孔桩爆破设计与施工探讨

邓星

摘 要：许多工程施工都需要进行孔桩爆破，而爆破的相关参数是施工质量的关键，文章探讨了孔桩爆破过程中的各项参数数据，讨论了其设计注意事项和相关的关键施工技术，以提高孔桩爆破的施工质量，增加爆破施工的安全性，推动规范化发展，为今后的实际应用提供参考。

关键词：孔桩爆破；设计；施工；爆破参数

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0136-02

挖孔桩技术在我国的应用是从20世纪80年代开始的，其灌注桩的特点是施工不需要机械、具有较高单桩承载力、没有噪音、适应性强、造价低、对周围建筑影响较小、工期控制容易、速度快等，其应用越来越多，被广泛应用到各项工程施工过程中。在开挖孔桩的过程中，有一些地方难以人工完成，则需要进行孔桩爆破。探讨孔桩爆破中的各项参数，选择合理的炸药卷直径，同时保证炸药性能，为高效、合理、经济、安全的施工提供保障。

1 孔桩爆破的开挖特点

在许多工程施工中，比如高层建筑、公用建筑以及水工结构建筑等，在其基础部分施工中均要需要应用挖孔扩底桩。开挖孔桩的时候，随着开挖深度的不断增加，往往需要经过微风化岩层及中风化岩层，一般在8～20之间的普氏系数（岩石硬度f），如果采用机械进行处理，则不仅速度比较慢，而且处理造价很高，实际操作效益不高，一般情况下都采用爆破的方法进行处理。挖孔的直径一般在80 cm以上，挖孔扩底桩也需要保证80 cm以上的直径，深度均在20～40 cm之间。有的工程由于受到环境的限制，比如施工现场附近存在居民楼、在建建筑、危房、地铁等，这些都是需要给予重点保护的，因此给爆破工艺提供了更高的要求。同时，爆破施工往往场地狭小、具有较大的高峰期强度、以及工期较紧等特点，更是需要高超的爆破施工工艺提供保障。此外，地下水也是孔桩施工中的经常存在的干扰因素，以及开挖与工程紧密结合的特点，也要求施工组织要严密、爆破施工要保证安全、施工要高效。爆破施工过程中，不能对其它建筑物及工程造成任何影响，也不能影响到居民生活，更不能危及到大家的安全。

2 爆破参数设计

在进行孔桩爆破设计时，一定要把握两头带中间，根据炮孔的作用，对炮孔的布置和参数的设计基于最优化。孔桩爆破中的爆破效果，很大程度上取决于掏槽的方式，结合实际工程的爆破设计应用，掏槽方式一般都选择锥形小角度掏槽或中空孔掏槽。

2.1 炮孔的直径（D）

炮孔的直径一般均采用36～43 mm，在进行挖孔灌注桩的施工过程中，如果出现桩内积水，则炸药大多选用乳化的，这种炸药能够起到很好的抗水作用，同时还能够保证取得优秀的爆破效果，此外爆破中烟少减小了毒性，使用比较安全，就是淋水作业等特殊爆破也能够适用。在掘进爆破中使用乳化炸药时，可进行耦合装药，这样可以使得爆破效果得到充分保证。

2.2 炮孔的深度（L）

实际工程在爆破施工中，炮孔深度是一个重要的施工质量影响因素，它决定着爆破施工的工作量，直接关系着完工时间，更为重要的是和爆破效果紧密相连，是掘进速度的决定性因素。在选取炮孔深度的时候，要充分考虑邻桩之间岩壁安全以及衬砌保护，因此，炮孔深度的选取可按照下面的关系式进行计算：L=（0.3～0.5）D，其中L为炮孔深度，D为炮孔的直径。

2.3 炸药的单耗

2.4 炮孔布置

在布置炮孔的过程中，最为关键的是周边孔和掏槽孔的布置，一般情况下，均为锥形小角度中间空孔掏槽，在进行周边布孔的时候，要结合光面爆破要求进行，在实际应用中按照这种方法进行布孔能够取得很好的效果。

根据不同的周边孔、崩落孔及掏槽孔设定不同的炮孔间距。一般情况下，取300～500 mm为掏槽孔的间距（a1）；采用光面爆破对周边孔进行设计，周边孔的间距（a2）按照下面式子进行计算：a2=（10～15）d2。其中，d2是孔径。一般情况下，结合实际情况计算为400～600 mm的周边孔间距；用a3表示崩落孔的间距，因为崩落孔是从属地位，所以，待布置完成周边孔及掏槽孔之后，再在二者之间均匀布置崩落孔。

2.5 钻孔角度

钻孔需垂直进行，向外3？觷～5？觷倾斜完成周边孔的钻孔，向内15？觷～30？觷倾斜完成掏槽孔的钻孔。

2.6 单孔装药量（Q）

应该满足单孔装药量的客观条件有瞬间起爆最大药量和总药量，Q1表示掏槽孔的装药量，其计算公式为Q1=（1.3～1.5）Q2。崩落孔和周边孔的单孔药量可以根据下面的式子进行计算：Q2=Q3=Q总/[（1.3～1.5）N1+N2+N3]。其中，Q2是周边孔的单孔装药量，Q3是崩落孔的单孔装药量，其单位都是kg；N1是掏槽孔数量，N2是周边孔数量，N3是崩落孔数量，其单位都是个；总装药量用Q总=qV表示，其单位是kg，这其中平均单耗用q表示，每循环的爆破方量用V表示。

2.7 微差时间

起爆按照毫秒差分段进行，掏槽孔最先起爆，然后起爆崩落孔，最后起爆周边孔。延时如果太长，则槽腔内岩石碎块已经回落或运动已经停止；延时如果太短，又不能提供后发爆破自由面。一般情况下，孔桩爆破所需要的间隔延长时间是75 ms，因为这个间隔时间保证了前段爆破良好的碎石抛掷和岩石破碎，从而保证了后段爆破能够获得良好的自由面松软效果，这为整个良好爆破效果的取得打下了坚实的基础。

2.8 孔桩爆破参数

各参数详细情况见表1。

3 孔桩爆破施工工艺

3.1 钻孔

爆破施工中，钻孔是比较关键的工序，在进行钻孔的时候，一定要把握好钻孔的孔位、孔深以及方向等方面的精度，如果不能严格把握各方面的精度，则其爆破效果会受到极大的影响。此外，岩石软硬程度以及岩层的地下分布情况等，也可以通过钻孔来进行推测，然后结合实际情况对装药结构进行调整。比如在钻孔过程中如果钻机有较大震动、声响大、钻进速度缓慢等，则可以推测岩石比较坚硬；而钻孔过程中钻声平静、钻进速度比较快，则可以推测岩石比较柔软；如果开始钻进速度比较缓慢，而后钻进速度突然加快，则可以推测遇到了夹层，其孔深和装药都可以结合实际的夹层厚度进行调整。

3.2 装药

先对孔深进行认真检查，然后再采取连续反向装药，如果存在严重的堵塞，则需要应用细钢管进行吹孔。在进行装药的时候，需要应用细木棒使得药卷到达孔底，这个过程用力要均匀，并保证各条药卷紧密结合，同时保持药卷与炮孔尽量耦合。需要注意的是，药卷一定要避免大力冲击。

3.3 堵塞

堵塞材料以及其长度一定要保证合适，在进行孔桩的爆破之中，应用碎沙石或粗沙进行密实堵塞，能够取得良好的堵塞效果。应用碎沙石和粗沙能够产生比较理想的惯性阻力和摩擦阻力，充分保证了爆破安全性，同时也明显提高了岩石破碎的质量。

4 爆破安全

爆破安全是爆破成功与否的首要衡量指标，其安全性主要包括了两个方面的内容，即爆破的时候对环境造成的影响和爆破本身的作业。对环境的影响中，主要有噪音、飞石、毒气和地震等。

4.1 震动计算

按照相关标准或规范，对被保护对象进行查询，得出其允许的振动垂直速度值（v），并对被保护对象和爆破孔桩之间的最小距离（R）进行测量，根据萨氏公式，对允许起爆瞬间最大药量Qmax进行计算，其公式为：Qmax=[R·（v/K）1/a]3。其中，K和a是爆破点相关的地形地质条件衰减指数和系数，在实际应用中，应结合实际情况参考规范进行确定。

4.2 噪音和飞石

孔桩爆破的噪音和飞石比较难防护，可采用上部覆盖铁栅的圆木架空进行防护，在铁栅上面要均匀地覆盖沙包，应用的沙包重量要保证足够。同时，井桩开口平面以及圆木都需要应用沙包进行铺垫，铺垫的标准为保证20～40 cm的空隙，并且这个空隙需要应用湿的麻布袋进行遮挡，同时在遮挡的麻布袋上应用铁栅进行压盖，这样可防止将覆盖物掀起，并消减噪音和挡住飞石。同时，起爆时间一般采用下午或中午进行，并且采取集中短时间起爆的方式进行，这样也可以很大程度上减少影响。

4.3 毒气

爆破之后，桩内的清渣工人会受到气体的危害，即毒气危害。完成爆破后，将沙包立即去掉，撤除覆盖，进行高压通风并洒水，然后等待30 min之后，应用仪器进行测试，保证没有危害之后再进行清渣工作。

5 结 语

孔桩爆破在实际施工中应用十分广泛，其设计与施工不仅关系着施工质量，还影响着工程进度，应全面把握孔桩爆破施工工艺，结合实际合理设计，保证孔桩爆破质量。

参考文献：

[1] 刘畅，郑宋兵，何建.孔桩爆破设计与施工[J].工程爆破，2010，（2）.

[2] 冯娟玲，苏宏敏.浅谈人工挖孔桩的设计与施工[J].红水河，2010，（3）.