中孔径浅孔爆破施工技术.pdf

第3 0 卷第3 期 爆破 V 。l 3 0N 。3 2 0 1 3 年9 月 B L A S T I N GS e p ．2 0 1 3 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 3 ．0 3 ．0 1 7 中孔径浅孔爆破施工技术 李付安，李献稳 中国核工业华兴建设有限公司，南京2 1 0 0 1 9 摘要 田湾核电站排U Q P 水暗淘岩石段为梯形断面，最大挖深9 ．1m ，底宽2 0 ．8m ，顶宽2 7 ．3m 。针对 施工中邻近建 构 筑物，爆破施工环境复杂、工期紧、质量要求高的特点，通过方案对比，在施工中采用了中 孔径浅孔松动爆破方案，即采用小梯段 3m 、中孔径 8 9m m 浅孔松动爆破，底部预留垂直保护层，边壁预 裂爆破。通过选取合理的爆破参数，采用孔内外微差爆破技术，严格控制爆破飞石和爆破振动，取得了良好 的爆破效果。 关键词复杂环境；岩石开挖；中孔径浅孔爆破 中图分类号T D 2 3 5 ．3 7 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 3 0 3 0 0 8 0 0 4 B l a s t i n gC o n s t r u c t i o nT e c h n o l o g yo fS h o r t - h o l e 、订t hM e d i u mD i a m e t e r L ／F u n n ．L IX i a n w e n C h i n aN u c l e a rI n d u s t r yH u a x i n gC o n s t r c t i o nC o m p a n yL i m i t e d ，N a n j i n g2 1 0 0 1 9 ，C h i n a A b s t r a c t T h er o c ks e c t i o no fU Q Pd r a i n a g ed i t c ho fI n t h i sp a p e rt h eT i a n w a nN u c l e a rP o w e rP l a n ti sat r a p e z o i d a lc r o s s - s e c t i o n ，t h em a x i m u md i s s i n gd e p t hi s9 ．1m ，t h eb o t t o mw i d t hi s2 0 ．8 ma n dt h et o pw i d t hi s2 7 ．3m ． T h ec o n s t r u c t i o ns u r r o u n d i n gi sc o m p l e xa n dc l o s et os o m eb u i l d i n g s ，t h el o o s eb l a s t i n gs c h e m ew i t hs h a l l o wh o l e a n dm e d i u md i a m e t e ri sc h o s e nt h r o u g hs c h e m e sc o m p a r i s o n ，w h e r et h es m a l lb e n c hh e i g h t 3m a n dm e d i u md i - a m e t e r 8 9m m a r ed e s i g n e d ，a n dt h ep r o t e c t i v el a y e ra n dp r e s p l i t t i n gb l a s t i n gn e a rs i d ew a l la r ep e r f o r m e d ．i ne x c a v a t i o nc o n s t r u c t i o no fa d j a c e n tb u i l d i n g s t r u c t u r e b u i l d i n g ，b l a s t i n gc o n s t r u c t i o ne n v i r o n m e n tc o m p l e xc h a r a c t e r i s t i c s ，i nc o n s t r u c t i o n ，t h ea p e r t u r es h o r t - h o l el o o s eb l a s t i n gs c h e m e ．T h r o u g ht h es e l e c t i o no fr e a s o n a b l eb l a s tp a r a m e t e r sa n dt h ed e l a yi n i t i a t i o ni n s i d ea n do u t s i d eh o l e ，t h eg o o db l a s t i n ge f f e c ti so b t a i n e dw i t hs t r i c t l yc o n t r o H i n g o fb l a s t i n gf l y r o e ka n db l a s t i n gv i b r a t i o n ． K e yw o r d s c o m p l i c a t e ds u r r o u n d i n g s ；r o c ke x c a v a t i o n ；s h a l l o wh o l ew i t hm e d i u md i a m e t e rb l a s t i n g 1 工程概况 U Q P 排水暗沟位于田湾核电站1 样机组南侧，呈 东西走向，一部分坐落在基岩上，需进行爆破开挖。 该基岩段长约1 2 0m ，基岩顶标高 2 ．0 一 3 ．5m ， 设计开挖断面为梯形，底部标高一5 ．6 ～一5 ．8m ， 底宽2 0 ．8m ，上口宽2 7 ．3m ，断面面积2 2 0 ．2m 2 ，开 挖工程量约2 1 0 4m 3 。 收稿日期2 0 1 3 0 3 2 4 作者简介李付安 1 9 7 1 一 ，男，高级工程师，从事工程爆破的设计 及施工， E m a i l E x l f a 1 2 6 ．c o r n 。 该区域地层自上而下为中一上古界海州群云台 组第三岩性段，岩性为含岩块二长线粒岩，岩石坚 硬，其岩石普氏坚固系数为．厂 1 8 2 0 。 该区域东侧和南侧6m 处是已经浇筑好的临时 防渗墙，西侧3 0m 处是其他施工单位临时设施，北 侧紧邻正在施工的钢筋混凝土结构汽轮机厂房，最 近处仅3 0m 。见图1 。 2 施工技术难点 1 该施工段周围建 构 筑物多，距离近，且 土建正在施工，特别是临时防渗墙坐落在淤泥层上， 万方数据 第3 0 卷第3 期 李付安，李献稳中孔径浅孔爆破施工技术 8 l 稳定性差。业主要求保证这些建 构 筑物免遭爆 破振动的破坏，因此必须控制爆破规模和最大一段 装药量，减小爆破振动的影响，确保周围建 构 筑 物的安全。 曼耍墓塑 汽轮机厂房 待浇筑段 “““7 ” 獗- _ ；；鬲磊而丽∥ } 临建房＼、＼、∥ 乏芸壶茏戮麓缓塑獬7 。L - ，∥ ] ，渗聒一 图1 周围环境布置图 单位m F i g ．1 T h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n tl a y o u t u n i t m 2 该施工段周围的塔吊和临建厂房，均在爆 区飞石危险范围内，临建厂房可以搭棚架防护，塔吊 无法防护，爆破时需进行飞石控制。 3 设计要求爆破开挖时必须保证沟槽基底和 侧壁的完整性。因此施工时要采取有效的控制爆破 措施，以保证工程质量，并为下游施工创造安全的工 作环境。 4 工期紧，合同工期仅有2 个月。因场地狭 小，工作面只有一个，在爆破时间和爆破规模均受限 的情况下，工期显得尤为紧张。 3 爆破方案的选择 根据工程的要求和周围环境的特点，选择爆破 方案主要由3 个关键因素来决定选择的方案必须 在合同工期内完成全部施工任务；必须保证周围建 构 筑物的安全；必须保证暗沟沟槽的开挖质量符 合设计要求。 3 ．1 小孔径浅孔松动爆破方案 这是控制爆破经常采用的爆破方案。该方案使厨 风动凿岩机钻孔进行小台阶爆破，周边采用光面爆破。 其优点是设备投入少、钻孔深度小、孔径小、单孔装药 量少、容易控制爆破振动、对爆破安全有利。缺点是 采用人工操作风动凿岩机，劳动强度大、工作效率低； 开挖分层多，爆前爆后要人工清理工作面浮渣、松渣， 重复工序多；工期较长，成本较高。 3 ．2中孔径深孔松动爆破方案 这是石方钻爆开挖中较快速的施工方案。该方 案使用液压钻机钻孔，可一次钻孔到位，不需分层爆 破，周边采用预裂爆破。其优点是机械化程度高、 劳动强度小、工作效率高；不分层开挖、重复工序少； 工期有保证。缺点是钻孔深度深、孔径大、单孔装 药量大、爆破规模大，对沟槽底板基岩的完好性很难 保证，而且爆破振动会对爆区周围新浇混凝土的质 量及邻近构筑物的稳定性产生不良影响，施工风 险大。 3 ．3 中孔径结合小孔径浅孔松动爆破方案 该方案采用底部预留0 ．6 ～0 ．8m 厚岩体作为 垂直保护层，垂直保护层用小孔径浅孔松动爆破方 法一次炸除来保证爆破后基底岩石的完好性；保护 层以上岩层分3 层采用中孔径浅孔松动爆破，来加 快施工速度；周边采用预裂爆破来保证沟槽边壁的 完好性。其优点是有利于保证沟槽开挖质量；施工 速度也较快，能保证工期。缺点是分层较多，增加 了机械清理工作面的工作量；爆破安全问题仍很突 出，需采取安全技术措施。 根据以上对3 个方案的综合比较，认为第3 个 方案对本工程较为适宜，决定采用中孔径结合小孔 径浅孔松动爆破方案。 4 爆破设计 4 ．1 预裂爆破设计 4 ．1 ．1 预裂爆破参数的确定 为保证沟槽侧壁基岩的完好性，采用预裂爆破 技术进行周边爆破] 。采用液压钻机钻孔，孔径 D 8 9m m ，t k 3 2 乳化炸药，其它预裂爆破参数按下 列公式确定。 孔距口。 8 1 2 D 不耦合系数仇 D ／d 2 ～4 线装药密度q 绕 0 ．1 2 7 o “ 压 n 5 口n8 4 d ／2 n 2 4 预裂缝的超长b 1 0 ～1 0 0 D 通过计算和结合实践经验，选用如下预裂爆破 参数，见表1 。 表1 预裂爆破参数表 T a b l e1T h ep r e s p l i t f i n gb l a s t i n gp m - s m e t e r st a b l e 孔径／孔距／药卷直不耦合线装药密度／堵塞 m l T lm g ／m m系数 1 【g m ‘1 长度／m 万T 丽i ■i 矿百石T 菇‘ 4 ．1 ．2 装药结构及起爆网路 采用间隔装药，将c k 3 2 乳化炸药按设计的装药 量绑在导爆索上，按编号装入炮孔中，然后用编织袋 等松软材料堵塞在填塞段下部，再用岩屑、黄土等材 料堵塞密实。为减少预裂爆破的振动影响，采用分 段微差起爆。预裂爆破单响药量Q ≤1 5k g 。当主 爆破与预裂爆破同时爆破时，预裂孔的起爆时间应 超前主爆破至少1 0 0m s 。 万方数据 8 2爆破2 0 1 3 年9 月 4 ．2 松动爆破设计 为减少爆破振动，控制爆破飞石和保证开挖质 量，以达到较好的爆破效果，采用减小孑L 距、减少单 孔装药量，增加堵塞长度，保证堵塞质量，选用适当 的单位炸药消耗量，采用微差爆破技术，V 形起爆网 路形式口’3 1 。 4 ．2 ．1中孔径浅孔爆破参数的确定 1 单位炸药消耗量q 通过该段前期工程的爆 破实践，选用g O ．4 ～0 ．6k g ／m 3 。 2 台阶高度日根据开挖施工要求及钻孔机 械的性能，确定H 3m 。 3 钻孑L 直径D 根据现有机械及工程实际情 况，确定D 8 9m m 。 4 钻孔超深h 因台阶高度较小，且该段地处 山体边缘，节理裂隙发育，取h 0 ．2m 。 5 钻孔深度￡L 日 h 3 ．2I l l 。 6 底盘抵抗线％赡 2 0 ～5 0 D ，或 W 戽 0 ．4 1 ．0 H 。 7 孑L 距a a 0 ．5 ～1 ￡，或a 1 ～ 2 ‰。 8 排距b b 0 ．8 ～1 口。 9 单孑L 装药量Q Q q a b H 。 1 0 堵塞长度z 足够的堵塞长度和良好的堵 塞质量，有利于改善爆破效果和控制飞石；过短的堵 塞容易造成飞石，过长的堵塞容易在孔口造成大块。 一般z 0 ．7 ～1 ．0 ％，z 1 ／3 ～1 ／2 L ， Z 2 0 4 0 D 。 经综合分析与计算，决定选用如下爆破参数，此 参数依据施工过程中的爆破效果和地形地质条件， 再做调整。中孔径浅孑L 松动爆破参数，见表2 。 4 ．2 ．2 小孑L 径浅孔爆破参数的确定 采用气腿式凿岩机钻孔，钻孑L 直径4 0f i l m ，炸药 单耗q 0 ．4 ～0 ．6k ∥m 3 ，其它爆破参数根据经验公 式和实践确定。小孔径浅孔松动爆破参数，见表3 。 表2中孔径浅孔松动爆破参数表 T a b l e2T h em e d i u ma p e r t u r ea n ds h a l l o wh o l el o o s eb l a s t i n gp a r a m e t e r st a b l e 台阶高度／超深／孔深／孔径／ 孔距／排距／底盘抵抗线／炸药单耗／ 堵塞长度／单孔装药量／ 竺 竺竺竺竺竺竺 竺f 垦竖竺2竺 墨 3 ．0 00 ．2 03 ．2 08 92 ．3 02 ．0 0 2 ．3 00 ．4 31 ．6 06 ．0 0 表3 小孔径浅孔松动爆破参数表 T a b l e3T h es m a l ld i a m e t e rs h a l l o wh o l el o o s eb l a s t i n gp a r a m e t e rt a b l e 台阶高度／超深／孔深／孑L 径／ 孔距／排距／底盘抵抗线／炸药单耗／ 堵塞长度／单孔装药量／ ．竺竺竺竺竺』L m m k g m 叫 m k g‘。。。‘。‘。。。。’。。‘-～ 0 ，6 00 ．1 00 ．7 04 0 0 ．8 00 ．6 00 ．9 00 ．6 0 0 ．5 00 ．1 7 0 ．8 00 ．2 01 ．0 04 0 0 ．9 00 ．8 01 ．0 00 ．6 00 ．5 00 ．3 4 1 ．0 00 ．2 0 1 ．2 04 01 ．0 00 ．8 5 1 。1 00 ．6 00 ．5 00 ．5 1 1 ．5 00 ．2 01 ．7 0 4 01 ．1 00 ．9 01 ．2 0 0 ．6 00 ．5 20 ．7 7 2 ．0 00 ．2 02 ．2 04 0 1 ．2 01 ．0 01 ．2 0 0 ．6 00 ．4 31 ．0 0 4 ．2 ．3 起爆网路 采用方形布孔，使用毫秒延期导爆管雷管，V 形 顺序微差起爆网路．网络中各段微差间隔时间 ￡≥2 5m s ，最大一段装药量Q 、 5 0k g 。见图2 。 5 爆破安全技术措施 5 ．1 爆破振动控制 为减少爆破振动对基岩的破坏，保证开挖质量， 以及保护附近建 构 筑物和混凝土施工安全，针对 开挖部位的实际施工条件，采用以下爆破技术 措施H ．5J 。 1 采用微差爆破技术。 2 采用台阶爆破。 图中数字1 ～1 3 代表雷管段别 图2 起爆网路布置图 F i g ．2 T h ed e t o n a t i n gn e t w o r kl a y o u t 3 选用适当的单位炸药消耗量。通过爆破试 验或给定点的爆破实践来确定最优的单位炸药消 万方数据 第3 0 卷第3 期李付安，李献稳中孔径浅孔爆破施工技术 耗量。 4 为防止预裂爆破造成过大振动，采用延发 雷管分段起爆，减少每个延发段的炮孔数量。 5 严格控制最大一段装药量。根据不同龄期 的混凝土所允许的安全振动速度、爆区至被保护对 象的距离计算对该处混凝土不造成危害的最大一段 安全装药量，来进行施工，达到控制爆破振动的目 的。最大一段安全装药量按公式Q 安 [ V ／K Ⅳ“R ] 3 计算。 式中Q 寄为安全上允许的最大一段装药量，k g ； y 为安全上允许的振动速度，e m ／s ；R 为爆区中心 至保护对象的距离，m ；K 为与爆破场地有关的系 数；O t 为与地质条件有关的系数。 K 、仪值由监测单位南京工程兵学院通过田湾核 电站山体开挖爆破在核岛附近区域的地面振动衰减 规律的爆破试验确定为K 2 1 6 ，a 1 ．8 。根据设 计单位核工业第二研究设计院提出的不同龄期混凝 土安全上允许的振动速度，计算出爆区至混凝土构 筑物不同距离的最大一段安全装药量，据此来指导 施工，控制一次爆破规模。最大一段安全装药量见 表4 。 表4 最大一段安全装药量 T a b l e4T h em a x i m u mp e r i o do fs a f e t yc h a r g e 5 ．2 爆破飞石的控制 1 装药前认真复查，不符合实际情况的爆破 参数要及时采取补救措施，修正装药量。 2 保证密实的、连续性的堵塞质量及堵塞 长度。 3 对临建房搭设棚架进行重点防护，对混凝 土构筑物排水暗沟边壁及顶板铺盖砂袋。 4 对爆区采用铺盖竹管、锕丝绳网和上压砂 袋等3 层覆盖措施。 6 爆破效果 1 爆破飞石得到了控制。爆破后，爆区周边 1 0m 内无一飞石，防渗墙个别处虽遭遇到飞石袭 击，但没有受到破坏，周围其它建 构 筑物安然 无恙。 2 爆破振动得到了控制。在爆区各测振点测 出的振动速度均小于安全值，符合建 构 筑物安全 振动速度的要求。 3 工程开挖质量符合设计要求。局部超欠挖 在2 0c m 以内，地基和沟槽壁没有产生裂缝，预裂孔 半孔率达9 0 ％以上。 4 保证了工期。采用上述爆破方案，经过紧 张施工，按期完成了施工任务。 7 结束语 通过对U Q P 排水暗沟爆破开挖的具体实践，有 以下几点体会 1 在暗沟开挖中，采用中孔径结合小孔径浅 孔松动爆破方案是可行的。 2 复杂环境条件下石方开挖虽难度较大，但 只要针对其特定盼环境条件和要求，进行周密的分 析，采用相应的控制爆破技术，在确保发全、质量的’～ 前提下，加快暗沟的开挖进度是能做到的。 3 在具体施工中，应严格按已确定的控制爆 破设计方案执行，确保每道工序的质量，只有这样才 能达到良好的爆破效果。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 9 ． [ 2 ] 房泽法．控制爆破[ M ] ．武汉武汉理工大学出版 社，2 0 0 3 ． [ 3 ]中华人民共和国水利部．s I 广’9 4 水工建筑物岩石基础 开挖工程施工技术规范[ s ] 。北京水利电力出版 社，1 9 9 4 ． [ 4 ] 于亚伦．工程爆破理论与技术[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 4 ． [ 5 ] G B6 7 2 2 - - 2 0 0 3 爆破安全规程[ s ] ．北京中国标准出 版社，2 0 0 4 ． 万方数据