桂林市臨桂新區(qū)防洪排澇及湖塘水系工程超近距離石方控制爆破研究

蔣慶

摘 要：水系河道開挖范圍內(nèi)基巖為石灰?guī)r，直接采用破碎機(jī)械開挖成本高、效率低。鑒于河道石方開挖爆破距離右岸已建建筑物只有6～10m，爆破產(chǎn)生的振動波、飛石可能危及建筑的安全，因此不能采用常規(guī)石方明爆方法進(jìn)行石方開挖，只能采用控制爆破方式進(jìn)行石方爆破及開挖。

關(guān)鍵詞：隔震孔（膨脹劑預(yù)裂）；機(jī)械破碎；安全；工期

1 工程概況

桂林市臨桂新區(qū)防洪排澇及旅游景觀水系工程位于桂林市臨桂新區(qū)，用地面積約62.7平方公里，項(xiàng)目總投資約13.2億，包含水利河道整治及防洪排澇、周邊園林景觀綠化、以及補(bǔ)水引水工程等。

本項(xiàng)目控制爆破實(shí)施區(qū)域?yàn)椴烫梁酉掠味嗡蚝凉こ獭耙辉簝绅^”段，全長約200m，河道開挖寬度8m～14m，石方開挖深度1.0m～1.5m?！耙辉簝绅^”段所處位置施工環(huán)境復(fù)雜，河道右岸開挖邊線距桂林市重點(diǎn)工程“一院兩館”基礎(chǔ)僅6～10m，且“一院兩館”已基本建設(shè)完成，靠近新開挖河道右岸側(cè)玻璃幕墻已安裝完成；河道左岸開挖邊線距公園北路人行道約10m。

2 爆破方案調(diào)整緣由

桂林市臨桂新區(qū)中心區(qū)防洪排澇及湖塘水系工程“一院兩館”區(qū)段原施工方案采用常規(guī)鉆孔炸藥爆破結(jié)合機(jī)械破碎開挖，該施工方法產(chǎn)生的震動波較大，對周邊已建建筑物和人員安全造成了很大隱患，機(jī)械破碎施工效率也不高：

2.1 桂林市臨桂新區(qū)中心區(qū)防洪排澇及湖塘水系工程“一院兩館”區(qū)段全長約200m，河道開挖寬度8m～14m，巖石開挖深度1.0m～1.5m。開挖工程量約2000m3。由于計(jì)劃開挖的河道基巖為石灰?guī)r，無法采用機(jī)械破碎法開挖。

2.2 湖塘水系工程“一院兩館”區(qū)段所處環(huán)境復(fù)雜，水系河道位于公園北路南側(cè)，呈東西向。其南側(cè)開挖邊線距新建的“一院兩館”大樓基礎(chǔ)為6～10m，北側(cè)開挖邊線距公園北路人行道約10m。由于“一院兩館”已完成裝修，計(jì)劃近期內(nèi)交付使用。

2.3 業(yè)主對爆破施工的要求。鑒于河道溝槽爆破距離南側(cè)“一院兩館”建筑群只有6～10m，爆破產(chǎn)生的震動、飛石可能危及建筑群的安全。因此要求采用非常規(guī)爆破方法進(jìn)行施工，以確保周邊建筑安全。

3 控制爆破施工方案比選

方案一：膨脹劑脹裂破巖施工。此法可完全消除爆破震動對周邊建筑基礎(chǔ)的危害，但工效低、工期長，施工成本高。另外，由于本項(xiàng)目巖面均處于河道現(xiàn)有水面下，實(shí)施中會遇到炮孔成孔后孔內(nèi)積水較多，無法正常使用膨脹劑，或因水份過多膨脹劑失效的問題。

方案二：機(jī)械破巖施工。用大型液壓破碎機(jī)直接破巖。炮機(jī)破巖工效低，炮機(jī)產(chǎn)生震動強(qiáng)度較大，長期破巖產(chǎn)生震動波累加也會對巖石上方建筑基礎(chǔ)產(chǎn)生危害，且對堅(jiān)硬巖石破巖工效不明顯。

方案三：隔震孔（膨脹劑預(yù)裂孔）+減弱松動控制爆破+機(jī)械破巖施工。即在河道巖石爆破前，采用鑿巖機(jī)在邊坡線上每隔20cm鉆垂直空孔，部分阻斷爆破震動波、降低爆破震動波強(qiáng)度，并對無積水的隔離孔裝填膨脹劑進(jìn)行預(yù)裂，部分或全部形成裂縫，阻斷震動波。在預(yù)裂完成后，再對河道范圍內(nèi)的巖石采用減弱松動控制爆破方法施工。

為降低爆破震動強(qiáng)度，爆破時(shí)采用：一爆1孔、一爆2～3孔起爆技術(shù)和間隔裝藥等爆破技術(shù)，降低爆破震動強(qiáng)度。此法工藝比較復(fù)雜、成本高（與膨脹劑施工方法相當(dāng)），但工效比以上兩種施工方法要高。

根據(jù)本項(xiàng)目工期要求，考慮到項(xiàng)目實(shí)施的安全性，最終選定方案三作為實(shí)施方案。

4 主要施工工藝

4.1 主要工藝：鉆隔震孔→填充膨脹劑預(yù)裂→巖石松動爆破→機(jī)械破碎→清渣。

4.2 減震隔離孔布孔、鉆孔施工：

（1）孔間距。a=5倍孔徑=5×40mm=200mm

（2）孔深。L=巖石開挖高度+10cm。

（3）在隔離孔內(nèi)灌注膨脹劑進(jìn)行預(yù)裂。

5 排水渠巖石減弱松動爆破設(shè)計(jì)

5.1 在減震動隔離孔鉆孔完成20m邊坡長度后，對該排水渠巖體進(jìn)行松動爆破施工。

5.2 減弱松動爆破設(shè)計(jì)

（1）炮孔類型。垂直炮孔。

（2）炮孔布置形式。溝槽爆破布孔方式。

（3）炮孔深度1.0～2.1m。（最大開挖深度為2m）

（4）炮孔間距a=60cm，排巖石距b=50cm。

（5）單孔裝藥量Q1=qabL=0.5×0.6×0.5×2.1=0.315kg。

（6）起爆線路。采用毫秒微差電雷管起爆。每段起爆3孔，每段起爆藥量0.3×3=0.9kg。

（7）起爆時(shí)間間隔。采用1段、3段、5段7段共4個(gè)段別雷管，每段間隔時(shí)間50毫秒。一次可起爆12個(gè)炮孔，起爆總裝藥量Q=12×0.315kg≈3.6kg。

（8）裝藥結(jié)構(gòu)。分2層裝藥，每個(gè)炮孔內(nèi)底部裝藥量=200克，上部裝100克。炮孔內(nèi)2個(gè)藥包用導(dǎo)爆索串聯(lián)起爆或用電雷管連接起爆。

（9）采用排間起爆（一次一排炮孔），一次起爆可完成爆破巖石量V=12×0.6×0.5×2=7.2m3。

（10）巖石以爆松為原則，最后用機(jī)械破碎進(jìn)行分離。

如此循環(huán)作業(yè)，在完成第一臺階巖石爆破后，再進(jìn)行第2臺階巖石爆破。

6 安全設(shè)計(jì)

6.1 爆破震動安全距離計(jì)算

深孔爆破、淺眼爆破時(shí)，同一段內(nèi)炮孔一次起爆允許的最大藥量，按下式計(jì)算校核：

Q=R3（V/k）3/a

式中：Q-一次起爆允許的最大藥量，Kg；R-爆破部位至保護(hù)目標(biāo)的距離。（距南側(cè)建筑10m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑）；V-保護(hù)目標(biāo)允許的最大振動速度，cm/s，（取V=5cm/s）。

k、α-影響系數(shù)，取k=200，α=1.5；

經(jīng)計(jì)算，對爆破震動安全距離為：

不同距離一次起爆最大藥量控制表

6.2 個(gè)別爆破飛石的安全距離

淺眼爆破個(gè)別飛石的安全距離，按下式計(jì)算：

Rf=40n2W=40×0.352×1=4.76m

式中：Rf-個(gè)別爆破飛石的安全距離，m；n-爆破作用指數(shù)；W-最小抵抗線，m。

6.3 震動控制

（1）利用巖石臨空面布孔，盡量利用巖石面現(xiàn)有裂縫，降低炮孔裝藥量。

（2）盡量利用機(jī)械破碎方法進(jìn)行施工，對已爆松開裂的巖石采用機(jī)械進(jìn)行破碎。

（3）必須在溝槽兩側(cè)減震隔離孔完成鉆孔后才能進(jìn)行溝槽爆破。

6.4 飛石防護(hù)

采用覆蓋防護(hù)方法。

6.5 加強(qiáng)試驗(yàn)

在主體爆破施工前先進(jìn)行試炮，試炮分2次進(jìn)行，第1次2個(gè)炮孔；第2次按設(shè)計(jì)8個(gè)炮孔，用測震動儀測量震動波強(qiáng)度。

7 結(jié)束語

蔡塘河下游段水域湖塘工程“一院兩館”段河道石方爆破開挖于2013年9月開工，2013年11月順利結(jié)束，施工過程中未產(chǎn)生爆破飛石及振動，緊鄰施工區(qū)的一院兩館建筑及市政公園北路通行未受到石方開挖影響，達(dá)到了業(yè)主工期及安全性要求。施工完成后通過現(xiàn)場查看，河床開挖完成后效果完全滿足設(shè)計(jì)要求，并隨后順利通過了業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位驗(yàn)收，保證了工程施工質(zhì)量。采用隔震孔（膨脹劑預(yù)裂孔）+減弱松動控制爆破+機(jī)械破巖進(jìn)行控制爆破開挖施工的成功運(yùn)用，為桂林市臨桂新區(qū)防洪排澇及湖塘水系工程其它單位工程需要控制爆破的地段提供了有效的借鑒，可以作為今后相似工程的實(shí)施工藝。

參考文獻(xiàn)

[1]SL303-2004.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]DL/T5389-2007.水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范[DL].北京：中國電力出版社，2007.

[3]劉清榮.控制爆破.湖北：華中工學(xué)院出版社，1989.

[4]水利電力部水利水電建設(shè)總局.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊.北京：中國水利水電出社，2008.