硬岩地层深基坑开挖控制爆破施工工法说课材料

1、硬岩地层深基坑开挖控制爆破施工工法中铁二局股份有限公司城通公司前言在城市地铁施工中，基坑土方开挖进度是制约车站工期的关键因素，尤其是在硬 岩地质中，如何安全高效的完成基坑土石方开挖工作是一个越来越突出的难题。东莞地铁R2线2303B标车站底板埋深约在地下1617.5m之间，大部分位于强、 中等、微风化混合片麻岩中，局部位于硬塑状残积土层及全风化岩层中，基坑部分区 域存在 0-6m 范围不等厚度的微风化岩石，为保证施工工期，选用了控制爆破施工工 法，取得了较好的技术和经济效益。工法特点采用预裂爆破技术在靠围护结构侧形成隔振破碎带，保护围护结构及基坑安 全。主爆破区采用台阶松动微差控制爆破技术，

2、有效降低爆破振速， 减小对周围建 筑、居民的影响。适用范围适应于基坑周边条件复杂、对爆破振动控制要求高的硬岩地质条件下深基坑开挖 工程。工艺原理车站基坑爆破拟采用 “一次预裂爆破 + 一次微差松动控制爆破技术” 施工。即靠近 地下连续墙结构1.5m范围先行施做双排孔（靠近连续墙一排为空孔）预裂爆破至设 计底标高，以形成隔振破碎带，然后采取主爆区分层分段爆破至设计底标高的微差松 动控制爆破以加快施工进度。施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.2操作要点5.2.1车站爆破施工顺序车站爆破拟采用“一次预裂爆破+一次微差松动控制爆破技术”，首先施做靠近地下连续墙结构1.5米范围，采用双排孔预裂爆

3、破至设计底标高以形成隔振破碎带， 内侧炮孔不装药，起降振及增加临空面以及增加破碎带范围的作用，预裂炮孔采取间隔不耦合装药结构然后再施做 1部，1部掏槽给后面爆破创造临空面，爆破采取孔底连续装药结构，中间空眼不装药起到临空面作用。周边预裂破碎带形成后以及1部掏槽创造临空面后在施做第 2部，为了安全起见爆破前第一炮需缩小爆破规模至设 计的一半。根据基坑岩层厚度，为确保爆破效果及降低爆破对周边建筑物及环境的影响，基坑爆破需分层分段进行。连续墙结构1T孔册們m P; IMj情lili囲LT?Mi ”化惟药;一询北）图521-2预裂破碎带爆破布孔装药结构图6600.-IdiLU：图521-3创造临空面一

4、次爆破成型炮孔布置图站怕）Fmm 犀ggg图521-4主爆区松动爆破炮孔装药图5.2.2车站预裂爆破技术参数采用潜孔钻进行钻孔，钻头直径为 76mm 规格。钻孔深度7.5m （以岩层厚7m 设计），采用双排孔布置，内排空孔，预裂炮孔采取间隔不耦合装药结构。表5.2.2-1破碎带预裂孔一次爆破装药设计参数表（按岩石厚7m设计）序号炮孔类型炮孔深度/mm孔距/mm角度/度数量/个段位装药长 度/mm堵塞长度/mm单孔装药量/kg同段起爆药量/kg药卷直径/mm1内排空眼75005009016孔口压沙包2预裂孔75005009021采取间孔口 1m+1.63.22*32mm隔装药孔口沙包捆绑结构，孔

5、口 1m+2*32mm3预裂孔75005009023每孔口沙包1.63.2捆绑1.5m孔口 1m+2*32mm4预裂孔75005009025将2条孔口沙包1.63.2捆绑直径孔口 1m+2*32mm5预裂孔7500500902732mm孔口沙包1.63.2捆绑药卷并孔口 1m+2*32mm6预裂孔75005009029列捆绑孔口沙包1.63.2捆绑于导爆孔口 1m+2*32mm7预裂孔750050090211索并敷孔口沙包1.63.2捆绑设在竹孔口 1m+2*32mm8预裂孔750050090213条上孔口沙包1.63.2捆绑孔口 1m+2*32mm9预裂孔750050090215孔口沙包1.

6、63.2捆绑合计3225.6备单次爆破方量炸药单曰 匚几 七| 序 戸.# 曰同段起爆最大药量m 3 ；0.46kg/m 3 ；注V=8*7*1=56q=Q=3.2KG523车站浅眼台阶微差松动控制爆破技术参数(1 )炸药选择2#岩石乳化炸药药卷直径为60mm和32mm炸药。起爆雷管选 用微差毫秒电雷管和非电雷管(2)炮孔布置及基本参数钻孔采用垂直型布孔，钻孔直径 76mm。台阶高度宜为3.0-7.0m，孔深度宜为3.3-7.7m 其中超深为0.3-0.7m。前排孔抵抗线W: 1.82.7m。孔距：a=2 2.7m ; 排距：b=1.4 2.2m。根据台阶高度选择不同的孔距、排距，台阶高度大时

7、取大值，小时取小值。(3 )炸药单耗q的选取根据岩石性质、炸药性质、单耗初步选取 q=0.350.5kg/m3进行计算，爆破前 先进行试爆爆破时将根据岩性、爆破监测振速、爆破效果进行调整。(4)单孔装药量Q和同段起爆最大药量的确定。单孔爆破体积为：V =a*b*H 。单孔装药量为：Q =q*V 。为确保爆破效果，前排孔由于有较好的临空面药量比主炮孔减少10%左右，最后一排孔考虑到受前几排孔的制约药量比主炮孔增加10%左右，克服前面几排孔的压制从而达到更好的爆破效果。为保证连续墙和结构的安全靠地下连续墙的边孔可适当减 少药量。各炮孔装药结构见下表：表5.2.3-1各炮孔装药结构参数表(孔径 76

8、mm )炮孔名称台阶高(m )孔深(m )抵抗线(m )孔距a(m)排距b(m)装药量(kg)堵塞长度L (m )单耗qKg/m3前排孔33.31.821.44.22.20.4主炮孔3.31.421.44.22.20.5后排孔3.31.421.44.22.20.5前排孔44.52.32 . 21.66.02.50.35主炮孔4.51.62 . 21.66.02.50.43后排孔4.51.62 . 21.66.62.10.47前排孔55.52.52 . 527.83.00.31主炮孔5.522 . 527.83.00.31后排孔5.522 . 528.42.80.34前排孔66.62.62 .

9、62.011.43.00.36主炮孔6.62.02 . 62.011.43.00.37后排孔6.62.02 . 62.0122.80.38前排孔77.72.72 . 72.2153.00.36主炮孔7.72.22 . 72.2153.00.36后排孔7.72.22 . 72.215.62.80.38同段起爆最大药量：根据连续墙爆破监测数据筛选该区域具有代表的参数，参考爆破计算公式回归计算k和a合理值，再根据k和a值计算所在区域同段起爆最大药量当爆破震动较大时可以在孔外增加延时雷管。为确保地下连续墙及周边建筑物结 构安全在爆破前应进行试爆，试爆位置选择端头预裂孔基本段8米长爆破，按照3-4米深岩

10、层的参数进行。宜控制在 3-4 排,在取得经验后实施主炮孔爆破，长度宜小于基 坑宽度。（5）装药结构及炮孔堵塞装药采取孔底集中装药结构，孔口采用炮泥堵塞长度大于1.2倍抵抗线。非电雷管聚能穴指向孔口的反向装药结构(6 )起爆网络单个分区爆破采用非电毫秒雷管微差起爆方法。各炮孔均采用孔内微差-即将所有孔内非电雷管导爆管绑扎在一起由双发瞬发电雷管同时引爆以确保起爆网络安全。524爆破安全验算爆破震动安全控制根据本工程所处的地理位置，需要保护的建筑物为距离车站基坑爆源 50m之内的 建筑物以及支撑结构安全，必须严格控制爆破震动及爆破飞石。因此需对此范围内的 房屋建筑进行验算以确定同段起爆最大药量以便

11、指导施工。根据爆破安全规程计算：Q=R3(V/K)3/ a式中：Q 最大一段的装药量，kg ;R距爆源中心的距离，m ；K与介质特性、爆破方式及其它因素有关系数取150 ;V非抗震性钢筋混凝土框架房屋允许振速取2cm/s ;a 地震衰减指数取1.8 ; K, a取值参照下表：表5.2.4-1有关的系数K和衰减指数a值岩石类别Ka坚不硬岩50 1501 3 1 51丿口 11中等硬度岩石150 2501 5 1 814口 11软岩石250 3501.8 2.0将不同取值的参数代入公式，可得结果如下表所示:表5.2.4-2不同距离的最大一段的装药量值对照表序号R(m)安全震动速度v(cm/s)同段

12、起爆最大药量Q(kg)12025.99230220.24340247.98450293.71车站实际施工中根据不同爆破部位控制单段起爆最大装药量，确保爆破震动不会 对周边居民房屋造成伤害。为了切实确保工程爆破震动安全，在初期以安全距离参考值对应的装药量的一半作为最大单段装药量进行爆破，同时实地测试爆破振动以求取该地真实可靠的K、a值并调整计算主要建筑物的安全距离。在爆破进入正常均衡生产阶段后以实测结果决定 安全距离来严格控制钻孔爆破的单段最大装药量从而确保周围保护物的安全。爆破震动测试与分析系统如下：测试系统:拾震器TOPBOX型测振仪数据存储体分析处理系统:图524-1爆破震动测试与分析系统

13、流程图爆破飞石控制车站爆破安全控制除了控制爆破震动外爆破飞石的控制尤为重要，车站爆破时采 用在爆区表面覆盖胶皮及沙包的防护措施。具体为在爆区表面覆盖由废旧轮胎编制的 重型炮被，孔口再压砂包覆盖防护网，另外在基坑口支撑面上设置由两层铁丝网及2层安全尼龙网编织成的防护网片可保证爆破飞石不飞出基坑围墙。安全警戒：每次爆破前30分钟进行安全警戒，警戒范围按爆破飞石的安全距离确 定。警戒范围以内的一切人员应全部撤离，爆破指挥则依每次爆破地点情况设于其附 近较安全位置。爆破指挥、起爆点和各警戒点之间用步话机保持顺畅的通讯联系。警 戒信号分为三种即警戒、准备起爆和警戒解除，每次爆破后检查无误后由爆破指挥发

14、出警戒解除信号。安全警戒距离为以爆源为中心向外 100m范围。5.3劳动力组织表5.3-1劳动力计划表序号作业工种人数备注1爆破工程技术人员12爆破员43安全员14钻工125空压机修理工16电工2材料与设备表6-1施工机具及爆破器材配置如下表:序号设备名称数量规格型号主要工作性能指标备注1地质钻机15DPP-110最大钻进深度100m2空压机2SA515020m 33YT28凿岩机4风动式4潜孔钻机2气液联动13 m 35测震仪1TC-48506电雷管测试仪1QJ41 型测量范围0-3 Q7高能起爆器1GM-500S起爆1000发电雷管质量控制措施(1)确保生产的均衡连续性和破碎质量，同时有利

15、于爆破安全的控制，石方爆破 采用钻孔控制爆破的方法进行。爆破开挖采用分段分层低梯段钻孔控制爆破，孤石和 大块石的二次破碎主要采用镐头破碎。(2 )从有利于铲装和作业安全的角度出发，每段石方开挖分台阶作业。 爆破初期进行爆破振动规律测试取得该地真实可靠的K、a值，为准确控制 单段最大装药量提供依据。另外爆破进行过程中实施爆破振动监测以便随时调整爆破参数和确保其爆破振动安全。根据保护建筑物到爆破地点的不同距离， 严格按实测振动规律控制单段最大 装药量和一次爆破规模。采用微差起爆方法最大限度地减少爆破振动对环境的影响。石方爆破开始前对周围建筑物进行详细调查并依据其结构特征和国家标准给 出各自的爆破振

16、动安全允许值。（6 ）严格安全防护措施， 爆破时对爆区顶面覆盖柔性防护网以防止个别飞石造成 周围保护物的损害，爆破时实施严格的安全警戒。（7 ）爆破施工严格遵照爆破安全规程和政府部门有关规定办理。爆破施工前 编制详细的爆破施工组织设计经有关部门审批后实施。（8）起爆前加强警戒警示，爆破时人员全部撤至安全地点后方可起爆，爆破警戒 距离不小于 100m 并实施临时封路。（9）爆破前张贴告示， 加强与临近单位之间的沟通、 协调确保爆破施工进行顺利安全控制措施8.1 爆破警戒与信号 爆破工作开始前必须确定危险区边界并设置明显的标志。爆破前 2 小时由现场安全负责人通知周边商铺， 爆破前 30 分钟由现

17、场安全员用高 音喇叭通知附近行人及车辆做好爆破准备，必须同时发出音响和视觉信号，使危险区 内人员都能清楚地听到和看到。第一次信号预警信号。所有与爆破无关人员应立即撤出危险区以外或撤到指 定的安全地点，在各警戒点派出警戒人员。第二次信号起爆信号。确认人员、设备全部撤出危险区具备安全起爆条件时 方可准许发出起爆信号，根据这个信号准许爆破员起爆。第三次信号解除警戒信号。未发出警戒信号前岗哨应坚守岗位，除爆破工作 负责人批准的检查人员以外严禁任何人进入危险区，经检查确认安全后方可发出解除 警戒信号。8.2 起爆采用高能起爆器激发起爆雷管时必须由有爆破经验的爆破员操作。爆破前 30 分钟必须装完药联好起

18、爆网络并派专人检查清理施工现场， 一切机械设备和人员撤到安全警戒距离以外。没有爆破负责人的起爆指令不得起爆。炮响后按照规定的时间后才准爆破技术人员和爆破工进入爆区检查，安全准爆后 才能解除警戒。8.3 爆破后安全检查和处理爆破后按规程规定的时间确认安全后爆破人员进入爆破地点检查有无危石和盲炮 等现象，发现问题及时处理并和相关部门取得联系采取相应的安全措施。未处理前应 到现场设立危险警戒标志。若发现盲炮必须按照中华人民共和国爆破安全规程 (GB6722-2003 )中的有关规定来处理，只有确认爆破地点安全后经当班爆破负责人 同意方可准许其他施工人员进入爆破地点。8.4 盲炮处理盲炮是安全隐患对其

19、应十分关注以预防为主减少或避免盲炮的发生。其措施是： 施工前和施工中应该对储存的爆破器材作定期检验，应选用合格的炸药和雷管以及其 它爆破材料；装药前应检查孔内是否有积水如有积水应采用防水的乳胶炸药或是清除 积水；装药时中间不能脱节；联线时要注意防止导爆管和导爆索不折断四通要连接牢 固，雨天时注意防水确保起爆网路的畅通。一旦发现盲炮应严格按爆破安全规程 (GB6722-2003 )中的规定执行。处理盲炮的工艺流程：确定类型一分析现状一确定处理方法一处理盲炮一检查效果一结束。8.5 爆炸物品从炸药库到工地控制措施根据东莞市公安局及对炸药、雷管运输的相关要求本工程爆破所用爆炸物品由专业公司负责配送，

20、配送车辆及押运人员由该公司负责。每次爆破后认真填写爆破记录。剩余的爆炸物品必须按照民用爆炸物品安全管理条例（2006.9.1 ）中的规定及时退回库房。环保措施（1）对废弃物品必须按指定的地点进行排放，注意与周围水沟的畅通，确保周围 环境的协调统一。（2 ）严禁在施工现场焚烧废弃物和会产生有害有毒气体、烟尘、臭气的物品。（3） 施工过程中严禁将含有污染的物质或可见悬浮物的水排入水道，所有机械废 油回收利用或妥善处理，严禁随意泼倒。（4）合理安排作业时间，尽量选择白班作业，以防影响四周居民。效益分析硬岩地层基坑采用爆破施工可以将完整的岩石爆裂成诸多小块，对后期的石方外运提供了有力保障。通过预裂+松

21、动爆破施工可以有效的缩减施工时间，提高经济效益。表10-1经济效益分析表以20m长，19m宽，5m深一个分区进行对比预裂+松每小时钻孔个数（5.5m 深）总孔数总需时间（h）总价（元）动爆破29*4 （预裂孔）+9*9=117117/2+3=61.520*19*5*50=95000松动爆破每小时凿除方量（m3）孔数+方量（m 3）总需时间（h）总价（元）59*9=8120*3*5=300爆破：81/2+3=43.5破除：300/5=60总计 43.5+60=103.520*16*5*50=8000060/8*2800=21000总计：101000说明：1:爆破所需时间为钻孔总时间+装药爆破时间

22、:爆破单价为50元/ m 3，炮机费用为2800元/台班。:基坑若全部采用松动爆破，则靠近连续墙两侧需预留1.5m隔离区，该隔离区石方需用炮机破除。采用预裂+松动爆破施工对比松动爆破可以有效降低松动爆破对连续墙及周围建 筑物的破坏，同时预裂爆破后与连续墙交接处产生断裂面，形成平整基面，对结构防 水板铺设质量提供有力条件。综上所诉，无论是工期、成本、安全、质量，采用预裂+松动爆破比较只采用松动爆破都更合理。应用实例11.1工程概况下桥站为东莞市轨道交通 R2线工程的第4座车站，位于莞龙路与银珠街、银岭 街交叉的十字路口，沿莞龙路设置。车站及配线区间总长498.578m，（其中车站长235.5m，明挖区间段263.078m ）标准宽度19.1m，基坑深约17.66m。根据工程地 质情况，车站底板埋深约在地下1617.5m之间，大部分置于强、中等、微风化混合 片麻岩中，局部置于硬塑状残积土层及全风化岩层中，基坑部分区域存在0-6m范围不同厚度的微风化岩石。11.2施工情况下桥站基坑内存在10-3中风化花岗岩、10