復(fù)雜環(huán)境下小孔徑深豎井石方爆破

楊勇 薛永利

摘 要：福建福清核電廠3#、4#常規(guī)島負挖工程中，在復(fù)雜環(huán)境下，采用中心預(yù)鉆一個Φ100mm的空孔的分層掏槽爆破技術(shù)方案，對爆區(qū)建筑物和設(shè)施，按照安全允許振速，嚴格控制最大段藥量，確保了建筑物和設(shè)施的安全。通過合理選取爆破參數(shù)有效的控制爆破飛石，安全地實現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境下小孔徑深豎井石方的爆破開挖。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境；石方開挖；中心預(yù)鉆Φ100mm空孔，分層掏槽爆破；爆破振動；爆破飛石；小孔徑深豎井

1 工程概況

福建福清核電廠3#、4#常規(guī)島負挖工程中，設(shè)計在3#常規(guī)島、4#常規(guī)島-17.6m的基坑內(nèi)各開挖一個埋管豎井，即“U”型埋管豎井。該埋管豎井規(guī)格為Φ600mm，深度為5.5m。

該埋管豎井周圍爆破環(huán)境非常復(fù)雜，豎井位于3#、4#常規(guī)島-17.6m基坑內(nèi)，而常規(guī)島-17.6m基坑的混凝土結(jié)構(gòu)均已完工，而且還有部分玻璃鋼管外露；豎井的設(shè)計上口邊沿距混凝土結(jié)構(gòu)最近處僅有8.0m，爆破時需防止爆破危害因素對外露的玻璃鋼管和混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞。

開挖區(qū)場地地層簡單，主要由燕山侵入黑云母花崗巖和第四系組成，第四系不整合覆蓋于燕山早期侵入花崗巖上。場地地層巖性主要為：第四系全新統(tǒng)人工回填塊石和海積層；燕山早期的黑云母花崗巖及后期侵入閃長玢巖巖脈、輝綠巖巖脈。

2 控爆方案及參數(shù)設(shè)計

2.1 控爆方案

由于該埋管管徑Φ600mm，深度為5.5m。可見該豎井屬于“小孔徑深豎井”，工作斷面非常小，不便于施工操作。

為保證該豎井底口滿足設(shè)計要求，開挖的管徑需大于設(shè)計的管徑，擬采用的開挖管徑為1400mm，每循環(huán)炮孔深度擬定為1.0m，考慮爆破效率為80%，則每循環(huán)進尺為0.8m。另外，為最大限度地保護豎井東側(cè)已澆筑好的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，擬開挖的管徑斷面與設(shè)計的豎井?dāng)嗝媸莻€偏心圓，內(nèi)切于豎井東邊沿上距東側(cè)混凝土結(jié)構(gòu)最近的一點上。此外為了取得較好的爆破效果，擬以開挖管徑的軸線為中心預(yù)鉆一個Φ100mm的空孔，深度為5.8m，其中超深0.3m。豎井開挖和斷面投影圖（見圖1）。

在開挖前需將常規(guī)島-17.6m基坑內(nèi)的水和其他雜物清楚干凈。為了盡可能的減少爆破飛石對周圍設(shè)備、設(shè)施的危害并加快施工進度，該豎井開挖時不進行預(yù)裂爆破，為保證邊線開挖到位，邊線的爆破孔鉆傾斜孔，與豎井側(cè)壁的傾斜角度為10°；同時，為盡量減少爆破時對周圍混凝土的影響，鉆孔時采用“密鉆孔，少裝藥”的設(shè)計原則，周邊孔采用間隔減弱裝藥結(jié)構(gòu)，并充分利用預(yù)鉆的空孔進行爆破設(shè)計。

對于豎井基底及側(cè)壁沒有達到設(shè)計要求的部分，分別采用風(fēng)鎬及人工鑿除的方法進行基底找平。

2.2 每循環(huán)爆破參數(shù)設(shè)計

（1）孔距a

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用空孔直線掏槽的掏槽形式，取掏槽孔a=0.60m，周邊孔a=0.55m（由于該豎井端面很小，因而在爆破施工中可以取消輔助孔）。

（2）掏槽孔與周邊孔最小距離

掏槽孔與周邊孔最小距離為0.40m。

（3）炮孔深度L和循環(huán)進尺H

炮孔深度取1.0m，考慮爆破效率為80%，則每循環(huán)進尺為0.8m；掏槽孔超深取0.2m，其余孔不超深。

（4）孔徑d

取孔徑d=38mm。

（5）炸藥單耗q

掏槽孔取炸藥單耗q=2.1～2.8㎏/m3，周邊孔取炸藥單耗q=1.2～2.0㎏/m3。

（6）填塞長度

掏槽孔填塞長度0.3～0.4m，周邊孔總填塞長度0.7～0.8m。

（7）單孔藥量Q

掏槽孔單孔藥量為0.6～0.8㎏，周邊孔單孔藥量為0.3～0.5㎏。

（8）爆破規(guī)模

一次起爆12個孔，單段最大藥量不大于1.5㎏

（9）炮孔網(wǎng)絡(luò)布置示意圖

（10）裝藥結(jié)構(gòu)

掏槽孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，周邊孔采用間隔減弱裝藥。

（11）爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及合理微差時間

采用非電復(fù)式導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)，使用起爆器起爆。采用微差起爆，微差時間不小于100ms。

3 爆破振動與飛石控制

3.1 爆破振動安全校核

爆破振動要保證周圍設(shè)施的正常使用，本工程主要為東側(cè)8.0m處已澆筑好的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。本工程以質(zhì)點振動速度作為衡量爆破振動強度的物理量，可按公式（1）計算。

Q=R3·（v/K）3/a 式（1）

式中：v為質(zhì)點振動速度，本工程取7cm/s；Q為最大段藥量，kg；R為爆心與被保護物之間的距離，本工程取8.0m；K、a為與爆破點至計算保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)。福清核電廠區(qū)主要為中硬巖石，本工程取K=160，a=1.7。

根據(jù)式（1）及上述確定參數(shù)，計算出本工程安全允許最大段藥量為2.05kg，本工程設(shè)計最大段藥量為1.5kg，可以滿足要求。

3.2 爆破飛石控制措施

考慮本工程的特點，采取各種技術(shù)措施，做到安全性、經(jīng)濟性、合理性、可操作性以及高效率的統(tǒng)一。

（1）上向飛石的控制。上向飛石主要由填塞質(zhì)量控制，與單耗和填塞長度有關(guān)。填塞長度一定，單耗太大，會形成孔口漏斗，飛石數(shù)量多而遠，危害也嚴重；單耗太小，炸藥威力不足以破壞巖石，就可能向上沖起，危害相對較小，爆破效果肯定不好。所以要控制上向飛石，應(yīng)控制合適的單耗范圍和其合適的填塞長度。

（2）本工程在控制單孔裝藥量的同時，在整個炮區(qū)上覆蓋一層竹籬笆，并使每塊竹籬笆搭接不小于20㎝，竹籬笆覆蓋范圍每邊應(yīng)超出炮區(qū)不小于50㎝，然后在竹籬笆上覆蓋一層鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)覆蓋面積不小于竹籬笆覆蓋面積，每塊鐵絲網(wǎng)的連接處用鐵絲連接完好，最后用砂袋重壓，并保證上層每塊竹籬笆上一個砂袋且每個砂袋重不小于25㎏。

（3）為了減少以后的找平工作量，盡快完成該豎井的開挖，在進行爆破開挖時將根據(jù)以往的爆破經(jīng)驗采用適當(dāng)?shù)谋茀?shù)，并根據(jù)每一炮后的基底測量情況及時調(diào)整下一炮的爆破參數(shù)，特別是控制適當(dāng)?shù)谋瞥睿员M可能的避免欠挖和控制超挖；對不可避免的欠挖部分，采用人工或機械的方法進行清除，將盡量不采用爆破的方法清除。

（4）對每一次的爆破施工均進行風(fēng)險性分析，根據(jù)爆破部位、拋擲方向等因素分析產(chǎn)生飛石的可能性，并針對風(fēng)險性分析可能會出現(xiàn)的結(jié)果，采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。

4 結(jié)語和體會

復(fù)雜環(huán)境下的爆破施工設(shè)計，需要綜合考慮周圍環(huán)境、工程地質(zhì)、具體的防護要求等各方面的因素，本工程針對這些因素采用中心預(yù)鉆一個Φ100mm的空孔的分層掏槽爆破技術(shù)方案，對爆區(qū)建筑物和設(shè)施，按照安全允許振速，嚴格控制最大段藥量，確保了建筑物和設(shè)施的安全。

參考文獻

[1]汪旭光.爆破設(shè)計與施工[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2014：224-261.

[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理.爆破安全規(guī)程：GB 6722-2014 [S].北京：中國標準出版社，2014.

[3]王立國.復(fù)雜環(huán)境下石方控制爆破[J].工程爆破，2005，11（3）：55-56.

[4]謝博松.復(fù)雜環(huán)境下石方控制爆破技術(shù)[J].西部探礦工程，2013，25（5）：127-128.

（作者單位：核工業(yè)南京建設(shè)集團有限公司）