复杂环境下桩井爆破安全防护

彭 艺 龙昌军 梁建铭 农青凤 宋其程

(广西金建华爆破工程有限公司)

复杂环境下桩井爆破安全防护

彭 艺 龙昌军 梁建铭 农青凤 宋其程

(广西金建华爆破工程有限公司)

桩井爆破一般采用较大直径的钢筋焊接网压一定数量的沙袋进行爆破安全防护，但仍不时有防护网被掀翻并且飞石飞出井口的现象而达不到满意的效果。为减轻体力劳动，提高施工效率，确保不会产生爆破危害，在合理选择爆破参数，严格控制炮孔深度、装药量、装药结构的基础上，桩井爆破改用床垫的弹簧钢网作覆盖防护，经过试爆并采取一系列的安全措施，改进后弹簧钢网未出现被掀翻的情况，爆破震动、爆破飞石等爆破危害得到有效控制，爆破区域周围的建(构)筑物得到保护。改进后的防护方式保证了爆破质量与爆破安全，满足国家爆破安全规程要求。

孔网参数 爆破飞石 弹簧钢网 安全防护

随着城市建设的快速发展，包括楼房、高压线基座、防滑坡灾害治理桩基、公路及铁路桥墩等建(构)物在建设中需要开挖不同深度、大小和形状的基坑，爆破是一种高效经济的开挖方法。然而爆破产生的危害(飞石、噪音和震动等)都会干扰和影响人们的正常工作和生活。尤其是在复杂环境下的桩井开挖工程，防护方式和爆破技术方案的选择尤为重要，爆破飞石和爆破震动是防护的重点。由于孔桩内爆破空间狭小且只有一个自由面，爆破后飞石容易冲得很高且飞得很远。采用桩基井口遮盖防护是较为可行的防护手段，桩井尺寸比较小，深度较大，在井口进行遮盖防护简单易行，采用弹簧钢网防护，减小防护覆盖工作量，提高施工效率，其自身的弹性对爆破飞石起到很好的缓冲、阻挡作用，能有效控制爆破飞石有害效应。

1 工程概况

某滑坡灾害治理桩井爆区位于百色市右江区东坪路，在开挖过程中遇到风化石，需爆破开挖的桩井为2.5 m×2 m长方形，深15 m，共25条。爆区东面为东坪路，需爆破桩井距路面约6 m，与路面高差为10 m，约32 m处为输水管及电缆线，约45 m为澄碧河，约168 m为居民小区；北面为山坡，东北方向约75 m处为东坪塑料管厂生产区，约390 m处为东坪电站；西面约87 m处为第二人民医院，与爆破点有约30 m的高差；西偏东约30 m处为一栋2层砖混结构民房；南面约83 m处为居民区，约460 m处为东坪车站。爆区环境复杂，属城镇控制爆破。爆破周边环境见图1。

图1 爆区周围环境及其警戒范围

2 爆破方案

根据本工程地质条件及爆区环境调查结果，结合爆破安全规程的相关规定， 拟采用浅孔微差爆破方案。虽然浅孔爆破的震动明显，易产生爆破飞石，但在爆破参数设计合理情况下，严格控制爆破装药量及加强飞石防护，可以满足爆破要求，有效控制爆破有害效应，不会对周围的建筑设施造成损坏。

3 爆破参数设计

由于桩井开挖断面小，井壁临时支护抗震能力小，宜采用小孔径浅孔掏槽延时爆破法，此处风化石韧性大，为达到理想的爆破效果，采用掏槽孔先爆，周围孔后爆的半秒微差爆破。

3.1 布眼方式及钻孔角度

采用手持式凿岩机钻凿直径为38～42 mm炮孔，梅花形布孔，掏槽孔向中心孔倾斜，倾斜角度为80°左右，其余的炮孔均采用垂直钻孔，掏槽孔比其余炮孔深0.3 m。掏槽方式见图2。

图2 掏槽方式

3.2 孔网参数

根据经验，孔距a一般取0.3～0.6 m,排距b=0.85a，即0.25～0.5 m；经现场试爆后，取a=0.45 m,b=0.35 m；孔深L一般取0.8～1.2 m为宜，经试爆，1 m孔深效果最佳(用1.5 m钻杆钻孔即可)。炮孔布置见图3。

图3 炮孔布置及爆破网路

3.3 装药结构

在离保护物较远或开挖断面较大的基坑，采用连续装药结构；在离保护物较近或开挖断面较小的基坑，采用分层装药结构，为提高爆能的利用率，克服孔底的夹制性，炮孔底部采用耦合装填结构[1]。

根据岩石的性质及硬度，此次爆破的风化石属砂岩类且有韧性，采用φ35 mm岩石乳化炸药，炸药单耗q=1 500～2 500 g/m3,试爆后取2 000 g/m3。周边孔单孔药量QZ=315 g(qabL),实取300 g；掏槽孔药量增加30%。

3.4 堵 塞

严格控制堵塞长度，堵塞长度不小于0.5 m，要求回填物堵塞密实，回填前应认真检查起爆网路线，保证导爆管顺直无打结、打折现象，在堵塞过程中特别注意保护起爆网路完好，若回填时不小心损坏，应立即向现场爆破技术人员报告，以便及时处理。

3.5 起爆网络

采用孔底反向起爆方式。由于场内动力电缆线路较多，为防止杂散电流的影响，采用孔内、排间微差相结合的非电导爆管起爆网路(图3)。当临近被保护目标小于8 m时，采用逐孔微差起爆网路，降低爆破震动。

4 爆破安全防护

4.1 爆破震动及防护

按照《爆破安全规程》(GB 6722—2011)规定，砖混结构房屋的允许振动速度为2～2.5 cm/s，钢混结构房屋的允许振动速度为3.5～4.5 cm/s，考虑到建筑结构等因素,防护主要针对砖混结构楼房，为增加保险系数,取V=2 cm/s计算最大单响药量[2]：

Q=R3(V/K)3/α,

(1)

式中，V为保护对象所在地面质点振动速度，cm/s；Q为一次爆破装药量，齐爆为总装药量，延迟爆破为最大一段装药量,kg;R为爆心至建筑物的距离，m;K，α分别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，取K=200,α=1.5。

计算得到本次工程最大单响药量Q和爆心至建筑物距离R的关系，见表1。

表1 最大单响药量与爆心至建筑物距离的计算结果

本次爆破工程属城镇复杂环境爆破，因此，最大单响药量可根据爆区中心到周边建筑物的最短距离来定，尽量控制单次最大一段单响药量小于设计值。

4.2 空气冲击波

爆破空气冲击波是炸药爆炸所产生的一种在空气中传播的压缩波，这种压缩波具有比空气更高的压力，常常会造成爆区附近建筑物的破坏和人员的伤害，此次爆破在基坑内冲击波易损耗，加之对最大单响爆破药量的控制，冲击波不会对周围的保护物造成危害。

4.3 爆破飞石防护

考虑到爆源距需要保护设施距离较近的因素，在计算合理药量及保障堵塞的基础上，对爆区内每个爆破的桩井实施覆盖防护等措施预防飞石。

4.3.1 原飞石防护方法

用粗钢筋焊6～8个大于桩井边缘30 cm的钢筋防护网(每个桩井可轮流使用)；爆破时在桩井边放置3～4个约50 cm高的支撑物(或沙袋)，用于泄掉一部分爆后产生的冲击波能量，同时也可以让小部分碎石有反弹空间横飞出井口；然后再用钢板或模板放在钢筋网上，最后再压10～15包沙袋(防止因爆破产生的冲击波掀翻防护钢网出现个别飞石)；对刚挖下几米的桩井，不但在井口进行防护，还要在每个炮口上压一层沙袋[3]。

4.3.2 飞石防护改进方法

(1)从废旧回收站购买4～6个席梦思弹簧床垫，去掉外包装后只留内部弹簧钢网，床垫弹簧均为小弹簧。这些弹簧在冲击物质量和运动速度都一定时，延长飞石与防护体的接触时间，防护体系所受冲击力会减小[4]。

(2)在每个桩井边合适位置设置4个用于固定防护网的固定桩，用2根结实的钢管穿过弹簧层，并固定在床垫钢网上(图4)，将钢管绑在井口预先设置好的固定桩上，用来取代以前所需压的沙袋。

(3)在防护用弹簧床垫钢网的下部(与井口交接面)加一层φ2 mm钢筋制作的8 mm×8 mm筛砂用钢网(捆绑时钢网留有一定的随弹簧移动间隙)，筛砂钢网可阻挡绝大多数的小石子飞出弹簧床垫防护钢网。

(4)在所爆的桩井深度较浅时，为防止因爆破冲击波过大掀翻防护弹簧网，可在已捆绑固定好的每根钢管两头各压2～3包沙袋，必要时也可在每根钢管中间再压一包沙袋，增加防护网的牢固性。

(5)如桩井距保护物特别近时，可在该柱井防护网上加盖装有1/3沙或泥的沙袋，但应留有足够的空隙用于泄掉冲击波的能量。改进后飞石防护见图4。

图4 改进后飞石防护示意

5 结 语

以往防护方法在爆破压沙袋足够多时不会有飞石产生，但如果加放有钢板或铁皮时，爆破会产生刺耳的噪声；若爆破的孔桩防护沙袋数量不足时，时常有防护网被掀翻而出现个别较大飞石现象。改用床垫小弹簧钢网做防护后，爆破产生的冲击波能量很容易泄掉，不会出现爆破噪声危害，弹簧钢网自身具有的可伸缩弹性，亦对飞石起到缓冲阻挡作用，钢网不会被掀翻，小石块不会飞出桩井外，控制爆破飞石非常有效，而且也大大降低了工人的劳动强度，实现了安全高效爆破的目标。

[1] 顾毅成，史雅语，金骥良.工程爆破安全[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2009.

[2] 汪旭光.爆破手册[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[3] 郑炳旭，王永庆，魏晓林.城镇石方控制爆破[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[4] 谢先启，韩传伟，严 涛.闹市区铁路桥拆除爆破中的飞石及其防护[J].爆破，2000(2):57-59.

2015-03-25)

彭 艺(1973—)，男，董事长，工程师，533000 广西百色市右江区建华路8号。