CN111121575B - 城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法，其爆破勘察方案包括施工前期准备、测量定位、试爆；其爆破设计方案包括采用深孔及浅孔台阶松动控制爆破方式、钻孔设计、计算爆破炸药单耗量、起爆网络设计；其爆破施工方案包括钻孔及验收、测量孔深并装炮、联线及炮孔堵塞、爆破警戒和爆破效果检查。本发明能有效降低爆破振动效应，控制飞石，同时减少爆破空气冲击波对周边环境构成的影响；解决了基坑边坡垮塌、超爆、盲炮、飞石伤人、开挖困难等几大难题；具有较高的安全性、经济性且易于推广，适用于低山丘陵地区的基坑岩层松动爆破。

Description

城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法

技术领域

本发明涉及房屋建筑施工技术，具体为一种城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法。

背景技术

随着我国房屋建筑等工程建设事业的蓬勃发展，丘陵等山区的建设也在持续进行，鉴于城镇岩石地质深基坑浅层松动控制爆破施工的特殊性，不能采用常规的野外露天基坑石方爆破的方法进行施工。常规爆破往往不利于城区土石方施工，常伴有边坡破碎，超炸范围大，超挖石渣多，飞石产生多造成安全隐患，且爆破振动效应对周边保留岩体、建筑物及构造物影响大。

城镇深基坑浅层松动控制爆破时，基坑周边环境复杂，通常有各种燃气、电力、热力、蒸汽、通信等管线，同时周边还有居民区、高压线塔(杆)、铁路隧道等，这些复杂因素对爆破有较高要求，因此需合理进行爆破设计，进行安全、有效的爆破施工。随着科学技术的发展和爆破施工经验的不断积累，城镇深基坑浅层松动控制爆破施工技术也在不断发展着，而其爆破手段一直是制约基坑施工进度的主要关键点，目前在进行城镇深基坑浅层松动控制爆破施工时，施工安全、质量、进度仍然有待提高。

如申请号为201610718418的《一种水下沟槽预裂爆破施工方法》发明专利，其预裂技术施工较繁琐，不能有效的避免边坡破碎及爆破对周边构筑物的影响。

再如申请号为201620915849的《一种深基坑爆破施工成品保护结构》实用新型专利，针对有密集支撑、立柱、降水井等成品的深基坑实施爆破工程，具有施工工艺复杂、施工难度大、施工机具大而多、费用高等问题和缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种安全且易于实施的城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法。

能够解决上述技术问题的城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法，其技术方案包括爆破勘察、爆破设计和爆破施工三个方案步骤。

一、所述爆破勘察方案包括

1、施工前期准备：对施爆区周边建筑物、电力、管线、城市主干道等环境设施情况进行调查，结合场地地质情况，根据基坑设计的边坡坡比、边坡周围保留岩体性质、周围构筑物的距离、制定的爆破设计方案、制定的安全和环保应急预案，先用机械设备清除施爆区地表层和中、强风化岩石或土层。

2、测量定位：使用GPS-RTK建立控制点网，保证定位精度，合理设计炮孔钻孔位置，利用临空面设计台阶钻孔爆破控制点网，台阶高度及布孔深度控制在6m内，使其方便开挖。

3、试爆：在基坑范围内选择距离周边建筑物、电力、管线等最远的地段，优先选择有临空面的爆破区进行试爆，并建立振动、噪声监测点，采集相关爆破数据，试爆确定的主要参数有主爆孔、排距、孔距、单孔装药量、最小抵抗线、装药结构等，用于修正爆破设计及施工中的有关参数。

二、所述爆破设计方案包括

1、采用深孔及浅孔台阶松动控制爆破方式，便于从上到下梯段开挖，一共分2个爆破层，每层分多个爆破区，根据基底设计标高、岩层深度，制定两层的平均爆破深度。

2、钻孔设计：

①、根据工程施工区岩石特性，钻孔孔径选取40mm～90mm。

②、依据铲装设备的能力和作业条件，参照地形特点和重点保护物特征，每级台阶高度取值不大于6m。

③、距离被保护物15m～50m范围以内的爆破作业区钻孔深度不大于4m， 50米范围以外的爆破作业区钻孔深度不大于6m。

④、最小抵抗线为2.4m～6m。

⑤、浅孔爆破时每级台阶孔距为2.4m～3.6m。

⑥、排距为(0.6～0.8)×孔距。

⑦、填塞长度为(40～45)×孔径，一般不小于最小抵抗线。

3、计算爆破炸药单耗量

①、对于浅孔，炸药单耗取q＝(0.20～0.30)kg/m³，对于深孔，炸药单耗取q＝(0.20～0.40)kg/m³。

②、单孔装药量Q＝q×孔距×排距×台阶高度。

③、爆破振动安全允许距离R＝(K/V)1/r×Q/3，其中，Q为炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，单位为千克(kg)，V为保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒(cm/s)，K为各种岩石的爆破单位炸药单耗(kg/m³)，r为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

4、起爆网络设计，采用孔内延时，孔外微差的起爆方法，采用预裂爆破形成隔振槽，减少主炮孔对周围环境的影响，孔底加垫层削减峰值压力，降低震动影响，为达到改善爆破效果与降低振动效应，确保日爆破量和施工安全，经计算及结合实践经验，孔外微差间隔50ms～175ms，通常可采用5段或7段塑料导爆管雷管作为孔间延时雷管，用9段、11段、13段作为孔内起爆雷管，起爆网络采用导爆管复式连接形式的非电起爆网络。

三、所述爆破施工方案包括

1、根据钻孔设计开始钻孔，在钻孔完毕及装药前均需进行成孔验收，确保成孔质量。

2、测量孔深并装炮，如与钻孔设计相符，则开始装药，如果与钻孔设计不符，则应重新处理炮孔或由设计人员调整装药量，炸药沿着炮孔轴向方向连续装填，确保炮孔内炸药准爆性。

3、联线及炮孔堵塞，检查非电导爆管是否有破损处，联结不能打死结，联结导爆管网路时不能有遗漏；用塑料导爆管毫秒爆破联网组成串联或并联起爆网路；起爆网路根据施工现场实际情况做不同设计，根据临空面情况可采用“v”型或“一”型排间微差网路，采用岩碴堵塞炮孔。

4、爆破警戒，从爆破施工区域边缘计算，装药作业时50m范围内无关人员不得进入作业区，起爆时警戒区域扩大至200m，各主要路口派驻警戒人员，爆前半小时警戒人员上岗就位，警戒人员配备红旗及口哨，爆破起爆时，距离爆破区边缘200m位置主干道、施工便道主要进出口均应设置起爆警戒点，并制定明显的目视、声响及通讯联络方式。

5、爆破效果检查，起爆后5分钟，检査爆破网络传爆情况，如爆破网络是否安全传爆，有无盲炮，有无危坡、危石等情况，若有盲炮产生，需由专人处理，保证安全后才能进场。

进一步，在距离边坡2.5米范围内不得建立钻孔爆破点，为避免爆破震动对个别建筑物的影响，布孔方式为梅花形或矩形垂直孔，孔距为3m，排距为2.5m，预裂炮孔孔距为2m。

进一步，钻孔过程中必须严格按孔位、孔距、排距及孔深进行钻孔，掌握好前排抵抗线的大小，钻孔孔底尽量找平，依临空面顺序采用深孔及浅孔台阶式钻孔向边坡推进。

进一步，炸药沿着炮孔轴向方向装填，为确保炮孔内炸药准爆性，起爆雷管分别置于距炮孔装药部位上部1/3和底部1/3处，这样可以大幅度提高爆炸能量利用率，降低盲炮及残孔率，有水孔用岩碴堵塞后，等过一会堵塞物慢慢下沉，继续堵塞直到堵满为止。

本发明的有益效果：

1、本发明城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法能有效降低爆破振动效应，控制飞石，同时减少爆破空气冲击波对周边环境构成的影响。

2、本发明解决了基坑边坡垮塌、超爆、盲炮、飞石伤人、开挖困难等几大难题。

3、本发明具有较高的安全性、经济性且易于推广，适用于低山丘陵地区的基坑岩层松动爆破。

附图说明

图1为本发明一种实施方式中的台阶钻孔示意图。

图2为图1实施方式中的A向视图。

图3为图1实施方式中B处的放大图。

图号标识：1、起爆雷管；2、岩碴；3、炸药。

具体实施方式

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法，包括爆破勘察、爆破设计和爆破施工三个方案。

所述爆破勘察方案包括以下步骤：

1、施工前期准备——对施爆区周边建筑物、电力、管线、城市主干道等环境设施情况进行调查，结合场地地质情况，根据基坑设计的边坡坡比、边坡周围保留岩体性质、周围构筑物的距离，制定爆破设计方案、制定安全和环保应急预案，先用机械清除施爆区地表层和中、强风化岩石或土层。

2、测量定位——使用GPS-RTK建立控制点网，保证定位精度，合理设计炮孔钻孔位置，利用临空面设计台阶钻孔爆破控制点网，台阶高度及布孔深度控制在6m内，至少2层台阶爆破，使其方便开挖，减少震动，如图1所示。

3、试爆——在基坑范围内选择距离周边建筑物、电力、管线等最远的地段，优先选择有临空面的爆破区进行试爆，并建立振动、噪声监测点，采集相关爆破数据，试爆确定的主要参数有主爆孔、排距、孔距、单孔装药量、最小抵抗线、装药结构等，用于修正爆破设计及施工中的有关参数。

①、试爆目的：验证爆破设计方案中的爆破孔径、排距、孔距、单孔装药量、最小抵抗线、装药结构等参数是否合理，并对设计参数进行修正；验证孔径、间距、爆破后预裂面平整度；通过试爆分析爆破振动对周边建筑物、电力、管线、城市主干道等的影响，分析其产生的噪声影响，分析其震动是否在人们心理承受范围内；通过试爆避免产生飞石。

②试爆要求：根据现场建筑物、环境、现有设备情况及现场施工组织要求，进行小范围试爆，选择基坑范围内距离周边建筑物、电力、管线、城市主干道等最远的地段，控制爆破飞石的方向，优先选择有临空面的爆破区进行试爆。

③、试爆流程：试爆内容设计、审批→试爆仪器、设备、材料准备→钻孔→炮孔质量检查→装药及爆破网络连接→炮孔堵塞→施爆区安全警戒→起爆→清除盲炮→解除警戒→测定爆破效果(包括飞石、地震波对施爆区内外构造物造成的损伤和损失)→提供修正后的试爆设计→下一循环→最优爆破参数确定。

所述爆破设计方案包括以下步骤：

1、采用深孔及浅孔台阶松动控制爆破方式，便于从上到下梯段开挖，一共分2个爆破层，每层分6个爆破区，根据基底设计标高、岩层深度，制定两层的平均爆破深度。

2、钻孔设计(如图1、图2、图3所示)

孔径(d)：根据工程施工区岩石特性，钻孔孔径选取40mm～90mm。

台阶高度(H)：依据铲装设备的能力和作业条件，参照地形特点和重点保护物特征，每级台阶高度取值不大于6m。

钻孔深度(L)：距离被保护物15米范围内不得爆破作业，15～50米范围以内的爆破作业区钻孔深度不大于4米，50米范围以外的爆破作业区钻孔深度不大于6米。

最小抵抗线(W)：按照W＝(0.4～1.0)H确定。

孔距(a)：浅孔爆破时每级台阶孔距一般取(0.4～0.6)L，可根据施工中的岩性及周边环境进行合理调整。

排距(b)：在确定了孔径、孔距的条件下，根据工程现场条件、工程要求和爆破飞石的安全要求，根据计算和相关工程经验，排距b为(0.6～0.8) ×a。

填塞长度h：通常取40～45倍的孔径(d)为填塞长度，一般不小于最小抵抗线(W)。

3、计算爆破炸药单耗量

炸药单耗取：浅孔q＝(0.20～0.30)kg/m³，深孔q＝(0.20～0.40)kg/m³。

单孔装药量(Q)：单孔装药量按公式Q＝q×a×b×H计算。

如台阶高度H＝6m，孔距a＝3m，排距b＝2.5m，q取值(0.25～0.40)kg/m³，则Q＝(0.25～0.40)×3×2.4×6＝(10.8～17)kg。

计划炸药使用总量约75吨，起爆雷管总使用量约7500发，一次爆破总药量不大于2.5吨。

在距离边坡2.5米范围内不得建立钻孔爆破点，为避免爆破震动对个别建筑物的影响，布孔方式为梅花形或矩形垂直孔，孔距为3m，排距为2.5m，预裂炮孔孔距为2m。

钻孔过程中必须严格按孔位、孔距、排距及孔深进行钻孔，掌握好前排抵抗线的大小，钻孔孔底尽量找平，依临空面顺序采用深孔及浅孔台阶式钻孔向边坡推进，如图1中箭头C的方向所示。

炸药3沿着炮孔轴向方向装填，为确保炮孔内炸药准爆性，起爆雷管1 分别置于距炮孔装药部位上部1/3和底部1/3处，这样可以大幅度提高爆炸能量利用率，降低盲炮及残孔率。有水孔(指炮孔孔底的地下水或岩石夹水层的水)用岩碴2堵塞后，等过一会堵塞物慢慢下沉，继续堵塞岩碴2直到堵满为止。

4、爆破振动安全距离计算：

爆破振动安全允许距离，可按公式R＝(K/V)1/r*Q/3计算。

式中：R——爆破振动安全允许距离(m)；Q——炸药量(kg)，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量；V——保护对象所在地质点振动安全允许速度(cm/s)；r——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数；K——各种岩石的爆破单位炸药单耗(kg/m³)。

5、起爆网络设计：

采用孔内延时，孔外微差的起爆方法。采用预裂爆破形成隔振槽，减少主炮孔对周围环境的影响，孔底加垫层削减峰值压力，降低震动影响。为达到改善爆破效果与降低振动效应，确保日爆破量和施工安全，经计算及结合实践经验，孔外微差间隔50ms～175ms，通常可采用5段或7段塑料导爆管雷管作为孔间延时雷管，用9段、11段、13段作为孔内起爆雷管。起爆网络采用导爆管复式连接形式的非电起爆网络。

所述爆破施工方案包括以下步骤：

1、根据钻孔设计开始钻孔，在钻孔完毕及装药前均需进行成孔验收，确保成孔质量。

2、测量孔深并装炮，如与钻孔设计相符，则开始装药3，如果与钻孔设计不符，则应重新处理炮孔或由设计人员调整装药量，炸药3沿着炮孔轴向方向连续装填，确保炮孔内炸药准爆性。

3、联线及炮孔堵塞，检查非电导爆管是否有破损处，联结不能打死结，联结导爆管网路时不能有遗漏；用塑料导爆管毫秒爆破联网组成串联或并联起爆网路；起爆网路根据施工现场实际情况做不同设计，根据临空面情况可采用“v”型或“一”型排间微差网路，采用岩碴2堵塞炮孔；

4、爆破警戒，从爆破施工区域边缘计算，装药作业时50m范围内无关人员不得进入作业区，起爆时警戒区域扩大至200m，各主要路口派驻警戒人员，爆前半小时警戒人员上岗就位，警戒人员配备红旗及口哨；爆破起爆时，距离爆破区边缘200m位置主干道、施工便道主要进出口均应设置起爆警戒点，并制定明显的目视、声响及通讯联络方式。

5、爆破效果检查

起爆后5分钟，检査爆破网络传爆情况，如爆破网络是否安全传爆，有无盲炮，有无危坡、危石等情况；若有盲炮产生，需由专人处理，保证安全后才能进场。

爆破结束后，形成断面呈台阶状。

Claims (4)

1.城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法，其特征在于包括爆破勘察、爆破设计和爆破施工三个方案步骤，其中：

爆破勘察方案包括

①、施工前期准备，即对施爆区周边建筑物、电力、管线、城市主干道环境设施情况进行调查，结合场地地质情况，根据基坑设计的边坡坡比、边坡周围保留岩体性质、周围构筑物的距离、制定的爆破设计方案、制定的安全和环保应急预案，先用机械设备清除施爆区地表层和中、强风化岩石或土层；

②、测量定位，即使用GPS-RTK建立控制点网，保证定位精度，合理设计炮孔钻孔位置，利用临空面设计台阶钻孔爆破控制点网，台阶高度及布孔深度控制在6m内，使其方便开挖；

③、试爆，即在基坑范围内选择距离周边建筑物、电力、管线最远的地段，优先选择有临空面的爆破区进行试爆，并建立振动、噪声监测点，采集相关爆破数据，试爆确定的主要参数有主爆孔、排距、孔距、单孔装药量、最小抵抗线、装药结构，用于修正爆破设计及施工中的有关参数；

爆破设计方案包括

①、采用深孔及浅孔台阶松动控制爆破方式，便于从上到下梯段开挖，一共分2个爆破层，每层分多个爆破区，根据基底设计标高、岩层深度，制定两层的平均爆破深度；

②、钻孔设计

a、根据工程施工区岩石特性，钻孔孔径选取40mm～90mm；

b、依据铲装设备的能力和作业条件，参照地形特点和重点保护物特征，每级台阶高度取值不大于6m；

c、距离被保护物15m～50m范围以内的爆破作业区钻孔深度不大于4m，50米范围以外的爆破作业区钻孔深度不大于6m；

d、最小抵抗线为2.4m～6m；

e、浅孔爆破时每级台阶孔距为2.4m～3.6m；

f、排距为(0.6～0.8)×孔距；

g、(40～45)×孔径为填塞长度，不小于最小抵抗线；

③、计算爆破炸药单耗量

a、对于浅孔，炸药单耗取q＝(0.20～0.30)kg/m³，对于深孔，炸药单耗取q＝(0.20～0.40)kg/m³；

b、单孔装药量Q＝q×孔距×排距×台阶高度计算；

c、爆破振动安全允许距离R＝(K/V)1/r×Q/3，其中，Q为炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，单位为千克(kg)，V为保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒(cm/s)，K为各种岩石的爆破单位炸药单耗(kg/m³)，r为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数；

④、起爆网络设计，采用孔内延时，孔外微差的起爆方法，采用预裂爆破形成隔振槽，减少主炮孔对周围环境的影响，孔底加垫层削减峰值压力，降低震动影响，为达到改善爆破效果与降低振动效应，确保日爆破量和施工安全，经计算及结合实践经验，孔外微差间隔50ms～175ms，采用5段或7段塑料导爆管雷管作为孔间延时雷管，用9段、11段、13段作为孔内起爆雷管，起爆网络采用导爆管复式连接形式的非电起爆网络；

所述爆破施工方案包括

①、根据钻孔设计开始钻孔，在钻孔完毕及装药前均需进行成孔验收，确保成孔质量；

②、测量孔深并装炮，如与钻孔设计相符，则开始装药，如果与钻孔设计不符，则应重新处理炮孔或由设计人员调整装药量，炸药沿着炮孔轴向方向连续装填，确保炮孔内炸药准爆性；

③、联线及炮孔堵塞，检查非电导爆管是否有破损处，联结不能打死结，联结导爆管网路时不能有遗漏；用塑料导爆管毫秒爆破联网组成串联或并联起爆网路；起爆网路根据施工现场实际情况做不同设计，根据临空面情况采用“v”型或“一”型排间微差网路，采用岩碴堵塞炮孔；

④、爆破警戒，从爆破施工区域边缘计算，装药作业时50m范围内无关人员不得进入作业区，起爆时警戒区域扩大至200m，各主要路口派驻警戒人员，爆前半小时警戒人员上岗就位，警戒人员配备红旗及口哨，爆破起爆时，距离爆破区边缘200m位置主干道、施工便道主要进出口均应设置起爆警戒点，并制定明显的目视、声响及通讯联络方式；

⑤、爆破效果检查，起爆后5分钟，检査爆破网络传爆情况，如爆破网络是否安全传爆，有无盲炮，有无危坡、危石情况，若有盲炮产生，需由专人处理，保证安全后才能进场。

2.根据权利要求1所述的城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法，其特征在于：在距离边坡2.5米范围内不得建立钻孔爆破点，为避免爆破震动对个别建筑物的影响，布孔方式为梅花形或矩形垂直孔，孔距为3m，排距为2.5m，预裂炮孔孔距为2m。

3.根据权利要求1所述的城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法，其特征在于：钻孔过程中必须严格按孔位、孔距、排距及孔深进行钻孔，掌握好前排抵抗线的大小，钻孔孔底尽量找平，依临空面顺序采用深孔及浅孔台阶式钻孔向边坡推进。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的城镇深基坑浅层松动控制爆破施工方法，其特征在于：炸药沿着炮孔轴向方向装填，为确保炮孔内炸药准爆性，起爆雷管分别置于距炮孔装药部位上部1/3和底部1/3处，这样可以大幅度提高爆炸能量利用率，降低盲炮及残孔率，有水孔用岩碴堵塞后，等过一会堵塞物慢慢下沉，继续堵塞直到堵满为止。

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