CN101806066A - 深基坑直壁成型方法 - Google Patents

Abstract

深基坑直壁成型方法，是在基坑预设边沿钻设若干个预裂孔，并采用全坑深一次钻孔成型，在每个预裂孔内都填装炸药卷以及与孔外瞬发电雷管相连的导爆索；在基坑表层上从外向内依次布置缓冲孔、主爆孔和掏槽孔，在缓冲孔、主爆孔和掏槽孔内均设置分段炸药卷和非电毫秒微差雷管，所述非电毫秒微差雷管与瞬发电雷管连接；将全部瞬发电雷管串联后连接到引爆器，采用多排炮孔一次性点火并按预裂孔、掏槽孔、主爆孔和缓冲孔的先后顺序引爆；爆破后依次进行挖装运输和壁面支护，然后依次分阶梯爆破，直至预设的基坑底部，最后由人工对基坑底部修整摊座。本发明的方法施工难度小、防护安全性高、施工周期缩短，而且工程质量稳定，获得了良好的综合效益。

Description

深基坑直壁成型方法

技术领域

本发明涉及土石方开挖爆破技术，尤其是在泥岩、砂岩等较为复杂地质条件下进行超深基坑开挖的技术，具体为一种用于制作炼钢水处理系统旋流池的深基坑直壁成型方法。

背景技术

在建筑工程中经常会遇到基坑开挖工程，针对不同的工程地质条件，如泥岩、砂岩构成的岩体结构，在基坑开挖中经常还需要使用土石方开挖爆破技术，特别是在开挖直径、深度都达到几十米的深池或深坑时，由于岩石错层分布，使用机械法进行破碎、开挖的难度很大，而爆破作业的技术性和安全性都要求较高，爆破时引起的地震波以及飞石等又会对周围的人员、建筑和设施造成较大的危害。

目前，在基坑开挖工程中，普遍采用放坡的方式，即当挖方超过一定深度时，在其边沿放出的足够的边坡，这样可防止土壁塌方，确保施工安全。如中国专利200810052889.2公开的“软土地基大面积浅基坑成型方法”，就是将基坑地表下标高范围内的土体先进行放坡处理，然后依次进行支护、降水、土方开挖以及坑底加固等操作。但是，这种机械放坡大开挖的方式主要适用于较浅的软土基坑，在超深基坑的开挖中会遇到大量的岩石，因此其施工难度很大；而且在放坡开挖时需分多个台阶，并形成很长的马道，导致开挖面及开挖线达几十米，对临近的其他项目施工造成了严重的影响，使得厂房基础等无法施工，同时，在池壁浇砼后，要进行土方回填，也会对池壁结构产生非常大的侧压力，这种附加荷载会造成基坑结构的不稳定，还存在一定的安全隐患。不仅如此，考虑到工程施工进度以及对工程费用的分析，放坡开挖的方式不仅耗时长、工程量大，而且在挖掘、搬运以及回填中产生的费用也相当高，其工程周期长、经济成本太高的不利因素也直接影响了施工工艺的推广。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于介绍一种施工难度小、防护安全性较高、施工周期短而且工程成本相对较低的旋流池深基坑直壁成型方法。

本发明的技术方案：深基坑直壁成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)设置预裂孔：按照设计要求在基坑预设范围的边沿钻设若干个预裂孔，所述预裂孔采用全坑深一次钻孔成型，在每个预裂孔内都填装炸药卷以及与炸药卷相连的导爆索，所述导爆索均连接到孔外的瞬发电雷管；(2)设置中深孔：在预裂孔所围成的基坑表层上设置中深孔，所述中深孔包括从外向内依次布置的缓冲孔、主爆孔和掏槽孔，在缓冲孔、主爆孔和掏槽孔内均设置有分段炸药卷和非电毫秒微差雷管，所述非电毫秒微差雷管与孔外的瞬发电雷管连接；(3)将全部瞬发电雷管串联后连接到引爆器；(4)由引爆器对预裂孔先超前齐发起爆，所述预裂孔与掏槽孔的起爆间隔为100～300ms；(5)再依次引爆掏槽孔、主爆孔和缓冲孔，所述掏槽孔、主爆孔和缓冲孔的起爆间隔为30～60ms；(6)挖装运输：将爆破后的碎石及泥土挖出并运走；(7)壁面支护：在起爆后形成的壁面上设置由钢丝网和混凝土构成的支护架；(8)依次重复操作步骤(2)、(3)、(5)、(6)和(7)，直至预设的基坑底部，再通过人工对基坑底部修整摊座。

所述预裂孔和中深孔均设置在竖直方向上，且每个孔的深度偏差率均小于0.5％。预裂孔内炸药卷的装药密度为500～600g/m，炸药卷设置在预裂孔的中心位置，预裂孔的不耦合系数为3.5～3.8。

所述中深孔均为不耦合装药，其中，每个缓冲孔内均设置有两个起爆药包，所述起爆药包分别位于药柱的1/3和2/3处。

在起爆时，本方法采取掏槽孔、主爆孔、缓冲孔由内向外依次起爆的方式，作用在于在主爆前，通过掏槽孔的引爆将岩石中央粉碎，再引爆主爆孔，这样爆炸的能量在岩石中扩展得更快，对岩石的破坏力更强，有利于减少大块岩石的形成，同时还可减少炸药的用量，降低了地震波的强度；然后再引爆相对靠外侧的缓冲孔，使主爆孔爆炸产生的飞石等与缓冲孔起爆时产生的冲击波相抵消，可有效控制飞石的飞行距离，避免危害周围的建筑和人员，起到了很好的保护作用；经过缓冲后的爆能再经过最外侧预裂孔的衰减，其传递到基坑直壁时能量已经较小，这也有利于保护直壁不被破坏，提高开挖的质量。

本发明采用直壁开挖的方式，吸收了竖向定向爆破以及边坡支护的施工工艺，特别适用于超深基坑中的岩层开挖项目，其施工相对独立，经济指标更是相对于放坡大开挖可节省50％以上，具有很好的推广价值。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、施工难度小，采用了竖向定向爆破的方式对岩石层进行破碎处理，并对产生的大块岩体或泥石采取现场二次爆破或机械法进行破碎，极大的降低了施工难度，所产生的岩石粒径可控制在500×500×500mm²以下，大块率可控制在15％以下，方便挖装和运输；

2、防护安全性有较大提高，在爆破时采用了周边预裂、中央分层松动的控制爆破，在后排的掏槽孔和主爆孔起爆时，前排的缓冲孔的爆渣可起到阻挡作用，减少了飞石和地震波的扩散；

3、施工周期缩短，由于采用了爆破和机械挖掘共同作用的方式，施工作业的时间大幅度减少，提高了工作效率，而且工程质量稳定，项目进度较快；

4、降低了成本，减少了开挖、回填石方的工程量，直接节省了大笔的工程费用，获得了良好的综合效益。

附图说明

图1为本发明的施工工序流程图；

图2为本发明的布孔方式俯视图。

图中，1—预裂孔，2—缓冲孔，3—主爆孔，4—掏槽孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种深基坑直壁成型方法，是根据基坑的形状特点和要求，以及环境对爆破工程的限制要求，采用周边预裂、中央分层松动的控制爆破，包括如下步骤：(1)设置预裂孔1：按照设计要求在基坑预设范围的边沿钻设若干个预裂孔1，所述预裂孔1采用全坑深一次钻孔成型，在每个预裂孔内都填装炸药卷以及与炸药卷相连的导爆索，所述导爆索均连接到孔外的瞬发电雷管，预裂孔内采用不耦合装药，预裂孔的不耦合系数即炮孔直径与炸药卷的直径之比为3.6，其炸药卷的装药密度为550g/m，为保证预裂效果，每个预裂孔使用两根导爆索，炸药卷均匀绑扎到导爆索上，并一起绑扎在竹片上，放到预裂孔的中心位置；(2)设置中深孔：在预裂孔1所围成的基坑表层上设置中深孔，所述中深孔包括从外向内依次布置的缓冲孔2、主爆孔3和掏槽孔4，所述中深孔的孔深均为8m且为不耦合装药，其中主爆孔3的孔径稍大于缓冲孔2和掏槽孔4，主爆孔内的装药量设置为55kg左右，在缓冲孔2、主爆孔3和掏槽孔4内均设置有分段炸药卷和非电毫秒微差雷管，所述非电毫秒微差雷管与孔外的瞬发电雷管连接，每个缓冲孔内的装药量设置为30kg，装药时其药量的精度差要求不超过1kg即可，在每个缓冲孔内还分别设置有两个起爆药包，所述起爆药包分别位于药柱的1/3和2/3处；(3)将全部瞬发电雷管串联后连接到孔外的引爆器，引爆器采用多排炮孔一次性点火并按预裂孔、掏槽孔、主爆孔和缓冲孔的先后顺序引爆，预裂孔1先齐发超前起爆，所述预裂孔与掏槽孔的起爆间隔为200ms；(4)再依次引爆掏槽孔4、主爆孔3和缓冲孔2，所述掏槽孔4、主爆孔3和缓冲孔2的起爆间隔均为50ms；(5)挖装运输：将爆破后的碎石及泥土挖出并运走；(6)壁面支护：在起爆后形成的壁面上设置由钢丝网和混凝土构成的支护架；(7)依次重复操作步骤(2)、(4)、(5)和(6)，采用自上层向下层分阶段钻爆开挖的方式，直至预设的基坑底部，在基坑底部预留0.5m保护层，再通过人工对基坑底部修整摊座。

参见图1，在进行爆破前，需做好必要的施工准备和对施工场地进行清理表层处理。先要对爆破器材和所使用的雷管外观进行必要的检查，对炸药感度等进行现场检验，杜绝使用质量不符合要求的爆破器材。其次，需逐孔进行清理并确定药量，用高压风吹出孔内岩屑及积水，必要时用小桶或竹竿(或细钢筋)缠棉纱汲干孔底存水，然后量出每孔深度，定出每孔药量，在钻孔时，还要求每个孔的深度偏差率均小于0.5％，这样才能保证各孔的装药量符合规定值，通常装药量的精度要求控制在1kg以内。装药前在每孔前立一小牌或纸片，上面分别标明：孔号、孔深、装药量、填塞长度及起爆雷管段数。在确定每孔药量时，根据具体情况作必要的增减，当某处实际炮孔的间距、排距过大，则应适当增加单孔药量；当实际间距、排距比设计值小时，则应减小单孔药量。

在装药时，预裂孔按预设装药密度和位置装药，爆破孔内炸药卷都应装到药孔底部，并且在底部还应加强装药，同时需避免发生装药过程中孔的中部卡住，造成堵死装不到底的情况。在放入雷管时，采用反向起爆，这样对于硬岩和韧性大的岩石爆破效果更好。放好雷管后，用半干湿(含水量10％左右)的沙粘土或粘土与岩屑的混合物填塞，在填塞过程中分层用炮棍捣实。

考虑到爆破工程中爆破飞石、爆破地震波和空气冲击波是最主要的危害，因此在爆破施工时在爆破部位采取覆盖一层棕垫加一层铁皮的方式，并结合各孔内精确控制的起爆药量以及设置独特的布孔方式，可有效控制爆破飞石和地震波的影响，极大的减小的爆破造成的危害，而且由于空气冲击波的效应远小于爆破地震波，因此同样的不会造成影响。

爆破后，对于部分大块的岩石可用反铲挖掘机装液压破碎头破碎，再由塔机垂直运至车上。为防止地表水流入基坑内，在基坑顶部外场需设置排水沟，先在基坑外场地用C10砼厚100mm作硬化处理，然后在基坑顶部设置排水沟，排水沟采用300×300大小，排水沟与主排水通道相连。在基坑内设有潜水泵或扬程水泵，潜水泵或扬程水泵的出水口设置在排水沟内，通过潜水泵或扬程水泵可将坑内的积水抽出。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.深基坑直壁成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)设置预裂孔：按照设计要求在基坑预设范围的边沿钻设若干个预裂孔，所述预裂孔采用全坑深一次钻孔成型，在每个预裂孔内都填装炸药卷以及与炸药卷相连的导爆索，所述导爆索均连接到孔外的瞬发电雷管；(2)设置中深孔：在预裂孔所围成的基坑表层上设置中深孔，所述中深孔包括从外向内依次布置的缓冲孔、主爆孔和掏槽孔，在缓冲孔、主爆孔和掏槽孔内均设置有分段炸药卷和非电毫秒微差雷管，所述非电毫秒微差雷管与孔外的瞬发电雷管连接；(3)将全部瞬发电雷管串联后连接到引爆器；(4)由引爆器对预裂孔先超前齐发起爆，所述预裂孔与掏槽孔的起爆间隔为100～300ms；(5)再依次引爆掏槽孔、主爆孔和缓冲孔，所述掏槽孔、主爆孔和缓冲孔的起爆间隔为30～60ms；(6)挖装运输：将爆破后的碎石及泥土挖出并运走；(7)壁面支护：在起爆后形成的壁面上设置由钢丝网和混凝土构成的支护架；(8)依次重复操作步骤(2)、(3)、(5)、(6)和(7)，直至预设的基坑底部，再通过人工对基坑底部修整摊座。

2.根据权利要求1所述的深基坑直壁成型方法，其特征在于，所述预裂孔和中深孔均设置在竖直方向上，且每个孔的深度偏差率均小于0.5％。

3.根据权利要求1所述的深基坑直壁成型方法，其特征在于，所述预裂孔内炸药卷的装药密度为500～600g/m，炸药卷设置在预裂孔的中心位置，预裂孔的不耦合系数为3.5～3.8。

4.根据权利要求1所述的深基坑直壁成型方法，其特征在于，所述中深孔均为不耦合装药，其中，每个缓冲孔内均设置有两个起爆药包，所述起爆药包分别位于药柱的1/3和2/3处。

5.根据权利要求1所述的深基坑直壁成型方法，其特征在于，在基坑顶部外场设置有排水沟，在基坑内设有潜水泵或扬程水泵，所述潜水泵或扬程水泵的出水口设置在排水沟内。

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