大孔径浅台阶控制爆破在重庆地区的应用.pdf

第 32 卷 第 1 期 2015 年 3 月 爆 破 BLASTING Vol. 32 No. 1  Mar. 2015 doi 10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2015. 01. 012 大孔径浅台阶控制爆破在重庆地区的应用 纪 旭 1， 汪 龙2 （1. 安徽理工大学 化学工程学院， 淮南 232001； 2. 重庆市爆破工程建设有限责任公司， 重庆 400020） 摘 要 重庆地区山多坡缓、 临近建 （构） 筑物多， 为了在邻近城市主城区、 城镇聚集区安全高效的进行土 石方开挖作业， 结合重庆地区的地形、 地质条件， 经过理论分析和现场试验， 提出了一种钻孔直径  80 90 mm、 钻孔深度 3 m、 孔网参数为 3 m X2. 5 m、 以挖机钻为核心施工机具的大孔径浅台阶控制爆破的施工 方案。该方法在重庆地区得到了良好的推广和应用， 取得了良好的经济效益和社会效益， 可广泛应用于各种 城镇石方控制爆破、 基坑及深基坑开挖和大型土石方开挖等。 关键词 大孔径浅台阶；挖机钻；钻孔智能化 中图分类号 TD235. 1 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X （2015） 01 -0057 -04 Application of Controlled Blasting with Large Diameter and Shallow Bench in Chongqing Area JI Xu1， WANG Long2 （1. Department of Chemical Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China； 2. Chongqing Blasting Engineering Construction Co Ltd， Chongqing 400020， China） Abstract In order to deal with the mountain slope condition in Chongqing area， a safe and efficient rock excava- tion by blasting technology was put forward. Combined with the terrain and geological conditions of Chongqing area and theoretical exploration and field test， an optimal blasting parameter was designed as borehole diameter  80 90 mm， drilling depth 3 m， holes parameter 3 m X 2. 5 m. In addition， the large aperture shallow and bench controlled blasting were also applied. Finally， good result was obtained， which could be widely used in urban rock controlled blasting， deep excavation and earthwork excavation. Key words large diameter shallow bench；digging machine；drilling intelligent 收稿日期 2014 -12 -26 作者简介 纪 旭 （1979 - ） ， 男， 讲师、 工学学士， 从事爆破器材理论 研究和工程应用，（E-mail） 729854699 qq. com。 通讯作者 汪 龙 （1982 - ） ， 男， 工程师、 工学学士， 主要从事爆破器 材研究和爆破设计施工、 安全监理和安全评估，（E-mail） 52141532 qq. com。 项目基金 安徽省优秀青年人才基金项目 （编号 2010SQRL057ZD） 重庆地区是典型的山多河多地区， 城市依山而 建， 地形状态以山地、 丘陵为主， 在基础设施建设施 工时， 不可避免的要涉及到土石方开挖， 而爆破作为 土石方开挖不可或缺的手段， 日益发挥着越来越重 要的作用。 重庆地区的爆破开挖多在城镇地区或毗邻城镇 较近的郊外地区实施， 这给爆破施工带来很大的难 度， 必须严格控制好爆破地震效应、 飞散物、 冲击波、 噪声、 烟尘等有害效应。 通常在城镇地区或毗邻城镇较近的郊外地区多 采用城镇石方浅孔控制爆破进行爆破开挖， 但城镇 石方浅孔控制爆破采用手动凿岩机人工钻孔、 台阶 高度浅、 每次方量小、 工期长、 效率低， 无法满足日益 加速的城市建设要求； 而采用中深孔爆破， 又很难对 其产生的爆破地震效应、 飞散物、 噪声、 烟尘等有害 效应进行有效的控制， 且施工成本高， 难以适应目前 单价较低、 利润低薄的爆破市场 ［1］。 根据重庆地区的地质条件， 经过多年理论摸索 和现场试验， 成功总结了大孔径浅台阶控制爆破的 施工经验， 并在重庆地区得到了良好的推广和应用， 取得了良好的经济效益和社会效益。 1 大孔径浅台阶控制爆破特点 大孔 径 浅 台 阶 控 制 爆 破 是 一 种 孔 径 D ≥ 75 mm、 炮孔深度 L≤5 m 的， 介于城镇石方浅孔控 制爆破和中深孔爆破之间的一种爆破方式， 它集成 了城镇石方浅孔控制爆破和中深孔爆破的优点， 具 有良好的高效性和适应性。 1. 1 优越性 采用大孔径浅台阶控制爆破开挖方式进行施工 与峒室大爆破相比， 大孔径浅台阶控制爆破能更好 的控制装药量和爆破有害效应； 与中深孔爆破相比， 大孔径浅台阶具有较好的适用性， 能适用各种地形 条件； 与浅孔爆破相比， 具有效率高、 工期短， 适用于 郊外、 野外作业和城镇石方开挖。 1. 2 技术特点 大孔径浅台阶控制爆破有效解决了中深孔爆破 产生的根底、 大块率以及单耗较高、 爆破地震效应影 响大的问题， 也解决了城镇石方浅孔控制爆破效率 低、 易产生飞石、 单耗高的难题。 对中深孔爆破而言， 中深孔爆破单耗一般在 0. 35 0. 45 kg/ m3， 比大孔径浅台阶控制爆破单耗 要高 ［2］； 同时， 易产生根底、 大块。由于中深孔爆破 单孔装药量和单响装药量大， 产生的爆破地震效应 很难从本质上进行控制， 因此， 公安机关在进行中深 孔爆破方案的行政审批时， 极为慎重， 在邻近城市、 城镇聚集区时， 一般很少采用 ［3］。 对于城镇石方浅孔控制爆破而言， 采用小型风 动凿岩机、 人工钻孔的方式， 效率低； 同时， 浅孔爆破 易产生飞石。在重庆地区， 城镇石方浅孔控制爆破 方式一般仅用于临近建 （构） 筑物、 重要设施设备的 爆破， 大规模土石方开挖项目很少采用， 逐渐被大孔 径浅台阶控制爆破和中深孔爆破所取代 ［4］。 1. 3 施工特点 大孔径浅台阶控制爆破的主要施工特点和核心 是挖机钻的钻孔施工。 挖机钻是一种采用挖机改造而成的钻孔设备， 采用小型挖掘机为平台， 搭载空压机和冲击器 （钻 头） 和钻杆， 采用挖机的液压系统和空压机的风动 气压系统联合作业， 使钻机在岩石上打孔的速度遇 硬则慢， 遇软则快， 实现液压钻孔软着陆， 实现钻孔 智能化， 减少机械变速的故障率， 钻孔效率高， 在重 庆地区得到了广泛的应用。 2 挖机钻的主要特点 （1） 速度快 采用液压凿岩机， 充分提高打孔效 率， 在硬度为 7. 6 度的岩石上面打孔速度能达到 1 m/ min， 是风动设备的 8 10 倍。 （2） 灵活性 挖机钻机充分的结合了挖机的行走 方便和钻机的打孔速度等优势， 可以适合于复杂工况 的打孔作业， 由于挖机钻不用去小臂， 所以既能够保 持挖机功能， 能够快速转换挖机和钻机， 又能够利用 挖机臂调整不同角度的打孔， 增加打孔的灵活性。 （3） 操作简单 造作板放在挖机驾驶室内， 挖机 手经过简单培训之后即可操作， 无需专业人员。 （4） 能耗低 挖改液压凿岩机能耗仅是同类型 风动设备的三分之一。 （5） 整体性好 挖改液压凿岩机打孔排渣均使 用挖机液压系统， 钻机， 排渣用空压机均安装在挖机 上面， 移动方便。 （6） 成本低 通过挖机改造使挖机具备凿岩台 车所拥有的打孔功能并且不影响挖机本身的功能， 而且由于挖机的爬坡性能、 打孔角度调整等都更优 于凿岩台车所以更灵活。而价格仅是液压凿岩台车 的 1/10， 甚至低于风动凿岩台车。 （7） 适用性强 多种凿岩机组合适应不同的打 孔需求， 目前重庆市场上有液压凿岩机、 挖改潜孔 钻、 挖改切削钻等三大类型挖机改造， 可适合不同地 质环境的打孔需求。 3 工程实例及爆破参数设计 工程周边既有建筑较多， 开挖区与场地东南侧 在建重庆市工商联大厦及民营经济总部大楼间距不 超过 10. 00 m， 与场地西南侧金砂水岸最近间距约 24. 00 m， 与北侧重庆工商大学鹅石堡山住宿楼及学 生宿舍楼间距约 10. 00 m。 3. 1 技术要求 （1） 鉴于工程东南侧距离在建重庆市工商联大 厦及民营经济总部大楼间距不超过 10. 00 m， 距离 非常近， 在其基础施工完成后， 并先对四周基坑边坡 进行治理再进行基础开挖。 （2） 在距离人防洞室两侧 5 m 及人防洞室覆盖 层范围内采用非爆破方式 （机械方式） 进行开挖， 并 在爆破施工前， 在距离周边建筑物侧的施工边线处 和距离人防洞室两侧各 5 m 处开挖宽 2 m、 深度为 85爆 破 2015 年 3 月 临近爆区炮孔深度 1. 5 倍的减振沟。 （3） 距离东南侧在建重庆市工商联大厦及民营 经济总部大楼、 西南侧金砂水岸、 北侧重庆工商大学 鹅石堡山住宿楼及学生宿舍楼等建筑物 50 m 范围 内、 距离人防洞室 5 50 m 范围内内宜采用先采用 城镇石方浅孔控制爆破进行开挖； 其他区域可采用 大孔径浅台阶控制爆破进行开挖， 以满足安全和工 期要求。 （4） 为不影响周边建筑物、 学校的正常上课及 周边建筑工地的正常施工， 爆破施工时， 必须严格控 制爆破振动、 飞石、 噪声等有害效应 ［5］， 宜采用分段 微差爆破， 爆破延期时间取 50 75 ms。 3. 2 爆破参数设计 大孔径浅台阶控制爆破要取得良好的爆破效 果， 必须根据工地爆区及周边环境、 现场实际情况和 投入的钻孔设备等情况。合理的确定孔网参数、 布 孔方式、 钻孔深度、 装药结构、 堵塞长度、 起爆网路和 炸药单耗等参数 ［6-8］。见表 1。 表 1 爆破参数表 Table 1 Blasting parameters 序号 梯段高度 H/ m 孔径 / mm 孔深 L/ m 最小抵抗线 W/ m 孔间距 a/ m 孔排距 b/ m 单耗/ kg 装药量 Q/ kg 填塞长 度/ m 岩石性质 13. 0803. 32. 03. 02. 50. 164. 02. 2页岩 23. 0803. 32. 03. 02. 00. 275. 42. 0砂岩 3. 3 爆破安全校核 （1） 爆破地震效应安全校核 依据 GB67222003 爆破安全规程 确定安全 距离 ［9］， 公式为 Qmax R3 v k 3 α 式中 v 为安全震速， 取不大于 1. 0 cm/ s； Qmax为单响 最大药量， kg。 根据本工程现实情况， 取相关系数 K、 α 分别取 200、 1. 6。经计算 10 m 处为 0. 04 kg、 20 m 处为 0. 39 kg、 30 m 处为 1. 3 kg、 40 m 处为 3. 1 kg、 50 m 处为 6 kg。 由于爆破施工区域距离被保护体 （人防洞室） 最小距离为 5 m， 采取开挖减振沟等减震措施后， 根 据以上计算结果， 在 5 30 m 范围内， 城镇浅孔控制 爆破单孔单爆； 在 30 50 m 范围内， 最大单响药量 取 1. 3 kg， 城镇浅孔控制爆破一次起爆 2 3 个炮 孔； 在 50 100 m 范围内， 最大单响药量取 6 kg， 大 孔径浅台阶爆破一次起爆 1 个炮孔。 （2） 飞石安全距离 整个爆破施工区域实行重型覆盖全覆盖， 确保 了爆破飞石安全距离控制在 10 m 范围 ［10］， 飞石安 全警戒距离取 50 m。 4 总结 大孔径浅台阶控制爆破作为重庆地区一种新型 爆破方式， 有效解决了重庆地区山多坡缓、 地形、 地 质条件复杂、 城市主城区、 城镇聚集区及郊区等地区 的城镇石方的高效、 安全开挖难题， 为加速重庆地区 城镇化建设、 基础设施建设和房地产开发起到了助 推剂的作用， 值得大力推广和应用。 参考文献 （References） ［1］ 汪小艳， 汪 龙. 复杂环境下深基坑控制爆破 ［J］ . 重 庆建筑， 2013 （8） 56-58. ［1］ WANG Xiao-yan， WANG Long. 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