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复杂环境下深孔爆破设计与危害防治

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・78・ 第39卷第9期 2 0 1 3年3月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Vo1.39 NO.9 Mar. 2013 文章编号:1009—6825(2013)09—0078—03 复杂环境下深孔爆破设计与危害防治 冯卫明 (中铁十四局集团第三工程有限公司,山东兖州2721o0) 摘要:以具体工程为例,介绍了复杂环境下深孔土石方爆破施工经验,从爆破方案选择、爆破参数设计、爆破网络设计等方面作 了详细论述,并提出了降低爆破安全危害因素的主要措施,实践证明该爆破设计方案和预防措施是一种技术性能可靠、经济效益 显著的综合处理手段。 关键词:复杂环境,深孔爆破,设计,危害防治 中图分类号:TU751.9 文献标识码:A 1 工程概况 1.1 工程概况及规模 1.3周边环境 爆区周边主要设施有:导弹国防路、民居(砖混结构)、 水库、养鱼场、泽树烟花炮竹仓库等,周围 怀通高速12合同段起点里程为K60+000,终点为K64+ 110 kV高压线及铁塔、环境比较复杂。K60+750~K63+350段高压线和高压铁塔与高 100,标段路堑开挖总方量为109万m ,石方76.8万m ,主要为 软岩石,其中大部属于深挖路基,最深开挖50.3 m,易形成崩塌、 速公路趋向平行,距离在3O~80之间。K61+550距部冲水库 碎落,总共需要炸药大约30 t,雷管3万发。 30 m,K62+450距养鱼塘45 m,K62+700距养鱼塘120 m。K61+ 160距洒口村(普通砖木结构)78 m,距泽树烟花炮竹仓库250 m, K63+350距小茶溪村民居80 m,爆破环境较复杂,施工难度较 大,按复杂环境下深孔爆破设计。 1.2工程地质情况 12合同段位于湖南省怀化市会同县境内,沿线地形以低山, 丘陵为主,次为河谷阶地。本合同段主要为第四系冲洪积、残坡 积粉质粘土,元古界板溪群上亚群漠滨组(Pt,bnmb)砂质板岩层, 2爆破方案的选择 中风化,主爆区各岩层单轴饱和抗压强度在35 MPa~55 MPa之 2.1 爆破要求 间,折算普氏系数厂=4~6。 仃浇筑,以加强墙体的整体稳定性。 一本工程深挖方路段基本为岩质边坡,主要为强风化砂岩,岩性 本人在质监站工作多年,主要从事对施工现场的检查验收工 般工序:绑扎构造柱钢筋一砌筑墙体一留设拉结钢筋一清 作,对于“裂缝”深有感触,尤其砌体结构与混凝土结构交接处裂 缝更是见之普遍,归纳出主要是施工单位管理意识不强,处理不 理构造柱内杂物一安装模板一浇筑构造柱混凝土。 4 砌体墙与混凝土基体交接处抹灰出现裂缝 当等而造成以上现象,文章对于不同情况分类总结,剖析原因,提 《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》中4.2.4抹灰工程 出预防措施,应对办法。以自身体验及理论总结,希望对施工单 应分层进行。当抹灰总厚度不小于35 mm时,应采取加强措施。 位有所帮助。 不同材料基体交接处表面的抹灰,应采取防止开裂的加强措施, 参考文献: 当采用加强网时,加强网与各基体的搭接宽度不应小于100 mm。 [1]GB 50203-2002,砌体工程施工质量验收规范[s]・ 原因分析:不同材料基体交接处,由于不同材料的收缩方向 [2 3 GB 50210-2001,建筑装饰装修工程施工质量验收规范[s]・ 及收缩特性不一致,在最薄弱处(即接合处)表面的抹灰层出现收 [3]DBJ/T 15・32-2003,非承重蒸压灰砂砖墙体工程技术规程 缩开裂。 [s]・ 现场预防措施:砌体结构与混凝土结构以及新型板材结构接 [4] GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[s]・ 合处基体表面抹灰前,宜先撒毛糙水泥砂浆,金属网铺钉牢固后, [5]JGJ 3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[s]・ 再分层抹灰,金属网与各基体的搭接长度不应小于100 mm。 现场处理一般工序:基层表面处理一撒毛糙水泥砂浆一铺钉 金属网_+分层抹灰。 [6] 彭圣浩・建筑工程质量通病防治手册[M]・第3版・北京:中 国建筑工业出版社,2010・ [7] 广州市建设工程质量监督站・建筑工程质量通病防治手册 5 结语 (土建部分)[M]・北京:中国建筑工业出版社,2009・ On cracks control at junctions between masonry wall and concrete structure WANG Yin. (Taiyuan Quality Inspection Centerfor Construction Projects,Taiyuan 030009,China) Abstract:According to many—year construction experience,the paper analyzes the reasons for the cracks at the junction between the masonry walls and concrete structures,and points out the respective prevention measures and measuresSO as to avoid the cracks and ensure the constue.r ,tion quality of the concrete structure. Key words:masonry wall,concrete structure,crackloading ,收稿日期:2013一O1.08 作者简介:冯卫明(1977一),男,工程师 第39卷2 013爹3年 月 9智 冯卫明:訇上 :复杂环境下深孔爆破设计与危害防治 星 叫、觇f、休儿.艨假版 l与J已舌 旧 ・79・ 较软。结合本工程爆破环境的复杂情况,优化深孔钻爆参数,确保 0.15H。4)炮孔深度L=H+△^=1.15H。5)底盘抵抗线 = 周边道路和建(构)筑物的安全性。由于爆区周边环境较复杂,考 (O.4—1)H,岩石较软,因此 取0.6H。6)炮孔间距a=(1.0~ 虑采用复杂环境深孔爆破设计,局部采用浅孔爆破。 2.O) ,a=1.2W。7)炮孔排距b=(0.5—1.0) ,b=0.6W。8) 2.2爆破方案选定 炸药单耗:因普氏系数,=4—6,加强松动爆破、炮孔较浅,因此, 4 kg/m 。9)单孔装药量Q=qabH。10)装药长度 及堵 为保证成孔质量,必须将表层土及软岩清除干净。掏槽孔采 取q=0.厶=(q/o.15)×0.2。 =(1/3—2/5) 或 =(2O~ 用深孔爆破,成孔机械采用,1,1oo潜孔钻,靠近边坡坡面炮眼深度 塞长度 :如 —L.<n,岩石软,可采用集中装药,堵塞材料为半干半 及倾角严格控制,开挖深度小于5 m的路段采用YT-28型风钻成 30)D, 孔并采用预裂爆破,爆破施工时须严格控制炸药装药量并采用微 湿的砂质粘土。差爆破及周边眼间隔装药形式来控制爆破振动。主爆破采用毫 秒微差弱抛掷爆破,钻眼采用垂直钻眼,靠近边坡部位适当调整 孔深及角度,爆破中产生的大块采用机械解小,预裂眼按照设计 孔深 d 浅孔爆破参数见表1。 表1 浅孔爆破参数一览表 △h b 上 g Q Ll 边坡位置及角度钻眼,数孔分段起爆。 对于深路堑路段,必须严格遵循“及时防护”的原则,按路基 横断面分级的防护形式自上而下进行,开挖一级防护一级,并对 坡顶、坡面和观察桩进行观测,符合稳定性要求后,再开挖下一 级,确保工程质量。 3爆破参数及爆破网络设计 3.1 深孔爆破 3.1.1 主爆区爆破参数 1)炮孔直径d=100 mm。 2)台阶高度H:10 nl。 3)超深Ah=(O.15—0.25)H=1.5 m一2.5 Ill,因岩石普氏系 数中低等,取2 nl。 4)炮孔深度L=H+ =12 m,靠近边坡部位适当调整孔深。 5)底盘抵抗线 =(25~35)d,岩石较软,台阶中等,因此取 30d. 取3 nl。 6)炮孔间距a、炮孔排距b:a=m ,m>1,a取3.5 m。采用 正方形布孔b=3.5 m。 7)炸药单耗q:正式爆破前要进行现场爆破试验,试炮时,n 值取0.90,试炮后由爆破效果,即由爆堆形状,爆破块度,出碴是 否顺利等指标判断实验中的单耗初值是否合适。因普氏系数f= 4—6,弱抛掷爆破,因此,取q=0.4 kg/m 。 8)单孔装药量Q=qabH=0.4×3.5×3.5 X 10=49 kg。 9)装药长度£。及堵塞长度 : =4q/( ̄rrdz):4 x49/(900 X 3.14×0.1×0.1)=6.93 m; =(20~30)d,取3 m,L1+ <L, 中间采用间隔装药。 3.1.2预裂爆破设计参数 1)炮孔直径d=120 mm,不耦合系数为2。 2)台阶高度H=10 m。 3)超深Ah=(0.1—0.15)日,取1.5 m。 4)炮孔长度L=(H×1.414)+△ =15.5 m。边坡坡率按 1:1考虑。 5)预裂抵抗线 =KD=(10—2o)D, 取1.5 mm。 6)炮孑L间距n=(0.6~0.8) ,Ⅱ取0.8 m。 7)线装药密度g,单孔装药量Q,填塞长度 :Q=q X L,中硬 岩,q取250 g/m。 因此Q=0.25×15.5=3.8 kg。采取分段装药结构,中间采 用空气柱或水袋间隔,孔内用导爆索连接,底部装药1.5 kg,中部 装药1.3 kg,距离孔口3 m装l ,填塞长度L2取1.1 m。 3.2浅孔爆破设计 1)炮孔直径d=40 mm。2)台阶高度日根据地形取值。3)超 深△ =(0.1—0.15)日,考虑因岩石普氏系数较低,炮孔较浅,取 m mm nl m m m kg/Illl3 kg m m 1 40 O.15 0.6 0.6 O.5 1.15 0.4 O.12 0.1 O.5 1.5 40 O.23 0.9 1.1 O.7 1.73 0.4 0.46 0.5 O.7 2 40 0.30 1.2 1.4 1 2.30 O.4 1.12 I.1 0.9 2.5 40 0.38 l_5 1.8 1 2.88 O.4 1.80 1.8 1.1 3 40 0.45 1.8 2 l 3,45 0.4 2.40 2.4 1.1 3.3爆破网络 3.3.1 网络设计 预裂网络:预裂爆破孔先于主爆区起爆,检查预裂效果后,进 行主爆孔爆破,预裂孔炸药采用导爆索逐侧逐段起爆,导爆管雷 管起爆导爆索,每段问采用50 ms毫秒非电导爆管雷管延时起爆, 最大一次起爆2O孔,铵油炸药量:76 ,单段起爆主导爆索20 m, 孔内导爆索300 m,导爆索延米炸药3.8 kg,折合铵油炸药5 kg, 因此预裂孔最大一次起爆总药量8l kg。 主爆网络:炮孔布设采用正方形布孔,起爆方式采用微差挤 压起爆方式。这种起爆方式由于待爆体自由面前存在先期爆破 堆积的部分岩碴,使得压缩波部分能量得到反射,另一部分能量 透射到先期的堆石体中,由于堆石体的存在使得应力波的作用时 问增加,从而延缓了岩体中裂缝的形成,达到了继续破碎岩石的 效果,同时又能减少爆破飞石。另外,由于微差间隔时间的作用, 从而使得抛散过程中的岩块又有相互碰撞的机会,得到补加的破 碎使得岩石块度降低再次得到保证。 网络采用V形顺序起爆,孔内采用Exel毫秒导爆管雷管16 段400 ms,孔间采用Exel地表延时导爆管雷管,孔间延时9 ms, 17 ms,排间延时42 ms,逐孔起爆,最多一次起爆120孔,一次起爆 最大控制总药量为5.88 t,最大单段一次起爆药量49 kg。 3.3.2网络设计图 预裂爆破导爆索联接起爆网络图见图1。 ————— 一 —————f ————f ————:: F ,…『~一一——一—r—一f一 — — T 【『_—I一■ l 【 l l} Ill【一■■  【 童 舅 【一■I一lijI l 【■曹|一■  【m【。一 l曹量I舅l  【薹童|舅舅  【【薹舅 量舅I T Il}}量I量曼_l l 注:1一引爆雷管:2一铺设于地面的导爆索主线:3一由孔内药串 引出的导爆索;4一 L外接力分段雷管;5一孔内引出的导爆 索与地面导爆索主线的连接点 图1预裂爆破导爆索联接起爆网络图 4爆破安全验算 4.1爆破地震安全距离验算 根据GB 6722-2003爆破安全规程爆破振动安全允许距离,可 按下式计算: R=(K/V) Q 。 其中,R为爆破振动安全允许距离,m;Q为炸药量,齐发爆破 为总药量,延时爆破为最大一段药量,kg;V为保护对象所在地质 第39卷第9期 ・80・ 2 0 1 3年3月 山 西 建 筑 点振动安全允许速度,cm/s;K,a为与爆破点至计算保护对象间 脱落造成滚石;2)爆破产生的大块松动石块脱落滚下山坡造成滚 的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。 经计算表明:对于距爆点25 m以外的电力铁塔、水库是安全 石以及飞散石块造成飞石。因此需采取的预防措施如下: 1)清理坡面、排除坡面松散岩石;2)炮孔覆盖,减少爆破直接 对爆区危险地段 的;对于距爆点75 m以外的砖木结构建筑是安全的;对于距爆点 造成的滚石、消灭破坏性飞石;3)严格交通封闭;要严格看守并封闭交通;4)合理设置起爆点;距公路 56 m以外的砖混结构建筑是安全的;对于距爆点44 m以外的钢 和交通要道,起爆点设在远离公路方向,并减少一 混结构建筑是安全的。根据经验,降低爆破振动最经济、最有效 100 m距离内的区域爆破时,的办法是增加分段数、减小单段最大起爆药量,其他方法还可采 次起爆的最大药量;5)设置防护栅栏:防护栅栏距公路10 m处设 用如:选用低威力低爆速的炸药和不耦合装药、一次爆破的 置,钢管立柱、竹排覆面进行防护小块飞石。 最大药量、选用适当的炸药单耗、选择适当的装药结构等措施。 5.3粉尘和炮烟污染控制措施 配备专用洒水车,操作人员要配备必要的劳保防护用品,运 洁,用先进的测定方法来监测爆破后有害气体的浓度。使用合格 4.2爆破飞石安全距离验算 阶爆破的飞石距离: R,=(15—16)d。 无覆盖的情况下的爆破按瑞典德汤尼克经验公式来计算台 输水泥、砂、石、土等车辆要加强覆盖,及时清扫干净,保持道路整 炸药。做好爆破器材防水处理,确保装药和填塞质量,避免半爆  其中,d为深孔直径,am;R,为飞石的飞散距离,m。该公式 和爆燃;适用于炸药单耗达到0.5 kg/m 的无覆盖爆破条件。 本爆破炸药单耗0.4 kg/m ,通过计算无覆盖情况下R,< 5.4噪声控制措施 爆破时为确保人员和建筑设施的安全,严格采取柱状条形药 160 m。为防止飞石破坏周围设施,应对距周围设施160 m范围 包、良好的堵塞、反向起爆、分散装药、加强覆盖等措施,使爆破产 内的炮孔进行严密覆盖,以完全满足周边安全距离要求,可采用 生的冲击波和噪声危害完全控制在理想范围之内。 砂袋、钢丝网和橡胶垫或车胎帘严密防护。 5.5排污控制措施 使用污染较小的乳化炸药。现场垃圾实行分类管理,设置足 4.3爆破空气冲击安全距离验算 根据裸露爆破冲击波安全距离可采用R=K×Q 公式来计 够的垃圾池和垃圾桶,建筑垃圾集中堆放并及时清运。爆破器 算。其中,R为冲击波的安全距离,m;K为调整系数,有掩体取 材、爆破用品等要妥善保管,库内存放,防止污染环境。 l5,无掩体取30;Q为最大一段起爆药量,kg。 6结语 复杂环境下深孔爆破具有爆破台阶高度大、炮孔直径较大、 装药量较多,距离周边设施结构物近,爆破产生的震动、噪声、冲 击波、飞石等有害效应对周围环境影响大等特点,在进行深孔爆 破作业时,通过科学的调整爆破钻孑L布局、科学的计算单孔装药 量、合理的布置爆破网络、控制单段一次起爆最大药量等技术措 施,可有效降低爆破危害的影像;通过正确的安全防护措施设置 降低爆破危害的效果。通过技术措施和安全措施的有效结合应 用,可以最大限度的控制爆破影响。实践证明该爆破设计方案和 露天深孔爆破炸药利用率较高,爆破效果较好,且炮孔向上, 冲击波危害有限,无数经验证明,本项目中炮孔经过覆盖后,爆破 冲击波对周围设施是无害的。 为了减少爆破冲击波的破坏作用,可从两方面采取措施,一 是防止产生强烈的空气冲击波;二是利用各种条件来削弱已经产 生了的空气冲击波。通过提高堵塞质量和采用反向起爆,防止高 压气体从孔口冲出,来提高爆炸能量利用率,有效防止产生强烈 空气冲击波。加强炮孔防护,尽量避免爆区正面朝向被保护物,将 建筑物的门窗打开,搭设防护架,也可有效减小冲击波的危害等。 预防措施是一种技术性能可靠、经济效益显著的综合处理手段, 对同类工程有一定的借鉴意义。 参考文献: (3):55-56. 金工业出版社.2002. 5 降低爆破安全危害因素的主要措施 5.1 爆破设计过程优化 的情况确定最大允许装药量,选取合理的爆破参数,合理的延时 要对飞石、爆破气体、粉尘的危害,冲击波、地震效应等作出计算 地质构造,采取间隔堵塞,调整药量,避免过量装药等措施;4)对 爆炸可能引起的意外情况要心中有数,并作出相应的应急预案。 1)深入现场仔细勘查,对有关情况进行核实;根据被保护物 [1] 王立国.复杂环境下石方控制爆破[J].工程爆破,2005,11 时间,合理布孔和装药,制定切实可行的爆破方案;2)在方案中还 [2] 熊代余,顾毅成.岩石爆破理论与技术新进展[M].北京:冶 或分析;3)慎重对待断层、软弱带、张开裂隙、成组发育的节理等 [3] 史雅语,金骥良,顾毅成.工程爆破实践[M].合肥:中国科 学技术大学出版社,2002. [4] 于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社, 2004. 5.2防滚石、防飞石措施 破震动对设施不能造成破坏,但是爆破震动使周边边坡岩石松动  王洪森,颜事龙.复杂环境下露天深孔爆破的若干技术[J]. 造成滚石、飞石的主要来源有两方面:1)本工程爆破虽然爆 [5]工程爆破。2005。11(2):21—24. Deep hole blasting design and hazards control under complex environment FENG Wei-ming (China Railway Fourteen Bureau Group Third Engineering Limited Company,Yanzhou 272100,China) Abstract:Taking speciifc project as an example,this paper introduced the deep hole blasting construction experience under complex environ— ment,discussed in detail from blasting scheme selection,blasting parameters design,blasting network design and other aspects,and put forward the main measures to reduce blasting safety hazards,the practice proved that the blasting design schemes and preventive measures was a kind of comprehensive treatment means with reliable technology performance,signiifcant economic benefit. Key words:complex environment,deep hole blasting,design,risk prevention 

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