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(qū)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(qū)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(tǒng)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(shù)l5～20，節(jié)理較發(fā)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(shù)的設計是非常重要的。根據(jù)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(shù)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(wěn)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(wěn)定性。炮眼直徑的大小直接影響鉆眼速度、炮眼數(shù)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(shù)。

2.1 爆破參數(shù)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(xiàn)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(shù)。合理的炮孔深度可避免出現(xiàn)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(shù)n。

(5)單位炸藥量q。

考慮到巖石的堅固系數(shù)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(jù)一個掘進循環(huán)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(wǎng)絡設計

為了產生大面積臨空面，采用微差分排起爆?？字胁捎梅请姾撩肜坠埽筒垩鄄捎?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(fā)電雷管2枚，并聯(lián)網(wǎng)絡，電起爆器起爆，主要爆破參數(shù)如表l所示。

表1 主要爆破參數(shù)

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

(5)點炮前覆蓋好炮被，確認安全區(qū)(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(yè)地點及下井作業(yè)。但是一定要注意地下爆破作業(yè)點的有毒氣體的濃度不應超過作業(yè)允許的濃度。爆破作業(yè)點允許的濃度值如表2所示。

表2 地下爆破作業(yè)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(yè)。

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(yè)，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(fā)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(shù)，爆碴較小，孔壁穩(wěn)定規(guī)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(shù)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(yè)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).