控制爆破技术在地基开挖工程中的应用探析
【关键词】:控制爆破；光面爆破；预裂爆破；质量控制
1、工程概况
铁虎山水电站属于竖井灌流式电站，位于河北省承德境内。工程主体建筑物为Ⅳ等工程，主要建筑物包括：进水口、进水闸、压力管道、主厂房、尾水渠及副厂房等。电站厂房基础开挖采取自上而下分层方式，按照从左岸向右岸，自尾水向进水段的开挖顺序推进。爆破石方为石灰岩地质条件，从局部揭露情况观察可以看出，其为垂直层理，节理裂隙发育，基岩按不同风化程度和表现特征分成全风化带、强风化带和弱风化带，岩石坚固系数f=8-12。基坑需要爆破石方总量为15000m3，基坑底宽23m，边坡1：0.6，最大挖深16.5m。
本工程主要建筑物地处河床范围内，水位高、渗流大。爆破区内地势较平坦、有渗流积水，垂直方向没有侧向临空面可以利用。爆破环境复杂，爆破区左岸紧邻公路，距离爆区最近点仅16m；爆破区域内有高压输电线和通讯光缆临空穿过，河床基底至高压线距离约10m，距通讯光缆距离仅6m，是爆破工程最大的安全防护重点。
2、爆破方案的确定
在综合考虑各种不利因素情况下，本工程石方开挖确定采取分期、分层爆破，不同阶段对应不同的工作内容和施工方法。另外，考虑到环境、工程质量要求等因素，经多方案比较论证，以浅孔、深孔控制爆破为主，采用预裂爆破减震措施，边坡光面爆破方案。选择该方案的原因主要有:
①安全性好，采用适当的孔网参数及起爆控制技术，可以有效控制飞石的范围和方向，将爆破震动控制在安全范围内，并有利于边坡的稳定。
②爆破效果好，爆堆、块度适中，利于破碎石料的清运。
③爆破规模适中，满足运输的匹配要求和工期要求。
④机械化作业程度高，施工速度快效率高，易于管理、组织，利于爆破与运输的平行作业。
⑤针对厂房基础边缘、边坡等位置实施控制爆破和光面、预裂爆破，保证成型准确、边坡稳定。
3、边坡预裂爆破的施工
主厂房及进水口平面尺寸为46.5*137m，主厂房及进出水口沿设计开挖线采用了预裂爆破施工技术，预裂爆破平均孔深12m，总长度565m，总孔数526个，总面积6943m2。基坑左侧邻近公路段边坡的开挖也实施预裂爆破，其作用有两个:一是可保证边坡满足设计要求，形成无超挖、欠挖的良好边坡；二是阻断爆破地震波的传播，减少爆破振动对公路基础的危害。
3.1钻孔控制。
本工程选用轻型QXJ一100B型潜孔钻，钻孔直径D=100mm。预裂爆破对钻孔精度的要求高，开孔位置在边坡线上，预裂边坡按设计轮廓线向下钻孔，钻孔斜度与设计边坡坡度一致。钻孔间距0.5m、孔深与边坡台阶高度相匹配。
3.2装药结构
预裂爆破采用间隔装药结构和用导爆索起爆网路。根据现场石质情况，理论估算线装药密度300g/m，孔底部药线装密度900g。孔内间隔装药，用Φ32×200×150药卷，药卷绑在导爆索上，导爆索再绑在竹片上。孔口堵塞长度为导爆索在孔外留0.5m，用主导爆索连接后起爆。
3.3起爆。
预裂爆破对相邻炮孔起爆的同步性要求高，需要使用导爆索起爆。为控制预裂爆破本身产生的振动影响，采取分组预裂的方式。即3~5孔一组，组内同段，组间微差。
4、厂房基础深孔爆破施工
基坑开挖分为多个工作区，根据岩石开挖厚度分层进行梯段爆破开挖。整个基坑面采取流水平行施工，出渣和钻孔同时进行，以加快施工进度。整个爆破施工采用非电毫秒雷管起爆系统进行爆破，梯段爆破采用孔间排间微差爆破。
实践证明，炸药单耗过小，则达不到破碎效果；相反，炸药单耗过大，则易产生飞石。因此，施工中必须遵循控制爆破中的“等能原理”，选取适宜的炸药单耗，以达到在满足破碎效果的同时，确保飞石距离在安全距离之内，保证公路上车辆行人及爆区内高压线和通讯光缆的安全。
4.1深孔梯段爆破控制
深孔梯段爆破采用孔间、排间非电毫秒雷管微差爆破技术，爆破施工采用预裂爆破和梯段爆破相结合的施工方法进行，预裂爆破与梯段爆破同时施工。
①梯段爆破施工前先进行集水井的开挖，爆破施工过程中的基坑渗水和雨水都经此集水井用水泵排出。集水井设计边线处采用预裂爆破，井身采用梯段爆破。
②梯段爆破与边坡预裂爆破同时进行，预裂孔距主爆破炮孔1m，但预裂爆破超前梯段爆破50ms起爆。
③第二层梯段爆破时各参数视实际孔深按比例进行调整。
④按水工规范，爆破开挖至建基面以上1.5m预留保护层，保护层开挖是用Φ42潜孔钻钻孔，分层爆破，在基底面预留30cm厚岩石，在混凝土浇筑前用人工撬挖。
4.2减少飞石危害的措施
①清除爆破孔口的碎石，尽可能减少爆破飞石。
②加大炮孔的堵塞长度，当堵塞长度大于1/2孔深时，会使爆破后岩石形成上部微碎，但不抛起的现象。
③在高压线及光缆经过的爆区内加强覆盖防护，在炮孔上先压一层砂袋，再覆盖一层联结成一体的钢丝网，上部再压一层砂袋，以控制飞石。
④施工时，将临空面选择在顺河谷方向或背离公路，确保可能产生飞石的方向背离危险方向。
⑤在爆区公路一侧用钢管排架上挂厚棚布做高5m挡护墙，不仅可以挡飞石还可以挡视线、隔噪声。
⑥严格按爆破试验装药量装药，并随着出露的地质状况及环境因素的变化而进行调整；认真验算抵抗线，设计好开挖顺序、起爆顺序；加强孔口堵塞，，避免“冲炮”现象发生。
5、光面爆破的施工
光面爆破施工工艺与预裂爆破的要求相近似，爆破参数稍有不同，应用在除预裂爆破外的边坡部位。预留边坡保护层厚度2~3m，爆破清运完成后用光面爆破刷坡形成合格边坡。同时，底部合理超钻，直接爆破到位，不留根坎。
