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          深基坑工程中低揚塵低振動爆破技術的應用

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          雜志名稱:建筑施工

          刊登期號:2016年9月刊
          作者:李紅偉、原志超、李興東、李志兵、倪瑾瑾

           

          [摘  ] 本基坑項目石方爆破量高達15萬立方,項目周邊場地條件復雜、爆破振速要求高、工期要求緊張,需嚴格控制揚塵,項目選擇了淺孔弱松動爆破,整體按縱向分層、橫向分區的爆破方式,孔內分段、孔外接力爆破的起爆形式,并使用先進的挖改鉆機進行淺孔爆破作業穿孔施工,圓滿的完成了施工任務。

          [關鍵詞] 爆破工藝、穿孔工藝、淺孔弱松動爆破、非電雷管起爆、挖改鉆機

           

          1 、工程概況

                  本深基坑項目位于深圳市的南山區高新北區,基坑長約125米、寬約92米,基坑面積11707m2,基坑開挖深度12.95~14.65m。擬建場地表層為素填土,總體厚度在1.0m左右,下部均為燕山期侵入粗?;◢弾r(強風化、微風化),場地內無斷裂帶經過。由于整個基坑深度12~13米范圍內全部是粗?;◢弾r,強度較高,需采取爆破方式開挖基坑。

                  本基坑東側約10米有Φ200中低壓燃氣管線,振速要求2.5cm/s;基坑東側約50米外為某氣化站,振速要求3.0cm/s;基坑南側約35米外為某精密光電儀器制造廠手機腌膜生產車間,振速要求0.2cm/s;基坑西南角約20米外為Φ200鋼制氮氣管線,振速要求1.0cm/s;基坑西側約20米為某計算機通信設備制造廠精密機房,振速要求為1.0cm/s;基坑北側約10m有一條電纜溝,基坑北側約30m左右有鐵塔架高約25m的110KVA高壓電線,基坑北側80米外為某高速公路。項目周邊場地條件特別復雜,爆破振速要求十分嚴格。

                  此外,本基坑位于高新技術開發區,周邊有眾多的辦公和科研建筑,對粉塵、噪聲等環境因素控制的要求非常高。本基坑工程的合同總工期僅227天,考慮到爆破工程量巨大,工期非常緊張。

           

           1 項目周邊環境示意圖

           2、爆破工藝選擇

                  對于鋼纖維混凝土而言,若握裹力相對于鋼纖維抗拉強度過大,會造成鋼纖維在受力過程中被拉斷;若握裹力相對于鋼纖維抗拉強度過小,會造成鋼纖維在受力過程中被拉出。

          2.1  爆破方式選擇

                  針對本基坑工程的情況,結合基坑支護設計單位意見,項目部選擇了三種技術可行、安全可靠的爆破方式,從爆破振動、施工進度、揚塵污染三個方面進行比選研究。

                  1)深孔弱松動爆破,該爆破方式采用炮孔直徑大于50mm、深度大于5m,可使巖體被破碎松動,但不拋擲。深孔弱松動爆破方式施工速度快,揚塵污染較小,但爆破振動大,不符合本工程對爆破振動的嚴格要求,因此不能采用。

                  2)靜態爆破,該方式是在巖石上鉆孔,將膨脹劑加水攪拌后,放入爆破孔內,經化學反應,體積膨脹,通過孔與孔之間的應力,將巖石破碎的爆破作業。靜態爆破振動小,施工效率低,施工速度過慢,達不到工期要求,因此不能采用。

                  3)淺孔弱松動爆破,該爆破方式采用炮孔直徑小于或等于 50mm、深度小于或等于5m,可使巖體被破碎松動,但不拋擲的爆破作業。淺孔弱松動爆破方式施工速度較快、爆破振動較小,但揚塵污染大,需要采取其他針對性措施控制揚塵。權衡利弊后,本項目決定采用此爆破方式。

          2.2  增強結構抗沖擊能力

                  鋼纖維在混凝土中均勻地分布,從而對混凝土結構全方位均勻地進行增強,使混凝土結構受到沖擊時鋼纖維能吸收大量的沖擊能量,減少了應力集中,有力地控制裂縫在混凝土內部的產生和發展。

          2.3  起爆方式選擇

                  起爆方式是指為了利用炸藥爆炸的能量,必須采用一定的器材和方法,使炸藥按照工程要求的先后順序,準確而可靠地發生爆轟反應。合理選擇起爆方式有助于控制本工程進度、振速、成本等,項目選擇了三種起爆方式進行了仔細分析和對比。

                  1)普通電雷管起爆方式,該起爆方式可根據1-15段雷管的延期時間不同,理論上可將每次爆破分為15段同時爆破(微差爆破)。該起爆方式施工成本低,但雷管的延期時間誤差大,爆破振速無法保障,不符合本工程對爆破振速的嚴格要求;此外,該起爆方式對單孔(單段)藥量有嚴格限制,單次起爆總藥量低,爆破進度慢,不能滿足本工程對進度的要求,決定不予采用。

                  2)數碼雷管起爆方式,該起爆方式可根據1-15段雷管的延期時間不同,理論上將每次爆破分為15段同時爆破(微差爆破),數碼雷管的延期時間誤差很小,有利于控制爆破振速,但該起爆方式對單孔(單段)藥量有嚴格限制,單次起爆總藥量低,爆破進度慢,不能滿足本工程對進度的要求;此外,該起爆方式施工成本高,起爆成本為普通電雷管的10倍左右,項目成本無法承受,決定不予采用。

                  3)非電雷管起爆方式,該起爆方式采用導爆管傳遞爆轟波,非電雷管進行起爆,由于是采用導爆管傳遞爆轟波,可利用爆轟波在導爆管內傳遞速度遠小于在電路中的傳遞速度,通過合理選用雷管段進行設計,實現孔內分段、孔外接力爆破,理論上可實現單次起爆無限分段,因此單次起爆總藥量無限制,爆破進度快。非電雷管可實現孔內分段、孔外接力爆破,并可選用延期時間差較大的雷管段進行布線,極大的降低了雷管延期時間誤差對爆破振速的影響,有利于控制爆破振速。由于該起爆方式采用孔內分段、孔外接力爆破,單孔所需雷管量為電雷管起爆的2倍,起爆成本為普通電雷管的3倍左右,增加的施工成本在項目可承受范圍內,最終決定采用該起爆方式。

           

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