爆破技術在人工挖孔樁嵌巖施工中的應用

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深圳市旭飛華達園擬建五棟框剪結構、22-28層，地下一層?；A為人工挖孔樁，樁徑Ф1.3-2.3m，樁端入巖少量為入中風化1.2m、其它均為入微風化0.8m，共計280枚樁，設計樁長12-35m，護壁采用C25鋼筋混凝土，壁厚175mm。由于不少樁不能滿足設計樁長要求，中風化巖層較薄，因此造成該工程的基礎樁樁端均須進入微風化巖層。 
    該工程地質資料表明施工中須穿越耕植土、坡積層、殘積層、強風化、中風化及微風化花崗巖（少量片麻巖）巖層，地下水位較高（在基坑底以下2m以內），且無外降水設計。本工程基坑深3.9-6.6m，東、南、北三面有多棟多層及高層建筑物，西側臨翠竹北路，建筑物距基坑最短距離2m。 
    本文通過上述工程事例，就近幾年深圳地區(qū)人工挖孔樁施工中遇到的樁端入巖爆破工程進行爆破技術、施工組織及安全技術措施進行論述。 
    一、爆破技術設計 
    由于人工挖孔樁入巖爆破施工時，自由面狹小、作業(yè)面較深、巖石的夾制力較大，中風化層以上地段成孔時，受流沙、流泥的影響，有些地段護壁質量較差抗震能力小。所以孔樁入巖爆破宜采用小直徑淺孔微差爆破。 
    1、爆破參數 
    樁基入巖爆破參數不同于自由面大的隧道爆破參數，但可參照礦山豎井開拓時的一些爆破參數。其實際值應根據所爆破的孔樁直徑、巖石的物理力學性能、巖石的風化程度、巖石的結構組分、內聚力、裂隙性、特別是巖石的變形性及其動力特性、以及所用炸藥的性能來確定。 
    （1）單位用藥量系數 
    孔樁入巖爆破的巖石為中、微風化，孔樁直徑為Ф1.3-2.3m，周邊對所爆破巖石的約束力大。根據深圳市區(qū)多個高層建筑孔樁工程入巖的爆破參數類比、修正，得出單位用藥量系數K如下表： 

                                            表1 

巖石類別  巖石堅固性系數（f）  單位用藥量系數（g/ m3）  備 注 

 強-中風化           4-6                      1200-1600 
中風化                6-7                      1600-2000 
中-微風化            7-8                      2000-2400 
微風化                8-10                     2400-3000 

    如果孔樁的開挖直徑超過2m，在爆破同樣巖石的條件下，單位用藥量系數K值可降低20-30%。 
    （2）炮眼間距 
    孔樁入巖采用手持式氣動鑿巖機鉆眼，炮眼直徑d=32-42mm，即a=（15-20）d，a=500-800mm。 
    （3）炮眼深度與循環(huán)進尺 
    在小直徑孔樁入巖爆破中，巖石的周邊夾制力大，炮眼利用率低。一般炮眼深度L取孔樁直徑D的0.6-0.8倍，即L=（0.6-0.8）D。其中掏槽眼應比周邊眼加深100-200mm。 
    孔樁爆破炮眼利用率η一般可以達到85-95%，則循環(huán)進尺Lˊ=ηL=（0.85-0.95）L。 
    2、炮眼布置 
    在小直徑孔樁爆破中，工作面通常按掏槽眼3-4個，周邊眼7-13個。其中掏槽眼按照錐形布置，傾角10-15°；周邊眼多用垂直眼，距孔樁護壁100-200mm均勻布置，但遇上有擴大頭的孔樁，則周邊應比擴大頭傾角小5-10°，以保證擴大頭圍巖的穩(wěn)定性及避免超挖。
    3、裝藥量計算 
    （1）每循環(huán)進尺所需用藥量Q 
    式中：Q——每循環(huán)進尺用藥量（g） 
    K——單位用藥量系數，見表1（g/m3） 
    D——孔樁掘進直徑，（m） 
    L——炮眼的平均深度，（m） 
    （2）單孔理論裝藥量q 
    q= 
    式中：q——單孔理論裝藥量（g） 
    Q——每循環(huán)進尺用藥量（g） 
    N——工作面炮眼數量，（個） 
    4、裝藥量的分配 
    一般情況下，掏槽眼的藥量qt比周邊眼藥量qb多裝20-25% 
    qt=(1.2-1.25)q 
    qb=(0.85-0.95)q 
    式中：qt——掏槽眼裝藥量，（g） 
    qb——周邊眼裝藥量，（g） 
    二、爆破器材選型 
    1、炸藥 
    人工挖孔樁入巖段爆破施工總是存在巖層裂隙水及成孔護壁時下滴的滲水，最好選用防水性好的炸藥，另外為了保證成孔護壁在爆破施工中的穩(wěn)定性，應選用爆炸威力適中的炸藥?？蛇x巖石乳化炸藥，其抗水性好、藥卷易于分割、威力適中；如選用2#巖石銨梯，需對炸藥本身做好防水處理。 
    2、雷管 
    孔樁掘進爆破應用電雷管網絡，禁止使用導火索、火雷管起爆網絡。電雷管起爆網絡的接頭一定要有良好的絕緣性，接點應離開泥水面。同時，為取得較好的爆破效果，保護護壁的穩(wěn)定性，應選用微差爆破使用的秒延期雷管，周邊眼滯后掏槽眼起爆0.1s以上。 
    3、起爆器 
    可選用MFJ—100國產電容式起爆器，串聯起爆能力可達100發(fā)，充電時間7-10s，供電時間3-6ms，電源1#電池4節(jié)。 
    孔樁爆破每次起爆的雷管都在20發(fā)左右起爆器要求體積較小，便于攜帶，結構組成簡單，因此可選用MFJ—100或JZDF—300—B國產電容起爆器。
    三、施工管理與組織 
    人工挖孔樁施工過程中作業(yè)人數多，工序交叉多，為了保證入巖爆破安全、順利進行應按以下程序進行組織管理： 
    1、施工管理 
    （1）建立以項目部為指導的爆破作業(yè)指揮部，下設爆破總負責人、技術負責人、安全員及各班組長，各專業(yè)工種持證上崗。 
    （2）建立爆破器材集中收發(fā)制度，按工作量發(fā)料。多余的爆破材料在當班施工完成后，應及時上交給發(fā)放人員收回，做到集中發(fā)料、統(tǒng)一制作、統(tǒng)一收回、集中保管，嚴格登記手續(xù)，避免爆破器材流入社會。 
    （3）安排好作業(yè)時間、爆破時間并將爆破時間告示于周圍居民。 
    （4）爆破總負責人負責施工組織、人員調配、生產安排，并對安全、生產負全責。 　
    （5）技術負責人負責施工過程的技術工作，并監(jiān)督安全和質量，全面指揮爆破工作的實施。 
    （6）安全員負責現場安全檢查，布置檢查爆破警戒。 
    （7）爆破員負責起爆工作。 
    2、施工組織 
    孔樁入巖爆破通常采用混合作業(yè)法和爆破專業(yè)作業(yè)法，深圳地區(qū)常采用專業(yè)作業(yè)法施工。即專業(yè)班組專職從事爆破工作，負責鉆眼、清孔、裝藥、連線、爆破、通風、處理瞎炮和啞炮；而鑿巖、清渣、出渣、成孔護壁由其他作業(yè)組負責。 
    四、安全技術措施 
    1、爆破地震控制措施 
    孔樁入巖爆破對本樁及臨近孔樁的臨時支護和已澆筑的樁芯混凝土都可能產生影響，在深圳地區(qū)孔樁護壁一般采用早期強度高、成型好C25鋼筋混凝土護壁，一般情況下護壁混凝土澆筑5天后，可進行爆破施工而不至震壞護壁支護。同時不應在已澆筑樁芯混凝土，但樁芯混凝土未達到齡期的孔樁的20m范圍內進行孔樁爆破作業(yè)，以免震裂沒有達到設計強度的樁芯混凝土。 
    2、爆破飛石的控制措施 
    孔樁爆破工作面均在地表以下10m以外，在爆破孔樁口用竹笆或木模板覆蓋，并加壓砂袋，以防止爆破飛石飛出地面。 
    3、爆破炮煙的排除措施 
    炸藥爆破之后產生的炮煙均為有毒有害氣體，必須進行機械性強制通風排煙，施工現場可利用鼓風機在井口進行壓入式通風排煙，或采用空壓機風管在井底通風排煙。通風排煙的時間以清除工作面炮煙為準。 
    4、爆破防漏電措施 
    孔樁入巖爆破在裝藥時，應特別注意防漏電，在裝藥前孔樁內所有的電器設備應提升至地面。在裝藥時，雷管的腳線應短接，連接爆破母線時應保證接頭良好的絕緣性，嚴禁拖地接觸泥水，雷雨天氣應停止爆破作業(yè)。 
    5、瞎炮的處理 
    在孔樁爆破作業(yè)完成、清除孔樁內炮煙后，檢查人員應下到工作面檢查瞎炮情況，并及時按爆破規(guī)程進行處理。另外在清渣時發(fā)現瞎炮，應及時報告項目部安排專業(yè)人員處理，禁止非專業(yè)人員私下處理。 
    6、爆破器材的安全管理措施 
    爆破器材屬于危險物品，應進行嚴格管理。 
    （1）嚴格爆破器材的領用、發(fā)放、使用及回收制度； 
    （2）現場爆破器材應該分明別類，分別用木箱盛裝，專人上鎖保管，嚴禁混裝。使用、運輸時應輕拿輕放，嚴禁碰撞；雷管在連母線前應短接，避免接觸帶電體。 
    五、施工效果 
    華達園人工挖孔樁入巖段爆破，入巖2.0-5.3m，取得了安全性高進度快、護壁超挖量小、炮眼利用率達到近100%的效果。280條樁分五個棟號施工，25天即完成所有的爆破工作量。