复杂环境下楼房深基坑岩石控制爆破安全技术.pdf

第3 3 卷第2 期 2 0 1 6 年6 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．3 3N o ．2 J u n ．2 0 1 6 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 6 ．0 2 ．0 1 6 复杂环境下楼房深基坑岩石控制爆破安全技术术 李洪伟1 ，邓军1 ，颜事龙1 ，郭子如1 ，柴修伟2 1 ．安徽理工大学化学工程学院，淮南2 3 2 0 0 1 ；2 ．武汉工程大学资源与土木工程学院，武汉4 3 0 0 7 3 摘要为提高爆破施工安全，严格控制爆破振动和飞石，设计了某小区楼房深基坑岩石控制爆破方案，对比 三种爆破方案，优选了其中一种方案。在施工过程中采用中深孔微差控制爆破，辅以浅孔施工；使用分段分区 分台阶的爆破方法，其中控制爆破I 区、Ⅱ区、Ⅲ区钻孔深度分别为2 ．5m 、3m 、3 ．5m ，并于施工前进行爆破振动 计算和施工过程中进行爆破振动的监测，监测区最大振动速度2 ．0 5c m ／s ，最小振动速度1 ．1 6c m ／s ，并根据测 试结果对台阶高度、孔网参数和起爆规模进行调整。爆破施工结果表明爆破网路参数安全可靠，爆破振动 在安全允许范围内，无爆破飞石产生，提高了炸药能量利用率并改善了爆破效果，确保了爆破施工的安全。 关键词 深基坑爆破开挖；控制爆破；孔网参数；爆破振动 中图分类号T D 2 3 5 ．3文献标识码 A 文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 6 0 2 0 0 8 3 0 4 S a f e t yT e c h n o l o g yo fC o n t r o l l e dB l a s t i n gi nD e e pF o u n d a t i o n P i tu n d e rC o m p l i c a t e dS u r r o u n d i n g s L IH o n g ．w e i l ，D E N GJ u n l ，Y A NS h i l o n 9 1 ，G U OZ i ．r M l ，C H A IX i u ．w e i 2 1 ．S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，A n h u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， H u a i n a n2 3 2 0 0 1 ，C h i n a ；2 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dC i v i lE n g i n e e r i n g ，W u h a nI n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 3 ，C h i n a A b s t r a c t T oi m p r o v et h eb l a s t i n gc o n s t r u c t i o ns a f e t ya n dt os t r i c t l yc o n t r o lt h eb l a s t i n gv i b r a t i o na n df l y i n g r o c k ，t h ec o n t r o l l e db l a s t i n gs c h e m eo fd e e pf o u n d a t i o np i tr o c kn e a rr e s i d e n t i a lb u i l d i n gw a sd e s i g n e d ．B yc o m p a r i n g w i t ht h r e eb l a s t i n gs c h e m e s ，t h ed e e ph o l eb l a s t i n gs c h e m ew a sc h o s e ni nt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s sw i t hs h a l l o wh o l e b l a s t i n g ，a n dt h eb l a s t i n ga r e aw a sd i v i d e dt od i f f e r e n tp a r t i t i o n sa n db e n c h e s ，a n dt h ed r i l l i n gd e p t ho fd i f f e r e n ta r e a I ，1 Ia n d Ⅲw e r ed e s i g n e da s2 ．5m ，3ma n d3 ．5mr e s p e c t i v e l y ．T h ec a l c u l a t i o nb e f o r ec o n s t r u c t i o na n dt h em o n i t o r i n go fb l a s t i n gv i b r a t i o nw a sc a r r i e do u t ．T h er e s u l ts h o w st h em a x i m u mv i b r a t i o nv e l o c i t yw a s2 ．0 5c m ／s ，a n d t h em i n i m u mv i b r a t i o nv e l o c i t yw a s1 ．1 6c m ／s ，t h e r e f o r et h eb e n c hh e i g h t ，h o l ep a r a m e t e r sa n di n i t i a t i o ns c a l ew e r e a d j u s t e dc o r r e s p o n d i n g l y ．T h eb l a s t i n gr e s u l t ss h o wt h a tt h eb l a s t i n gn e t w o r kp a r a m e t e r sw a ss a f ea n dr e l i a b l ea n dt h e b l a s t i n gv i b r a t i o nw a sc o n t r o l l e dw i t h i nt h ea l l o w e dr a n g eo fv i b r a t i o na n dw i t h o u tf l y i n gr o c k s ，w h i c hi m p r o v e de n e r - g Yu t i l i z a t i o no fe x p l o s i v ea n dt h eb l a s t i n ge f f e c t ，a n de n s u r e dt h es a f e t yo fb l a s t i n gc o n s t r u c t i o n ． K e yw o r d s d e e p f o u n d a t i o np i te x c a v a t i o n ；c o n t r o lb l a s t i n g ；h o l ep a r a m e t e r s ；b l a s t i n gv i b r a t i o n 收稿日期2 0 1 6 一叭一0 3 作者简介李洪伟 1 9 7 9 一 ，男，硕士、副教授，从事爆炸技术及应用 方向研究， E ．m a i l l i h w a u s t ．e d u ．c n 。 通讯作者柴修伟 1 9 8 0 一 ，男，博士、副教授，从事爆破工程技术与 安全， E - m a i l 3 4 2 6 5 0 0 1 8 q q ．c o m 。 基金项目安徽省教育厅科学研究重大项目 K J 2 0 1 5 Z D l 8 1 工程主要特点及技术难点分析 1 ．1 基坑周围环境情况 该工程位于淮南市谢家集区文山南村小区建设 工地内，需爆破的岩石大部分为中硬石灰岩，部分属 于坚硬石灰岩。爆破区域长度约为1 0 0m ，宽度约 万方数据 爆破 2 0 1 6 年6 月 为8 0m ，开挖深度8 ～1 2m ，爆破总方量约 6 50 0 0m 3 。基坑周围环境情况如图l 所示东侧紧 邻待拆迁的居民区，该区域多为自建民房，其东侧约 为7 0m 处有一高压输电线路；基坑南侧约1 5m 处 为居民区，该区域距基坑4 0m 范围内的居民大部分 已搬迁，仍有少量未搬迁户；西侧约1 5m 处为一居 民小区，该小区人口入住率较高；基坑北侧1 8 ～ 2 0m 处有一栋正在居住的6 层住宅楼和一栋4 层的 自建楼房。爆破环境极为复杂，要求严格控制爆破 振动和飞石，对爆破施工安全要求很高。 高 压 线 图1周围环境不意图 单位m F i g ．1 S c h e m eo fb l a s t i n gs u r r o u n d i n g s u n i t m 1 ．2 爆破振动、飞石影响周围建 构 筑物风险 楼房基坑爆破最近处只有1 5m ，最远处为 2 0m 。在基坑岩石开挖爆破中，既要保证工程施工 进度和必须的爆破效果，又要防止因爆破作业对周 边建筑环境和人文环境的有害影响，乃是本工程爆 破面临的主要技术难点。振动方面主要是爆破振动 对周围建筑物及高压输电线支撑塔的影响，飞石方 面主要是对周围建筑物、居民和高压输电线的影响。 以上两种爆破危害必须引起足够的重视，也是此次 爆破主要控制风险因素。 2 爆破方案的选择及爆破技术设计要点 2 ．1 爆破方案的选择及优化 针对爆区周围复杂的环境和严格的工期要求， 提出三种施工方案。1 ’2o 方案1 采用浅孑L 爆破 孑L 径3 8m m ，钻孑L 深度 2 ．0m ，并且使用胶带对爆破部位进行覆盖，分台 阶、分区域爆破，该方案能保证爆破飞石和振动动不 会对周围环境和建筑物造成影响，但是施工效率极 低，不能满足施工工期要求。 方案2 在基坑西侧紧邻小区位置采用浅孔爆 破 孔径3 8m m ，钻孔深度2 ．0m 分区域、分台阶爆 破出一道宽约3m ，深度约为4 m 的沟槽，然后再用 中深孑L 孑L 径9 0m m ，钻孑L 深度3 ．5m 从沟槽处自 西向东依次爆破，第一层爆破结束后再进行下一个 循环。该方案能够将爆破振动对小区楼房的影响明 显降低，但是最小抵抗线的方向恰好是朝向西侧小 区方向，存在爆破飞石的风险。 方案3 在基坑东侧采用浅孑L 爆破 孑L 径3 8m m ， 钻孔深度2 ．0m 爆破出一个长宽约为4 ．0m ，深度约 为4m 的区域4 ，然后再用中深孔沿爆破区域进行钻 孑L 爆破。根据距离西侧小区距离的不同分成三个区 域，每个区域的爆破台阶高度自东向西依次为4 ．3m 、 3 ．3m 、2 ．3m 。该方案既能将爆破振动对小区楼房的 影响明显降低，又能使最小抵抗线的方向恰好是背向 西侧小区，降低爆破飞石的风险。 经过以上三个方案的对比，决定采用第三种爆 破方案，在施工过程中采用中深孔微差控制爆破，辅 以浅孔施工；施工过程中使用分段分区分台阶的爆 破方法，并于施工前进行爆破振动计算和施工过程 中进行爆破振动的监测，为爆破参数设计和参数优 化提供参考依据。 2 ．2 技术设计要点 1 炮孑L 布置 首先在基坑东侧用I I , 孑L 分两次爆破一个长宽均 为4 ．0m ，深度约为4 ．0m 的区域，然后在其周围布 置2 ～3 排炮孔。炮孔排列方式采用梅花形布置，采 用小台阶垂直孔 孑L 径为9 0m m 爆破法，每次台阶 高度为4 ．3m 。 2 单段最大起爆药量确定 根据萨道夫斯基公式，计算得出单段最大起爆 药量‘3 ，4 1 Q ⋯ R 3 V ／K “。 式中Q 。。。为单段最大起爆药量，k g ；V 为质点允许振 动速度，c m ／s ，一般砖石结构的建筑物为2 3c m ／s [ 4 ] ，结合本次工程中的砖混结构楼房，y 可取 2 ．0c m ／s ；R 为被保护物距爆点的距离，m ；K 、a 分别 为与被爆地区地质地形有关的系数和地震波衰减指 数，因该工程设计以中硬石灰岩为主，故选取K 2 0 0 ，d 1 ．8 。表1 为计算后的单段最大起爆药量。 表1单段最大起爆药量计算表 T a b l e1T h em a xc h a r g ea m o u n tp e rd e l a y R ／m1 22 02 83 64 45 26 06 87 6 Q 。。／k g 0 ．83 ．71 0 ．22 1 ．73 9 ．5 6 5 ．31 0 0 ．3 1 4 5 ．92 0 3 ．8 根据表l 计算结果，决定具体的分段施工如下 万方数据 第3 3 卷第2 期李洪伟，邓军，颜事龙，等复杂环境下楼房深基坑岩石控制爆破安全技术 控制爆破I 区 2 5m R ≥1 5m 采用钻孔深度为 2 ．5m ；控制爆破Ⅱ区 5 5m R I 2 5m 采用钻孑L 深 度为3 ．5m 。控制爆破Ⅲ区 9 5m R I 5 5m 采用 钻孑L 深度为4 ．5m ；施工严格控制单次起爆药量和 单响药量，确保爆破效果和安全。 3 炮孔参数的确定 根据文献资料㈦6 】，单段最大起爆药量计算表 和以往的施工经验，主要爆破参数见表2 。 表2 钻爆参数 T a b l e2P a r a m e t e r so fd r i l l i n ga n db l a s t i n g 3爆破网路4爆破安全控制 为降低爆破振动，在爆破施工中严格控制一次 起爆炮孔数量，通过振动监测和周围居民的反应，采 用逐孔起爆并且每次爆破炮孑L 数量不得超过5 个。 五个炮孔分别装入M S 一1 ～5 段非电导爆管雷管。 将所有的炮孑L 分区分次起爆。爆破中要注意炮孔抵 抗线是否变化，如果有变化要及时采取措施进行处 理，否则可能会因抵抗线变小而发生飞石。 4 ．1 爆破振动控制 为确保爆破振动不会对周围建筑造成危险性影 响，特进行现场监测，根据实时测试结果，从而指导 爆破施工，对爆破参数和规模进行适时调整。。施 工中在被保护楼房附近安置4 个测振点 如图1 所 示 ，在距离被保护楼房其他不同位置分别进行爆 破振动监测，数据如表3 所示。 表3 爆破振动测试数据表 T a b l e3 B l a s t i n gv i b r a t i o nm o n i t o r e dd a t a 注每个爆破区域监测两次。 4 ．2 爆破飞石控制 在施工过程中爆破飞石主要从以下几方面进行 控制首先，保证最小抵抗线的方向不得朝向居民区， 钻孔作业时爆破工程技术人员要在现场指导并监督 其作业，特别是第一排炮孔的最小抵抗线；其次，爆破 员装药时对第一排炮孑L 的装药量进行严格控制，根据 最小抵抗线合理调整装药量；最后，要保证堵塞长度 和堵塞质量，专门安排人员对堵塞作业进行监督检 查，全部用石屑堵塞炮孑L 并且要捣实填满。 5 爆破效果与体会 按上述设计进行爆破施工，从爆破区域Ⅲ依次 向爆破区域I 推进，爆后岩石破碎向上鼓起且无爆 破飞石产生，除局部有少量大块外，爆破块度符合外 运要求。整个爆破施工期间无爆破飞石和爆破振动 损坏民房的事故发生，使整个工程按期完成。 通过本工程爆破的成功实践，体会如下 1 该工程首先根据爆破振动公式进行理论计 算，为爆破方案提供设计依据，以及在施工中对爆破 万方数据 爆破2 0 1 6 年6 月 振动进行实时监测，依据测量结果适时调整爆破规 模和方案，都对设计方案的合理性起到了关键性的 作用。 2 在复杂环境下爆破，通过在合适位置采用 小孑L 实施开槽台阶爆破，形成有序的台阶爆破，然后 再采用中深孑L 爆破进行爆破，这样既保证最小抵抗 线的方向朝向相对开阔的方向，又增加了自由面。 3 施工中使用分段分区的爆破方法，通过划 分不同的爆破区域，设计不同的爆破参数，对保证工 期，可靠安全起爆起到了极大的促进作用。 4 在爆破施- T 中根据岩石硬度和构造特征适时 调整爆破参数，保证堵塞长度和堵塞质量，从而能够 保证无爆破飞石的产生并且提高了炸药能量利用率 和爆破效果。 [ 2 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 4 ] 参考文献 R e f e r e n c e s E 5 ] 李付安，李献稳．中孔径浅孑L 爆破施T 技术[ j ] ．爆破， 2 0 1 3 ，3 0 3 8 l - 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