复杂环境下大规模基础开挖爆破的安全控制.pdf

第2 9 卷第2 期 爆破 V 0 1 ．2 9N o ．2 2 0 1 2 每6 月 B L A S T I N G J a n ．2 0 1 2 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 2 ．0 2 ．0 3 2 复杂环境下大规模基础开挖爆破的安全控制 秦绍兵1 ’2 1 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 ；2 ．中钢集团武汉安全环保研究院有限公司，武汉4 3 0 0 8 1 摘要深圳某建筑基坑采用爆破法开挖，爆破方量约为5 ．5 万m 3 ，区域位于南山区科技园，周边环境十 分复杂。通过设计合适的孔网参数、炸药单耗、装药结构、最大段药量和起爆网路．加强施工质量管理，并采 用覆盖及隔离等多重防护措施，有效地控制了爆破飞石、空气冲击波和爆破振动等危害因素。确保了爆区附 近人员、精密仪器、设备及建 构 筑物的安全。取得了良好的爆破效果。 关键词基础开挖；岩土爆破；复杂环境； 安全措施 中围分类号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 2 0 2 0 1 2 3 0 4 S a f eC o n t r o l H n gT e c h n o l o g yi nL a r g e s c a l eF o u n d a t i o n E x c a v a t i o nu n d e rC o m p l e xE n v i r o n m e n t Q l NS h a o ．b 跳 1 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ；2 ．S i n o s t e e lW u h a nS a f e t ya n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o nR e s e a r c hI n s t i t u t e ，W u h a n4 3 0 0 8 1 ，C h i n a A b s t r a c t Af o u n d a t i o ni nS h e n z h e nn e e d 5t ob ee x c a v a t e db yb l e a t i n gm e t h o d ．a n dw h e r et h er o c kv d u m ei sa ． b o u t5 50 0 0m 3 ．T h ee n g i n e e r i n gl i e si nd i _ 一c tw i t hc o m p l e xs u r r o u n d i n g s ．B yo p t i m i z i n gt h ed r i l l i n gp m s m e t e r s ．t h e u n i te x p l o s i v ec o n s u m p t i o n ，t h ec h 舭g i n gs t r u c t u r e ，t h em a I i m u 田c 姆a m o u n tp e rd e l a ya n db l a s t i n gn e t w o r km u l - t i p l ep r o t e c t i v em e 8 8 _ ．T h eb l a s t i n gh 越l a r df a c t o r ss u c h 拍t h ed i s p e r s ed i s t a n c eo ft h ef l y i n gr o c k s ．s h o c kw a v e a n dv i b r a t i o ns p ∞dw e r ec o n t r o l l e de f f e c t i v e l y ．T h ed e s i g na n dm e a s 嗍k e e pp e o p l ea n db u i l d i n gs a f e ，Ⅻrt h e b h s t m ga 瑚． K e yw o r d s f o u n d a t i o ne x c a v a t i o n ；d i g g i n gb l a g t i n g ；c o m p l e xe n v i r o n m e n t ；s a f e t ym e a s i l l n ∞ 1 工程概况 天明医药研发中心是深圳市天明医药科技开发 有限公司的建设项目，项目位置在深圳市南山区松 坪山。因该建筑物设2 层地下室，需开挖出一个上 底边长1 0 7 ．4 1m ，下底边长8 3 ．1 8m ，左腰边长 7 5 ．9 8m ，右腰边长6 1 ．6 6m 的近似倒梯形形状的基 收稿日期2 0 1 1 1 l 0 9 作者简介秦绍兵 1 9 6 6 一 。男。湖北省广水市人，中钢集团武汉安 全环保研究院高级丁程师、硕士，主要从事控制爆破工程 的研究没i f 与施‘J 管理、矿山采矿1 二艺技术的研究及企业 安全标准化创建咨询与培训、作业场所职业危害因素检测 检验与治理技术研究等工作， E - m a i l q s l D 7 2 1 c n ．c Ⅻ。 坑，基坑深度约为1 8m 。根据基坑表层开挖揭露状 况和相关地质勘探资料，基坑上部为人工填土层，下 部依次为强风化、中风化和微风化花岗岩，普氏系数 约为， 8 一1 4 。 需进行爆破开挖的工程内容主要有2 层地下 室、电梯井、地下游泳池和制冷循环水池，累计需爆 破石方量约5 50 0 0m ’。 2 爆区周边环境条件及对爆破安全的 要求 本基础开挖爆破工程位于深圳市南山区松坪山 万方数据 爆破2 0 1 2 年6 月 宝深路和朗山路交汇处。爆区北面约3 0m 是在建 的深圳市东江环保大厦，该工程当时正处于扎钢筋、 架模及浇砼的紧张施工期，需大批的民工加班加点， 爆破警戒时大多民工都不愿撤离；东面约3 0m 是一 家钢材批发销售公司，警戒时该处的工作人员均能 撤离到安全区域，但在距爆区约1 0 0m 处是日资企 业住友电工光纤光缆深圳公司的生产车间和办公 楼，其生产车间及测试仪器设备对爆破振动的要求 特别高，明确要求将爆破振动速度控制在0 ．5c m ／s 以下。否则不予签订安全协议，这就意味着不能办理 爆破审批手续；南面是深圳市大簇激光等公司的建 设用地，当时正在进行表层土的挖运，1 0 0m 开外是 朗山二号路和北环大道；西面约2 5m 是清华同方信 息港，楼中大多是高新科技企业，其仪器和设备对爆 破的振动要求也较高，同方信息港临近爆区的一层 是一家巴西烤肉店，爆破时段刚好就是其营业高峰 期，其工作人员和消费者也不可能撤离，极易发生爆 破飞石伤人和爆炸空气冲击波震破玻璃门窗而伤人 的安全事故。因此，爆区的周边环境相当复杂。 爆破区域平面位置如图l 所示。 图l 爆破区域平面位置示意图 单位m F i g ．1 T h ep l a n ep o s i t i o no fb l a s t i n ga 陀a u n i t m 3 爆破安全的防护措施和控制技术 根据爆区周边环境及对爆破安全的具体要求， 本工程需重点加强对爆破飞石、空气冲击波和爆破 振动3 个主要危害因素的防护和控制。 3 ．1 爆破飞石的控制 在工程爆破中，若最小抵抗线和堵塞长度太小、 钻孔偏差过大、钻孔选位不当、装药量过大、起爆顺 序不当和地质条件的突然变化，均极易产生爆破飞 石⋯，因此，应当从设计、施工管理和防护措施3 个 方面进行飞石的控制。 1 在爆破设计方面，由具有丰富的城市复杂 环境控制爆破设计和施工经验的技术人员进行设 计，根据爆区地形、节理断层、岩石硬度和可爆性等 因素，并进行小规模的爆破试验，确定合适的炸药单 耗，并根据确定的炸药单耗及凿岩设备、最大一段炸 药量等因素确定爆破孑L 。网参数，合理选择微差爆破 方案和微差间隔时间。2 。。 在施工管理方面，主要从以下J L 个环节进行控 制 1 严格按设计的参数布置炮孔，但孔位应避开节 理、裂缝、软夹层、断层，遇到类似情况，应在爆破技术 人员或有经验的作业人员指导下进行孔位的调整，确 保孔网参数进行微调之后炸药单耗不发生变化。 2 确保炮孔钻凿质量，按设计要求的孔深、孔 向和最小抵抗线完成钻孔。 3 严格按设计的药量和装药结构进行装药，并 用粘土等合格的堵塞材料堵塞至每个炮孑L 孔口。 4 认真检查雷管的段别和有无漏联、错联等情 况，确保按设计的方向和顺序起爆。 2 良好的爆破安全防护措施是确保爆破安全 的最后一道防线。对本工程来说，进行孔口防护、爆 破体表面防护和爆破体与需保护对象之间的隔离防 护，将意外飞石进行压制和拦截在控制范围内。 在安全防护措施方面，主要做了以下几方面的 工作 1 每个炮孔孔口采用砂袋进行覆盖防护。 2 承台、电梯并等需进行掏槽爆破的爆破体表 面在孔口压砂包的基础上采用“钢丝网 或胶皮带 砂袋 密目安全网”的多层覆盖防护 如图2 所 示 ；在已经形成自由面的台阶爆破过程中，可在爆 破技术人员的指导下，视环境条件情况适当降低防 护标准； 图2 表面多层覆盖防护示意图 F i g ．2 S c h e m a t i cd i a g r a mo fs u r f a c e m u l t i l a y e rc o a t i n gp r o t e c t i o n 3 在爆破体和需重点保护对象 如同方信息 港、巴西烤肉店 之间，架设1 2m 高的防护排架 如 图3 所示 ，进行隔离防护，既有效地防止了飞石的 危害，还大大地降低了爆炸空气冲击波对相临需保 万方数据 第2 9 卷第2 期 秦绍兵复杂环境下大规模基础开挖爆破的安全控制 护对象的影响程度。 图3 防护排架示意图 单位m m F i g ．3 S c h e m a t i cd i a g r a mo fp r o t e c t i o nb e n t u n i t m m 3 ．2 空气冲击波的控制 本工程对空气冲击波危害的控制，除了在设计、 施工管理和防护方面遵守3 ．1 的相应规定，另外采 取了如下措施⋯ 1 采用孔底起爆技术。 2 严禁导爆索起爆。 3 采用机械破碎爆破大块，严禁浅眼尤其是 裸露爆破法解大块。 3 ．3 爆破振动的控制 本工程对爆破振动危害的控制，除了在设计和 施工管理方面遵守3 ．1 的相应规定，主要采用以下 措施和控制技术㈤o 1 采用大孔距技术，减少最小抵抗线。 2 在爆破工程量一定的情况下，增加单排的 炮孔数量，尽量减少单次爆破的炮孔排数。 3 在临近被保护对象区域爆破时，采用预裂 爆破技术。、 4 设计合理的起爆顺序，使爆破主导方面侧 向被保护对象，避免爆破“后坐”效应。 5 严格控制最大一段爆破药量和单次爆破总 药量。 考虑到本工程爆破区域特殊的环境条件和企业 方的特殊要求，位于爆区南面最近建筑物的爆破安 全允许振动速度按小于1c m ／s 控制，爆区北面的住 友电工光纤光缆深圳公司最近建筑物的爆破安全允 许振动速度按小于0 ．5c m ／s 控制。 根据公式R K ／v Ⅳ4 Q 4 。式中m 为药量指 数，取1 ／3 ；根据本工程岩石条件，K 取1 8 0 ，口取1 ．6 。 由此得出本工程离保护对象不同距离的最大段药 量，见表1 。 裹1 不同距离的最大段药■对应表 T a b l e1T h em 缸e x p l o s i v ec ] l h l i r g eo fd i f f e r e n td L g t l m c e 距离／m 2 53 0加5 06 07 08 09 01 0 0 最大段药 “ 1c m ／s 时0 ．9 2 31 ．5 9 53 ．7 8 07 ．3 8 41 2 ．7 5 92 0 ．2 6 13 0 ．2 4 44 3 ．0 6 2 ‘5 9 ．0 7 0 量／k gD 0 ．5c m ／s 时0 ．2 5 20 ．4 3 51 ．0 3 12 ．0 1 33 ．4 7 85 ．5 2 48 ．2 4 5 1 1 ．7 4 01 6 ．0 1 4 3 ．4 最大段药量控制方法和技术 1 最大段药量控制方法 本工程控制最大段药量的主要方法是 1 若使用中深孔台阶方式在单孔起爆甚至孔 内微差的情况下，仍不能满足最大段药量的要求时， 采用浅眼台阶爆破方式。 2 若单次爆破总药量过大，则采用多次爆破或 在多区域同时实施微差起爆的方法。 3 在已有的电雷管和非电导爆管雷管段别相 对有限的情况下，采用“电一非电”多循环接力微差 起爆网路技术，达到利用较少段别品种的微差雷管 增加单次分段数量、在确保爆破规模的同时控制最 大段药量的目的 2 典型起爆网路技术简介 深圳市化轻公司提供的微差雷管主要是毫秒电 雷管 1 5 个段别 和毫秒非电导爆管雷管 1 5 个段 别 ，一般情况下，最多可实现2 5 个左右段别的微 差爆破。 而本工程所采用的“电一非电”多循环接力微差起 爆网路技术，理论上则可以实现无限多的微差段别 其 起爆网路段位排列及联接方式如图4 所示 。 在布置首爆区和接力区的雷管段别时，要遵守 以下原则 1 小段别的雷管应尽可能为高段别雷管创造 多方向的、较好的临空面。切忌出现错段布置，即爆 区后侧孔比前侧孔段别低的情况。 2 要充分考虑前后相邻炮孔之间及各接力区 交接处炮孔的延时间隔。延期时间过小，降振效果 较差；延期时间太长，则可能出现先爆孔改变后爆孔 最小抵抗线产生飞石或者先爆孔爆破区位移破坏后 爆孔起爆网路的情况。 3 考虑各炮孔的延时间隔时，不仅要考虑相邻 两个孔雷管段别间的延期时间，还要考虑各段别雷 管的上、下规格限值 即上、下误差值 ，避免因雷管 万方数据 1 2 6爆破2 0 1 2 年6 月 的误差值引起后位孔比前位孔早爆的现象。 4 接力区激发雷管段别的选择如首爆区紧靠 接力区布置的是1 5 段毫秒导爆管雷管，则接力区就 只能采用1 4 段或更低段别的毫秒雷管作为激发雷 管，即提前一段的原则‘6 。。 5 在收集导爆管捆绑激发雷管时，特别要注意 交接处导爆管所处的位置，避免把不同接力区的雷 管收集到了一起。 ⅨJ 忮刀电百冒接刀非ql 百冒域刀非电碍冒 f 险卜N 1 6’, q “- 岔a ∥獭 豹 滁 獭 ‘’ 99{笮s “ ‘Y 、， 4．⋯上 12368l2368 ／o 首爆区 ，。。．曼 蓬密段⋯ 第2 接力区 ，。篆臻怂。丢赢闭．内塞秒电雷管i 暂善1～J ■⋯、 图4 多循环接力微差起爆网路段位排列及联接方式示意图 F i g ．4 T h ea r r a n g e m e n ta n dc o n n e c t i o np a t t e r no fm u h i c y e l e sm i c r o s e c o n dd e l a yb l a s t i n gc i r c u i t 4 控制效果 该工程累计使用各种毫秒雷管3 56 0 0 发，消耗 炸药2 34 0 0k g ，爆破总量达5 52 2 4 ．6m 3 ，先后进行 爆破作业1 8 3 次，没发生一起爆破飞石和空气冲击 波伤害事故，尤其是爆破飞石均控制在爆破区域以 内。在爆破振动速度控制方面，经深圳市公安局认 可的第三方爆破安全测试单位检测和企业方自行组 织检测，结果显示爆破振动速度均控制在0 ．5c m ／s 以内，完全满足相邻各企业的严格要求，受到了相邻 企业、本工程业主和监理单位的一致好评。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]王玉杰．爆破安全技术[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 5 ． [ 1 ] W A N GY u - j i e ．B l a s t i n gs a f e t yt e c h n o l o g y [ M ] ．B e i j i n g M e t - a l l u r g j c a lI n d u s t r yP r e s s ，2 0 0 5 ． i nC h i n e s e [ 2 ]李东阳．复杂环境下沟槽控制爆破技术[ J ] ．爆破， 2 0 1 0 ，2 7 4 5 9 6 2 ． [ 2 ] L ID o n g y a n g ．C o n t r o lo ft r e n c hb l a s t i n gi nc o m p l e xe n v i r o n m e n t [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 4 5 9 6 2 ． i nC h i n e s e [ 3 ]张志呈，熊文，吝曼卿．浅谈逐孔起爆技术时间间隔 的选取[ J ] ．爆破，2 0 1 l ，2 8 2 4 5 ．4 8 ． Z H A N GZ h i e h e n g ，X I O N GW e n ，L I NM a n q i n g ．D i s c u s s i o no fd e l a yi n t e r v a le l e c t i o no fh o l eb yh o l ei n i t i a t i o n [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 2 4 5 4 8 ． i nC h i n e s e 房泽法，翁磊，王仕文，等．复杂环境下烟囱基础一 次点火开挖爆破[ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 3 8 3 - 8 5 ． F A N GZ e - f a ，W E N GL e i ，W A N GS h i w e n ，e ta 1 ．P r i m a r y i g n i t i o nb l a s t i n go fc h i m n e yb a s eu n d e rt h ec o m p l e xe n v i r o n m e n t [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 3 8 3 - 8 5 ． i nC h i n e s e 刘春林，邢光武，陈飞．大规模采石工程爆破施工技 术[ J ] ．爆破，2 0 1 l ，2 8 3 5 0 - 5 1 ． L I UC h u n l i n ，X I N GG u a n g w ，C H E NF e i ．B l a s t i n gt e e h - n o l o g y o f l a 咿- s c a l eq u a r r y i n g [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1l ， 2 8 3 5 0 - 5 1 ． i nC h i n e s e 罗德丕，史雅语．分区接力起爆网络技术及其应用[ c ] ∥工程爆破新技术全国第八届工程爆破学术会议论 文集．北京冶金工业出版社，2 0 0 4 3 - 4 ． L U OD e - p i ，S H IY a - y u ．T h et e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o no f z o n i n gr e l 野b l a s 6 n gc i r c u i t [ C ] ／／N e wE n g i , №, i n gb l a s t i n g t e c h n o l o g y T h e8 4E n g i n e e r i n gB l a s t i n gA c a d e m i cC o n f e r - e n c e ．B e i j i n g M e t a n u r g i c a lI n d u s t r yP r e s s 。2 0 0 4 ．“ 3 - 4 ． i n C h i n e s e 口 H H 陋 瞪 № № 万方数据