼间距和布孔方式将孔位标示出来，便于施钻人员施工。

5钻机就位：

浅眼控制爆破采用手持风钻；中深孔控制爆破使用履带式液压凿岩台车，可自行移动施工。

6钻眼、验孔及终孔：

手持风钻和钻机均在风力作用下钻进成孔，利用钻杆钻进长度确定孔深，孔深满足要求后即可终孔。

5.2.3装药及爆破

1装药及爆破施工工艺流程见图5.2.3-1

图5.2.3-1装药及爆破施工工艺流程图

2清孔：

在高压风的作用下利用吹枪将孔内的细渣吹出孔外，便于炸药的填塞。

3炸材准备：

为规范炸材的使用，每次爆破前均由专业人员将计划炸材用量运至爆破点。

4装药：

相对于硝铵炸药易受潮而言，炸药采用乳化炸药。

浅眼控制爆破炮孔和离建筑物稍远的中深孔控制爆破炮孔装药采用连续柱装药结构形式；距离建筑物较近的中深孔控制爆破炮孔采用分集间断柱装药结构形式。

主爆炮孔按反向连续装药结构,如单孔装药量大于允许最大单响药量时，采用间断装药且孔内微差的装药结构。

5堵孔：

中深孔控制爆破堵塞采用钻孔碴回填，当回填到孔口段时，采用软粘泥进行封口，孔口段必须保留50cm深的空孔段，采取注水回填，其目的是起到爆破防尘降噪作用；浅眼爆破炮孔较深时，堵料采用粘泥或软泥，要求不能过稀，可搓成条即可，也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实即可。

6网络连接及检查：

根据脚线编号，将各炮孔的脚线通过起爆线联为一体，然后起爆线与起爆器连接。

7网络检查及延时设置：

电子数码雷管起爆网络在段位较少时，可通过起爆器设置各区域、各段位的起爆延时时间；段位多时，通过便携式电脑设置各段位之间起爆延时时间。

非电毫秒雷管起爆网络通过毫秒雷管段位差控制起爆延时时间。

8起爆：

安全警戒后，通过输入密码激活起爆器，人工发出“起爆”的语音，起爆器接通直流电源，开始爆破。

5.2.4起爆时差调试与定值

1爆破监测：

正式爆破前，于离建筑物较远的地方选择了一块区域进行了多次试爆，并参照需保护建筑物或设备仪器与爆点之间的距离选点布设TC-4850N无线网络测振仪，通过测振仪对其震速进行监测分析，调整爆破延时时间，使测点震速控制在要求范围内。

除了试验测试外，在施工过程中在信号塔、候机楼、信息楼等重要设施设置了固定测点进行了长期监控。

2延时时间的确定：

除延时时间外在相同参数的情况下，通过对试爆后的监控量测数据统计分析，确定了中深孔台阶爆破最佳的电子雷管起爆时差，孔间延时在17ms，排间延时在120ms时，可以达到平峰减振的爆破效果。

5.2.5劳动力配置见表5.2.5-1

表5.2.5-1劳动力配置表

工种

消耗量

（工日/m3）

工作内容

备注

爆破工及配合工

0.030

爆破装药、堵塞、联线、领药等

风钻工

0.083

钻孔、防护

空压机司机

0.026

开空压机

材料保管员

0.027

保管、发放火工品

警戒人员

0.028

爆破警戒

电工

0.006

施工照明检查

爆破电线检查

焊工

0.007

切割混凝土钢筋

配合清碴工人

0.020

配合清理碴上车

6材料与设备

6.1主要材料配置见表6.1

表6.1主要材料配置表

名称

单位

消耗量

备注

脚手架

m/m3

0.278

竹跳板

m2/m3

0.111

2.0-3.0m/块长

橡胶帘或麻袋、钢网

m2/m3

各0.389

防护用

铁丝

kg/m3

0.055

搭防护架用

炸药

kg/m3

0.300

φ32㎜铵油炸药、乳化炸药

非电毫秒延期雷管

发/m3

0.611

1、2、13、15段，包括网络雷管

导爆索

m/m3

0.277

水压爆破用（塑料外皮型）

电雷管

发/m3

0.006

起爆与二次解炮

电工胶布

卷

0.055

6.2主要设备配置见表6.2

表6.2主要设备配置量表

设备名称

单位

消耗量

用途

备注

空压机12m3/min

台班/m3

0.006

钻孔、剔凿砼

小型空压机

台班/m3

0.023

钻孔

简易潜孔钻机

台班/m3

0.002

钻孔

风钻（YT28、7655）

台班/m3

0.027

钻孔

风管

m/m3

0.077

钻孔

炮钎带钻头

m/m3

0.025

钻孔

水管

m/m3

0.077

钻孔

风镐

台班/m3

0.005

剔凿砼

乙炔、氧气

m3/m3

0.004

割除混泥土内钢筋

挖掘机

台班/m3

0.004

挖碴

带破碎锤

自卸汽车

台班/m3

0.008

运碴

根据弃碴运距而定

7质量控制

7.1钻孔精度是确保爆破成功的关键，要求必须做到“准、直、齐”，钻孔深度允许误差为-2cm～+4cm，开孔中心允许误差φ≯5cm；

7.2浅眼、中深孔爆破法药包必须按照设计进行安装，装药量偏差控制在±5%以内；

7.3爆破个别飞石距离台阶爆破飞石方向控制在130m，反方向控制在50m。

8安全措施

8.1爆破安全一般规定

8.1.1爆破施工安全及爆破物品管理严格遵守国家标准GB6722-2003《爆破安全规程》和《民用爆炸物品安全管理条例》的规定，杜绝违章指挥、违章作业，确保拆除爆破全过程施工安全。

8.1.2对现场爆破施工人员及管理人员进行安全教育，提高全员安全意识。

8.1.3从事爆破作业的人员一律持证上岗，装药必须由爆破熟练的爆破员担任。

8.1.4做好爆破警戒工作，爆破期间严禁无关人员入场。

8.2安全技术措施

爆前，充分掌握地形地质情况，视防护对象的相对位置及爆破材料特性参数等基本资料，合理确定爆破参数、装药结构、起爆顺序，并做到精心施工，使飞石控制在安全范围内。

8.2.1根据开挖面和被保护物的相对位置关系，合理选择临空面和抵抗线大小，使被保护对象避开飞石主方向，从而最大限度地使被保护对象免受飞石危害。

8.2.2严格控制炸药单耗和装药结构。

爆破时对炮孔的岩石特性、节理裂隙要进行细致的踏勘，对孔网参数、装药结构及单耗都要进行认真计算和调整，以达到控制飞石的目的。

8.2.3确保良好的填塞质量。

要选择好的填塞材料、保证有效的堵塞长度。

8.2.4选择强度高、质量大、韧性好的胶帘覆盖孔口，并用铁丝进行锁扣，形成整体覆盖，然后采取土袋加压覆盖的方式防飞石。

（a）（b）

图5.13孔口覆盖防护示意图

8.2.5搭设防护排架。

在最上一层开挖时，对于环境极端恶劣的地方，可以采用搭设防护排架的方式，在爆区与被保护物两者之间搭设防护排架，遮挡飞石。

排架的材料、长度、高度、埋入土或石深度根据爆破段实地情况确定。

9环保措施

9.1粉尘控制措施

9.1.1钻孔设备选用履带式液压凿岩台车，它集动力、凿岩、行走、排渣和集尘等设备于一体，能有效的控制钻孔时的粉尘扩散。

如图9.1所示。

9.1.2爆破区域在爆前和爆后要洒水浇湿，防止粉尘的扩散。

施工便道定期进行洒水，做到文明、环保施工。

9.1.3采用水封爆破降尘，即深孔爆破堵塞时，孔口留50cm，用水回填，孔口用水袋封口，封堵结构示意图如图9.2所示。

图9.1集尘式液压潜孔钻图9.2水封法装药结构示意图

9.2噪音防治措施

9.2.1噪音大的设备，如发电机、空压机等要加装吸音减振设施，减少噪音并使噪音控制在85分贝以下。

9.2.2保证良好的堵塞，地面的接力起爆雷管，要用砂土进行覆盖，避免出现直接裸露在空气中的爆破。

9.2.3采用水封法爆破，水袋中的水还可有效地降低进入空气中的爆炸冲击波强度，使其在近距离内衰减为声波，起到消音作用。

10效益分析

10.1经济效益

根据不同部位分别采用水压、浅眼、中深孔爆破进行爆破拆除，在炮孔设置方面取得了很好的效果，大大减少炮孔设置数量，加快施工进度，减少劳动力配置，缩短工期，节约了施工管理成本。

该工法在西南环线二期工程中成功运用，加快了施工进度，比常规拆除方法提前工期约1.5个月，节约成本共计64.65万元。

具体如下所示：

10.1.1水压爆破方法节省（钻眼数量少2800个眼）9.32万元

10.1.2中深孔爆破（与浅眼）12.83万元

10.1.3工期提前节约42.5万元

10.2社会效益

10.2.1与常规方法相比较，浅眼、中深孔、水压爆破相结合的爆破方法拆除单孔箱型拱桥，拱顶段落采用水压爆破，在爆破时，水压爆破的水体，对爆破产生的粉尘直接润湿，起到较好的防尘作用,环保效益明显。

10.2.2沙冲大桥爆破时，贵阳市安监站、市质监站、贵阳市南明区公安局、贵阳市南明区供电局、贵阳西南环线二期建设指挥部等单位参加，整个爆破过程受到了贵州省电视台、贵阳电视台及贵阳市多家媒体的报道和转载；贵阳市副市长袁州同志、市政府副市长帅文同志、西南环线二期指挥部副指挥长张翔来工地调研，对沙冲桥能如此快速地完成沙冲大桥爆破拆除施工给予了高度赞扬和肯定。

11应用实例

11.1工程简介

原沙冲大桥位于凤凰山与金属回收公司之间，是一座箱型拱拱桥。

全桥长160米，拱跨度100米，桥宽9.5米，拱部横向为7个箱室，顺桥向为5个箱室，为预制安装箱型拱。

该大桥靠凤凰山一侧建筑物距离爆破点200米以外，靠金属回收公司一侧桥台周边建筑密集，临近建筑物最近的位置仅20米。

采用爆破一次性拆除技术难度较大。

11.2施工情况

2010年4月底开始，项目部按照批准的爆破拆除方案进行施工，2010年6月1日，成功地进行了原沙冲大桥爆破拆除。

其爆破效果得到了贵州省、贵阳市多方媒体的广泛报道及社会各界的广泛好评，取得了令人满意的爆破效果。

通过科技查新，该爆破拆除单箱梁拱桥施工技术在贵州省上述首列，其技术国内领先。

11.3爆破监控

11.3.1震动速度：

起爆前，项目部在距建筑物最近的地方布置了3台震动速度监控仪，对爆破产生的震动进行监控，爆破完成后，监控仪接收到的震动速度分别为1.87cm/s、1.93cm/s、1.98cm/s。

从监控的的数据显示，爆破震动速度小于设计值2.5m/s。

11.3.2爆破飞石距离：

实际最大距离测量70m，小于设计值80m。