精细爆破施工技术对浅小基坑开挖成型的影响研究

精细爆破施工技术对浅小基坑开挖成型的影响研究

彭小松

中国核工业第二二建设有限公司  湖北武汉 430051

摘要：在日常工程项目建设的过程中，浅小基坑开挖往往需要借助精细化爆破技术来完成。通过对浅小基坑开挖爆破参数的精细设计、施工，遵照“严格计算，科学设计，实时调整”的原则，以“设计参数指导施工，以实践修正设计参数”为基本操作手段，从而实现爆破施工、操作和管理的精细化，在有效保障施工工期的前提下为工程施工取得了较好的经济效益。

关键词：精细化；爆破技术；基坑开挖；应用分析；

引言：在现有的小基坑开挖成型中，采用精细爆破施工技术进行了大量的试验，并对其技术进行了细致的研究，可以优化其爆破质量、提升爆破效果、获得更大的经济效益和安全性，本文通过某核电厂爆破工艺设计，总结了浅小基坑开挖精细爆破技术的优势，积极探索复杂环境下的浅小基坑爆破开挖的施工方法，获取和积累了新的成功经验，丰富了精细爆破的理论研究。

一、工程概述

某核电厂厂址内，东临己运行的 1 、2 号机组工程。新建3 、4 号机组拟采用自主化三代百万千瓦级压水堆"华龙一号"技术融合方案。厂坪标高暂定为+11.00m。

厂区属滨海台地地貌，海拔最高为 32m ，地形平缓，地势东南部高，西北部低，向大海倾斜。厂区自然斜坡坡角一般为 5~25°，自然斜坡处于稳定状态。在厂址区北部存在一弃土场，堆积高度 20~33m ，坡顶高程约为+35.19~+43.65m。

厂区地层岩性主要为第四系和侵入岩。第四系主要为海积、残积层，岩性为中砂、砾砂和粉质粘土，局部地段分布有填土层，多为开挖砂石料：侵入岩主要以燕山晚期白垩纪黑云母花岗岩和石英闪长岩为主。

二、爆破施工主要难点

2.1震动防护难点突出

按照传统的施工方法，通常要采用静态爆破或机械破碎等方法施工，但传统施工方法成本高且耗时长。经设计论证后，决定采用精细控制爆破技术施工，并提出了如下安全控制参数，见表1。

表1基坑安全控制参数表

2.2飞石防护难度大

由于核岛环形廊道基岩完整性要求高，成形要求高，不允许欠挖，超挖不超过20cm,且是圆形廊道，一旦出现爆破飞石飞离警戒区的情况，极易发生伤害事故；其次，浅小基坑爆破钻孔处容易积水，而水眼装药填塞又很容易发生卡孔现象造成填塞不严，酿成飞石事故。采取怎样的技术措施和辅助措施才能有效避免飞石事故，便成了实施精细控制爆破必须要解决的难点课题之一。

三、精细控制爆破参数设计

3.1爆破方案选择

（1）首先将环形廊道与核反应厂房-12.3区块同时爆破至-12.3的高程，再对核岛环形廊道内圆侧采用预裂爆破，形成-12.3～-16.8的边坡面，再利用环形廊道外已开挖的-15.0区块为爆破自由面，对核岛环廊分段爆破开挖至-15.0，再掏槽爆破，人为创造爆破自由面，为核岛环形廊道-15.0～-16.8部开挖创造良好爆破条件，形成爆破自由面后分段爆破开挖-15.0～-16.8部位的环形廊道，外圆侧边坡采用光面爆破，形成-15.0～-16.8的边坡。预裂爆破部位如图7.44。

（2）预裂爆破完成后，进行-12.3～-15.0浅孔爆破开挖，浅孔爆破开挖完成后，进行环廊周边的-15.0标高区域保护层及周边-16.1小基坑爆破开挖及欠挖处理，环廊周边-15.0区域、-16.1基坑欠挖处理完成后，进行-15.0～16.8环廊浅孔开挖及外圈光面爆破，爆破后的石渣采用挖掘机装车，自卸车运输至堆料场的方式。

3.2爆破参数的确定

(1)台阶底盘抵抗线W。按照W=(0.5—0.8)H，W=k×d，结合核岛环形廊道实际，确定底盘抵抗线5m。

(2)孔深L与超深h。在每个炮孔装药量一定的条件下，超深越大，填塞长度就越大，直接用于破碎台阶岩石上部非装药区(即炮孔填塞区)炸药量减少，就会在爆堆表面形成一层岩石大块，装车效率降低。因此，在可能条件下，应力求减小超深。根据本厂区多次实验总结，确定超深h=2.5m，孔深L=l2.5m。

(3)孔距a和排距b。根据a=mW，选取炮孔密集系数m为1.2-1.5。根据爆破试验取a=6.5m。布孔方式为三角形布孔，排距b根据排距与孔距关系b=0.866×a得5m，同时，依据大孔距小排距可以有效改善爆破效果的理论，并通过工程实践，确定排距为4.5m。

(4)填塞长度l。合理的填塞长度能改善爆破效果和提高炸药利用率。依据公式l=(0.7—1.0)W，得l=4m。

(5)单位炸药消耗量q。依据Q=k.q.a.b.H和工程实践，得q=0.30kg/m³。

表2精细爆破参数

注：核岛环形廊道的岩石为微风化岩石硬度较大，属于较硬岩、坚硬岩，中风化岩石完整性较差，单耗较低时，容易产生大块。且环形廊道开挖时，爆破夹制作用大，故炸药单耗暂定为0.3kg/m³。在施工中，根据工程试爆后进行调整。

四、精细控制爆破作业规范设计与实施

4.1精细布孔严控参数

1)严控钻孔参数。爆破工作面清理完成后，由专职测量人员按照技术交底对炮孔分区、分段进行放样，通过科学的管理确保孔位及孔深达到要求精度。钻孔采取梅花形分布设计，以求达到最佳的爆破效果。在不同的爆破区段，应根据不同的区段特点，采取相应的炮孔参数。在清底炮钻孔时，应严格控制基底标高，钻孔深度应按照基底标高超钻30cm为宜。在爆破实施过程中，还应根据爆破效果及时调整钻孔参数，使之更趋合理。

2)孔位选择要点。钻孔位置对爆破效果具有重要影响。临空面边沿的首排炮孔与临空面的垂距应略小于炮孔填塞长度，以确保首排炮起爆时能够将临空面充分打开，为后续实施台阶爆破创造良好的条件；靠近围岩的边孔与围岩的垂距应控制在30om为宜。从而能较好地控制围岩的超欠挖。此外，在钻孔时应尽可能避开岩石节理巨变层，防止因岩层的节理巨变而产生飞炮。

4.2精确装药严控填塞

严格控制装药量和炮孔填塞质量，是确保爆破效果，防止爆破飞石的重要保证。这项操作是实施精细控制爆破十分关键的环节，不仅可以保证爆破效果和爆破安全，同时也可有效加快施工进度，为交叉作业和整个工程建设赢得宝贵时间。在常规爆破作业情况下，周边的交叉作业均应暂停，远离爆区。该工程实施精细控制爆破，通过技术手段将爆破安全控制范围锁定在5倍的爆破漏斗底圆半径之内，所以丝毫没有影响交叉作业。即使在起爆作业时，距离爆点仅为10m左右的基坑支护作业仍然能够照常进行．这是常规爆破作业无法做到的。在炮孔装药与填塞的精细操作中，对所有炮孔均采用了连续装药结构，每孔装药精度均控制在±30g，起爆药包设在孔口上方第1节，采取正向起爆方式。炮孔内装药后的剩余空孔全部采用现场的砂土分层填塞，分段捣实直至孔口。在炮孔存有积水的情况下，工地专门准备粗砂作为炮孔填塞物，确保炮孔填塞万无一失。靠近围护结构的边孔，应采取不耦合装药的方式。以保证留岩质量。

四、精细化的爆破管理

(1)爆破人员应进行上岗前的岗位培训，熟悉爆破危险的内容，并制定相应的安全防范措施。持证上岗，穿戴个人防护装备。在《爆破安全规程》及《民用爆炸物品安全管理条例》中，必须严格执行爆破作业人员的操作程序。

(2)在炸药安装之前，爆破技术人员要对爆破现场进行技术培训，并对现场进行指导、监督。在爆破后应按要求的时间进行爆破作业，以确保有无盲炮、危石、等现象。

(3)爆破设备的安全管理也非常重要，保管人员要认真填写爆炸设备的收发流水帐，并定期进行项目检查；爆破人员应填写爆炸人员的记录，并妥善保管所接收到的炸药，不得丢失、转移，不得私自销毁或转移。

总结：精细微差爆破的振动控制主要是采用科学的网孔参数进行合理的爆破分区，依据对保护物的振速要求，在确保有效开槽爆破的前提下合理确定单响起爆药量，在距离振动保护物较近的地方，炮孔参数须依据安全标准，遵照“严格计算，科学设计，实时调整”的原则，以“设计参数指导施工，以实践修正设计参数”为基本操作手段，从而实现爆破施工、操作和管理的精细化。

参考文献：

[1]祁坤.中深孔微差松动爆破技术在油罐基坑开挖中应用[J].中小企业管理与科技.2015,(12).249-250.

[2]白晓涛,顾月兵,唐丙文,等.中深孔爆破技术在基坑开挖中的应用[J].工程爆破.2007,(4).35-37.

[3]苏二换.露天矿大孔径深孔爆破方案优化与施工技术探讨[J].露天采矿技术.2013,(10).15-17,19.