降低深基坑深孔爆破石塊大塊率的研究與實踐

黃澤均 熊志平 楊 盼

(湖北盛達泰水利水電工程有限公司，湖北 武漢 430060)

麻城市浮橋河水廠二期工程基坑石方開挖量約3.0萬m3，施工作業區位于浮橋河國家濕地公園，與浮橋河水庫大壩最小距離約150m，為了保護水庫大壩，有效降低爆破振動，必須采用微差爆破。爆破后主要采用1m3反鏟挖掘機對破碎巖石進行開挖、歸堆及裝車，15t自卸汽車進行棄渣運輸，爆破后的大塊徑巖石主要采用1.2m3液壓破碎機進行解小。塊徑大于900mm石塊產出過高，不便于挖掘機鏟斗鏟料裝車，鏟裝效率低，二次破碎解小費用增加。為提高鏟裝效率和降低二次解小成本，實際開挖過程中，要求塊徑大于900mm的大塊率低于7%以下，但受爆破施工效果影響，爆破后1號清水池基坑內爆破塊度超過900mm的大塊率為13.7%，2號清水池基坑內爆破塊度超過900mm的大塊率為12.6%，二次破碎費用占到石方開挖總費用19.6%，二次破碎施工成本增加，影響工程進度。

1 工程概況

麻城市浮橋河水廠二期工程位于麻城市中館驛鎮浮橋河水庫主壩左側，水廠取用浮橋河水庫庫水，采用常規凈水工藝，設計供水規模為4萬m3/d。本工程主要解決周邊5個鄉鎮176個行政村24.4萬人的飲水安全問題。本工程廠區位于浮橋河大壩東側海拔約115.00m位置，根據前期對原始地形地貌測量，水廠基坑開挖深度為13～22m，基坑范圍內基巖埋深起伏較大，基巖地質以白云二長片麻巖為主，巖石節理裂隙發育，有少量浸水。

本次爆破爆區為深孔基坑爆破施工，爆區長60m、寬30～60m，爆破面積約0.46萬m2。炮孔采用大孔距、小排距的梅花形布孔，采用KG935自行式潛孔鉆鉆孔，鉆孔孔徑90mm，炮孔傾角為80°，孔內采用連續裝藥結構，所用炸藥為2號巖石乳化炸藥，爆破網絡采用V形前傾式起爆網絡，孔內采用MS9非電毫秒導爆雷管，地表連線采用MS5非電毫秒導爆雷管接力，延時逐孔起爆。爆破參數和裝藥結構見表1和圖1，爆破網絡見圖2。

表1 爆破參數表

圖2 前傾式爆破網絡圖

2 爆破石塊大塊率高產生的原因

通過運用頭腦風暴法找出了影響爆破作業效果的各個因素，采用因果圖進行分類歸納匯總，見圖3。并按照現場驗證、現場測試及測量、調查分析、查閱資料等方法對影響爆破效果的各個末端因素進行了逐個排除和確認，并繪制了要因確認表，見表2。最終確定造成爆破石塊大塊率高的主要原因有炮孔未封堵密實、裝藥結構不合理、起爆網絡不合理等。

表2 要因確認表

續表

圖3 因果圖

3 采取的措施

3.1 制定對策

針對造成爆破大塊率高的炮孔未封堵密實、裝藥結構不合理、起爆網絡不合理等主要原因，制定相應措施對策，見表3。

表3 對 策 表

3.2 對策實施

3.2.1 實施對策一

現場配備水桶，對填塞作業人員進行分工，1人填塞巖粉，1人往孔內注水，以孔口表面巖粉不下沉為準，停止注水；安排專人進行跟蹤檢查，確保所有炮孔均按要求封堵密實，對未達到要求的炮孔進行整改，現場檢查情況，見表4。

表4 炮孔封堵密實現場檢查情況表

3.2.2 實施對策二

由于活動前采用下部集中裝藥，導致炮孔的上部沒有能量對巖石進行破壞，將集中裝藥調整為耦合分段裝藥，提高炮孔內炸藥重心，充分利用孔內爆破能量對巖石進行破碎，耦合裝藥結構見圖4；安排專人跟蹤檢查，嚴格控制下部集中裝藥量60%、上部裝藥量40%，裝藥量檢查結果，見表5。

圖4 調整后的裝藥結構示意圖注 L1—下部裝藥段長度；L2—中間填塞段長度；L3—上部裝藥段長度；L4—孔口填塞段長度；L2+L4填塞總長度不小于2.7m。

表5 清水池裝藥量檢查情況表

3.2.3 實施對策三

針對起爆網絡不合理問題，將前傾式起爆網絡調整為后傾式起爆網絡，擴大了V形起爆網絡夾角,能創造更長的爆破自由面長度,炮孔自由面的增加有利于發揮炮孔炸藥能量。調整后爆破網絡連接采用并串聯起爆網絡，各分支傳爆網絡前后結點之間的雷管順次連接，同一段延期時間的起爆雷管連接在同一個傳爆結點上，不同段延期時間的雷管根據起爆順序連接在不同的傳爆結點上。炮孔內裝2發高段別、長延時高精度導爆雷管，孔間接力均為1發低段別高精度地表延期導爆雷管。調整后的后傾式起爆線路，見圖5，并串聯起爆網絡，見圖6。

圖5 調整后的后傾式起爆網絡示意圖

圖6 并串聯網絡示意圖

施工單位安排專人負責跟進線路連接，確保所有線路連接方式正確性。起爆網絡敷設連接由有經驗的爆破員實施，并實行雙人作業制。

4 實施效果分析

通過上述對策措施實施，1號、2號清水池再次進行爆破施工，爆后場區表面無明顯石大塊，從跟蹤挖掘效果看，沒有出現根底，底板平整，大塊率較以前有明顯降低，并對前后爆區石塊大塊率(塊徑大于900mm)進行了統計對比(見表6和圖7)與分析。

表6 爆區(清水池)大塊率統計對比表

圖7 成果對比柱狀圖

由統計表及成果對比柱狀圖可以看出，通過采用上述對策措施，將深基坑深孔爆破石塊大塊率降低至7%以下，實現了質量控制目標。

5 結 語

深基坑深孔爆破石塊大塊率問題，影響工程項目質量，本文通過不斷優化裝藥結構和爆破技術，在不改變炸藥規格和參數的情況下，充分利用了爆破能量，減小了爆破振動，保護了浮橋河水庫大壩，降低了本次石方爆破大塊率和二次破碎成本，提高了現場鏟裝效率，同時加快了基坑施工進度，獲得了建設單位和監理單位的一致好評。