控制爆破在濟南鐵路橋深基礎樁中的應用

袁志平

(河北冀通路橋建設有限公司)

由于受設計及地質條件等因素的影響，以往深基礎、地下水豐富的樁基均采用鉆孔法施工;但在工期要求緊、巖石強度非常大、鉆機工率滿足不了施工要求的情況下，采用控制爆破的施工方法就能達到預期的效果。

1 工程概況

濟南市緯六路跨鐵路特大橋工程基礎為直徑2.6m深50.0m的大孔徑樁基，南北兩塔的樁基共56根。橋址在區域地質構造上主要位于中生代燕山期侵入的濟南輝長巖體上，區域內的主要構造千佛山斷裂為一高角度的正斷裂，地表分布有第四系全新人工填筑土，其下為第四系全新統沖洪積牯土、亞粘土，局部有姜石土，以及第四系全新沖洪積牯土，下伏中生代晚期輝長巖，此段深度在20m左右，巖石堅實系數l5～20，節理較發育，有大量裂隙水，控制爆破主要在此段實施。

2 爆破設計

控制爆破中爆破參數的設計是非常重要的。根據地質情況，在中生代晚期輝長巖以上部分采用風鎬開挖，鋼筋混凝土護壁支護，輝長巖部分采用控制爆破。炸藥為乳化炸藥。巖石的堅固系數f為15～20。單位炸藥量的大小對爆破效果、鑿巖和裝巖工作量、炮眼利用率以及圍巖的穩定性都有較大的影響。單位炸藥量偏低時，則可能使樁孔直徑達不到設計要求，巖石破碎不均勻。單位炸藥量偏高時，不僅會增加炸藥的用量，還會降低圍巖的穩定性。炮眼直徑的大小直接影響鉆眼速度、炮眼數目、單位炸藥消耗量、爆落巖石的塊度等。炸藥的爆破距離和裝藥量的多少也起到一定的抑制作用。綜合以上各種因素，決定選擇以下的爆破參數。

2.1 爆破參數的選擇

(1)炮孔直徑(垂直孔)。

d=38mm，藥卷直徑32mm，長度為20cm。

(2)最小抵抗線。

最小抵抗線偏大時，會使大塊率增加;偏小時，又會出現礦石過于粉碎，既浪費爆破器材又給礦石裝運帶來困難。經實踐和理論分析可知，取30d較為合理。即ω=30d=30×0.038=1.14m。

(3)炮孔深度。

炮孔深度也是影響控制爆破效果的一個重要參數。合理的炮孔深度可避免出現沖炮，使炸藥能量得到充分利用，保證良好的爆破效果。為便于裝藥及堵塞操作順利進行，孔深L不宜超過2.0m，在實際工程中取L為1.1m。

即L=1.1ω=1.1×1.14=1.25m。

(4)爆破作用指數n。

(5)單位炸藥量q。

考慮到巖石的堅固系數f=15～20及其它影響因素，取q=3.54kg/m2。

(6)每斷面裝藥量Q。

Q=(0.4+0.6n3)×q×ω3=2.14kg。

(7)炮眼的間距a和排距b。

炮眼的間距a、排距b一般是根據一個掘進循環所需要的總裝藥量Q、斷面的大小、形狀以及以往的經驗公式及a與b的關系決定的。一般均勻布置炮孔并且取

a=0.5×l=0.5×1.25=0.625m，取0.6m。

b=0.9×l=0.9×0.625=0.563m，取0.6m。

(8)每孔裝藥量。

掏槽眼1個，超鉆15％即1掏=1.15×L=1.15×1.25=1.44m，取1.50m。

輔助眼6個，即1輔=π×R/0.6=3.14×1.2/0.6=6個，周邊眼13個，即1周=π×D/0.6=3.14×2.4/0.6=13個，q輔=q周=6.76/20=0.338kg，q掏=1.2×q輔=1.2×0.338=0.406(裝藥量加大1.2倍)每斷面裝藥量調整為Q=0.338×19+0.406=6.828kg。

(9)掏槽眼。

掏槽眼裝藥3卷，裝藥長度60cm，堵塞長度90cm，輔助眼及周邊眼裝藥2.5卷，裝藥長度50cm，堵塞長度75cm。

2.2 爆破網絡設計

為了產生大面積臨空面，采用微差分排起爆。孔中采用非電毫秒雷管，掏槽眼采用6段(150 ms±20 ms)雷管1枚，輔助眼采用7段(260 ms±20 ms)雷管6枚，周邊眼采用8段(250 ms±20 ms)雷管13枚，孔外采用即發電雷管2枚，并聯網絡，電起爆器起爆，主要爆破參數如表l所示。

表1 主要爆破參數

2.3 安全防護

(1)加強管理、強化教育，使所有施工人員樹立安全第一的思想。

(2)禁止進行爆破器材加工和爆破作業人員穿化纖衣服。

(3)裝藥后必須保證填塞質量，禁止使用無填塞爆破。

(4)網絡聯結，必須按從里到外的順序進行，雷雨天禁止作業。照明電壓不得超過360V。

(5)點炮前覆蓋好炮被，確認安全區(200 n1)內無閑雜人員后方可點炮。

(6)炮響后，地下爆破不少于15min時，并檢查有毒氣體的含量，確認安全后，方準爆破工作人員進入爆破作業地點及下井作業。但是一定要注意地下爆破作業點的有毒氣體的濃度不應超過作業允許的濃度。爆破作業點允許的濃度值如表2所示。

表2 地下爆破作業點有毒氣體允許濃度

(7)爆破后要及時通風排煙，開挖到一定深度后，要為施工人員配備吸氧設備或用壓風機給孔內通風，保證施工人員的健康。

(8)加強孔內排水，確保孔內無水作業。

3 結語

本工程原設計采用TBB200鉆機2臺施工，但巖石很硬(最大硬度達200MPa)，進展很慢(最慢只有5cm/h)，且不能平行作業，嚴重影響工期，費用大大增加。在這種情況下，改用全面開挖，控制爆破，每顆樁平均工期只有15d，平均爆破進度1.2m/d，大大縮短了工期，直接效益、間接效益都非常明顯。

在施工過程中，未發生安全事故，在爆破過程中及時對有水部位進行處理，保證了爆破效果。采用以上爆破參數，爆碴較小，孔壁穩定規則圓順，孔徑合適(2.6m±5cm)。通過本工程施工，認為該方法是成功的，參數是合理的，能為以后類似工程的施工起到一定的指導作用。

[1] 龍雛棋.爆破工程[M].北京:冶金工業出版牡，1992.

[2] 馮叔瑜.城市控制爆破[M].北京:中國鐵道出版，1996.

[3] 路鵬程.爆破技術在鉆孔灌注樁斷樁處理中的應用[J].華東公路，2000，(2).