降低深基坑深孔爆破石块大块率的研究与实践

黄泽均 熊志平 杨 盼

(湖北盛达泰水利水电工程有限公司，湖北 武汉 430060)

麻城市浮桥河水厂二期工程基坑石方开挖量约3.0万m3，施工作业区位于浮桥河国家湿地公园，与浮桥河水库大坝最小距离约150m，为了保护水库大坝，有效降低爆破振动，必须采用微差爆破。爆破后主要采用1m3反铲挖掘机对破碎岩石进行开挖、归堆及装车，15t自卸汽车进行弃渣运输，爆破后的大块径岩石主要采用1.2m3液压破碎机进行解小。块径大于900mm石块产出过高，不便于挖掘机铲斗铲料装车，铲装效率低，二次破碎解小费用增加。为提高铲装效率和降低二次解小成本，实际开挖过程中，要求块径大于900mm的大块率低于7%以下，但受爆破施工效果影响，爆破后1号清水池基坑内爆破块度超过900mm的大块率为13.7%，2号清水池基坑内爆破块度超过900mm的大块率为12.6%，二次破碎费用占到石方开挖总费用19.6%，二次破碎施工成本增加，影响工程进度。

1 工程概况

麻城市浮桥河水厂二期工程位于麻城市中馆驿镇浮桥河水库主坝左侧，水厂取用浮桥河水库库水，采用常规净水工艺，设计供水规模为4万m3/d。本工程主要解决周边5个乡镇176个行政村24.4万人的饮水安全问题。本工程厂区位于浮桥河大坝东侧海拔约115.00m位置，根据前期对原始地形地貌测量，水厂基坑开挖深度为13～22m，基坑范围内基岩埋深起伏较大，基岩地质以白云二长片麻岩为主，岩石节理裂隙发育，有少量浸水。

本次爆破爆区为深孔基坑爆破施工，爆区长60m、宽30～60m，爆破面积约0.46万m2。炮孔采用大孔距、小排距的梅花形布孔，采用KG935自行式潜孔钻钻孔，钻孔孔径90mm，炮孔倾角为80°，孔内采用连续装药结构，所用炸药为2号岩石乳化炸药，爆破网络采用V形前倾式起爆网络，孔内采用MS9非电毫秒导爆雷管，地表连线采用MS5非电毫秒导爆雷管接力，延时逐孔起爆。爆破参数和装药结构见表1和图1，爆破网络见图2。

表1 爆破参数表

图2 前倾式爆破网络图

2 爆破石块大块率高产生的原因

通过运用头脑风暴法找出了影响爆破作业效果的各个因素，采用因果图进行分类归纳汇总，见图3。并按照现场验证、现场测试及测量、调查分析、查阅资料等方法对影响爆破效果的各个末端因素进行了逐个排除和确认，并绘制了要因确认表，见表2。最终确定造成爆破石块大块率高的主要原因有炮孔未封堵密实、装药结构不合理、起爆网络不合理等。

表2 要因确认表

续表

图3 因果图

3 采取的措施

3.1 制定对策

针对造成爆破大块率高的炮孔未封堵密实、装药结构不合理、起爆网络不合理等主要原因，制定相应措施对策，见表3。

表3 对 策 表

3.2 对策实施

3.2.1 实施对策一

现场配备水桶，对填塞作业人员进行分工，1人填塞岩粉，1人往孔内注水，以孔口表面岩粉不下沉为准，停止注水；安排专人进行跟踪检查，确保所有炮孔均按要求封堵密实，对未达到要求的炮孔进行整改，现场检查情况，见表4。

表4 炮孔封堵密实现场检查情况表

3.2.2 实施对策二

由于活动前采用下部集中装药，导致炮孔的上部没有能量对岩石进行破坏，将集中装药调整为耦合分段装药，提高炮孔内炸药重心，充分利用孔内爆破能量对岩石进行破碎，耦合装药结构见图4；安排专人跟踪检查，严格控制下部集中装药量60%、上部装药量40%，装药量检查结果，见表5。

图4 调整后的装药结构示意图注 L1—下部装药段长度；L2—中间填塞段长度；L3—上部装药段长度；L4—孔口填塞段长度；L2+L4填塞总长度不小于2.7m。

表5 清水池装药量检查情况表

3.2.3 实施对策三

针对起爆网络不合理问题，将前倾式起爆网络调整为后倾式起爆网络，扩大了V形起爆网络夹角,能创造更长的爆破自由面长度,炮孔自由面的增加有利于发挥炮孔炸药能量。调整后爆破网络连接采用并串联起爆网络，各分支传爆网络前后结点之间的雷管顺次连接，同一段延期时间的起爆雷管连接在同一个传爆结点上，不同段延期时间的雷管根据起爆顺序连接在不同的传爆结点上。炮孔内装2发高段别、长延时高精度导爆雷管，孔间接力均为1发低段别高精度地表延期导爆雷管。调整后的后倾式起爆线路，见图5，并串联起爆网络，见图6。

图5 调整后的后倾式起爆网络示意图

图6 并串联网络示意图

施工单位安排专人负责跟进线路连接，确保所有线路连接方式正确性。起爆网络敷设连接由有经验的爆破员实施，并实行双人作业制。

4 实施效果分析

通过上述对策措施实施，1号、2号清水池再次进行爆破施工，爆后场区表面无明显石大块，从跟踪挖掘效果看，没有出现根底，底板平整，大块率较以前有明显降低，并对前后爆区石块大块率(块径大于900mm)进行了统计对比(见表6和图7)与分析。

表6 爆区(清水池)大块率统计对比表

图7 成果对比柱状图

由统计表及成果对比柱状图可以看出，通过采用上述对策措施，将深基坑深孔爆破石块大块率降低至7%以下，实现了质量控制目标。

5 结 语

深基坑深孔爆破石块大块率问题，影响工程项目质量，本文通过不断优化装药结构和爆破技术，在不改变炸药规格和参数的情况下，充分利用了爆破能量，减小了爆破振动，保护了浮桥河水库大坝，降低了本次石方爆破大块率和二次破碎成本，提高了现场铲装效率，同时加快了基坑施工进度，获得了建设单位和监理单位的一致好评。