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第35卷 第2期 2018年6月 爆 破 BLASTING Vol. 35 No. 2 Jun. 2018 doi10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2018. 02. 016 分区分台阶深孔爆破技术 在城市土石方开挖中的应用* 安玉东 1, 陈德志1, 陈 晨 2, 李本伟1, 胡浩川1, 周应军1 (1.中钢集团武汉安全环保研究院有限公司, 武汉430081;2.武汉科技大学, 武汉430065) 摘 要 城市中心爆破具有周边环境复杂, 地下管线密集, 安全风险系数高的特点, 需采取特殊的爆破施工 技术控制爆破有害效应。以汉阳人信汇A地块土石方控制爆破工程为背景, 采用高效、 安全的分区分台阶 深孔爆破技术, 在爆区距离被保护体20 m范围内的严格控制区域采用4 m的台阶, 孔距2. 8 m, 排距2. 5 m; 在爆区距离被保护体20 m外的一般控制区域, 采用8 m高的台阶, 孔距3 m, 排距2. 8 m; 施工过程中通过使 用澳瑞卡高精度雷管、 开挖减振沟和密目安全网覆盖等安全辅助措施, 保证了周边构筑物及地下管网的安 全, 且大大提高了施工效率。 关键词 土石方;分区分台阶;高精度雷管;深孔控制爆破 中图分类号 O383 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X(2018)02 -0090 -04 Application of Sub-step Deep-hole Controlled Blasting Technology in City Earthwork Engineering AN Yu-dong1,CHEN De-zhi1,CHEN Chen2,LI Ben-wei1,HU Hao-chuan1,ZHOU Ying-jun1 (1. Sinosteel Wuhan Safety and Environmental Protection Research Institute,Wuhan 430081,China; 2. Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430065,China) Abstract The urban blasting has the characteristics of complex surrounding environment,dense underground pipeline and high safety risk. It is necessary to adopt special blasting construction technology to control the harmful effect of blasting. Based on the controlled blasting project of earthwork in the Ren Xinhui A block of Hanyang,the sub-step and deep-hole controlled blasting technology is applied as a high-efficient and safe control technology. In the project,the bench height 4 m,hole spacing 2. 8 m and row spacing 2. 5 m are adopted in the strictly controlled area less than 20 m near to the protected area. In the general control area with 20 m away from the protected body,the bench height 8 m,hole spacing 3 m and row spacing 2. 8 m are adopted. In the construction process,Orica high-pre- cision detonators,excavating vibration reduction trenches,laying dense mesh safety nets are used to ensure the safety of peripheral structures and underground pipe networks. Key words deep-hole controlled blasting;earthwork;sub-step;high-precision detonator 收稿日期2018 -03 -14 作者简介安玉东(1978 -) , 男, 高级工程师, 从事爆破与其安全性 研究, (E-mail)18112846@ qq. com。 基金项目国家自然科学基金面上项目(51574184)爆破荷载作用下 埋地管道动力响应与破坏机理研究 城市中心的深基坑爆破开挖土石方区域多分布 在人口密集、 地下管网复杂、 关键交通线路、 大型商 贸设施众多的区域, 在如此复杂的环境下进行爆破 施工, 必须精准控制好爆破区域爆破振动和飞石等 多种爆破有害效应[ 1-3]。 目前在城市中心进行爆破施工, 通常采用浅孔 爆破的方法, 这种方法使用人工钻孔, 施工效率较 低, 并且由于爆破次数多, 导致警戒工作任务繁重, 对周围居民影响大, 工期也不能满足施工进度的要 万方数据 求, 施工成本较高, 难以应用于现阶段快速发展的城 市建设中[ 4-6]。随着城市规范化改造和城市规模化 建设不断发展, 在城市中心的深基坑开挖土石方爆 破工程越来越多, 爆破工程带来的安全问题也日益 突出。为了保证施工安全和工程进度, 基于控制爆 破及精细爆破理论, 提出了分区分台阶深孔控制爆 破技术, 在汉阳人信汇A地块土石方爆破工程中成 功应用, 实现了城市中心区的安全、 高效深孔控制 爆破。 1 工程概况 拟建汉阳人信汇A地块土石方控制爆破工程, 位于武汉市汉阳区墨水湖北路与龙阳湖东路交汇 处。爆破区域基坑深15 m, 总方量约为7万m3。爆 破环境非常复杂 东面距爆破区域40 m处为龙阳凯 悦大厦, 南面45 m处为在建住宅楼; 西北方向15 m 处为龙阳湖东路; 北面30 m处为墨水湖北路; 东北 40 m是武汉摩尔城; 天然气管道铺设在距爆破区域 北面25 m处与距西面10 m处, 管道埋深为1. 2 m。 周围环境如图1所示。 图1 爆区环境平面图( 单位m) ) Fig. 1 Plan graph of blasting surroundings(unitm) 2 爆破总体方案 由于开挖基坑周围环境复杂, 为确保爆破施工 安全, 基坑开挖爆破应坚持科学管理、 精细施工、 松 动爆破的原则。具体施工方案如下 (1) 根据现场具体情况, 先对开挖体表土进行 清除, 再自上而下分层爆破开挖, 开挖过程中尽量利 用地势低洼地段作为爆破开挖自由面, 无低洼地段 时, 选取岩性较软地段先开沟。 (2) 根据爆区周围环境, 将爆区划分成严格控 制区域与一般控制区域 在西面距离天然气管道预 留20 m范围内的爆破区域, 即严格控制区域, 采用 低台阶控制爆破, 台阶高度4 m; 在距离被保护物 20 m外爆破区域, 即一般控制区域, 采用台阶高度 为8 m的深孔控制爆破。 (3) 深基坑土石方爆破开挖采取深孔台阶松动 控制爆破为主的爆破方案, 对大粒径石块采取机械 法破碎。 (4)爆破开采总体推进方向由东南向西北推 进, 这样可控制爆破施工中对爆破区域临空面, 即武 汉摩尔城与龙阳凯悦大厦等被保护建筑物的危害。 3 爆破基本参数 工程中使用的分区分台阶深空控制爆破技术的 具体爆破参数如表1所示。 3. 1 布孔方式与装药结构 (1) 由于本工程环境极其复杂, 为了防止因为 抵抗线过小造成的飞石, 炮孔采用多排垂直孔形式 布置, 并保证最多不超过3排, 各排炮孔的钻孔方向 保持平行, 布孔方式采用三角形( 或称梅花形) 。 (2) 为防止冲孔造成的飞石, 采用连续装药的方 式并保证每个炮孔的堵塞长度为2.5 m与3.5 m。 3. 2 起爆网路及爆破器材 由于本工程处于城市中心, 外界影响起爆网路 的杂散电流较多, 为保证爆破施工安全, 采用非电导 爆管起爆网路[ 7,8]。 表1 不同分区爆破参数表 Table 1 Blasting parameters of partitions 爆破 分区 梯段 高度/ m 孔深/ m孔径/ mm孔距/ m排拒/ m 装药量/ kg 单耗/ (kgm -3) 堵塞 长度/ m 严格控制区域44. 5902. 82. 590. 292. 5 一般控制区域88. 5903. 02. 8220. 313. 5 起爆网路采用单孔单响的爆破方案, 孔内采用 大延时澳瑞卡生产的高精度导爆管雷管LP6 (1200 MS) , 孔与孔之间采用3段普通导爆管雷管 (50 ms) , 起爆采用击发枪起爆, 如图2所示。 19第35卷 第2期 安玉东, 陈德志, 陈 晨, 等 分区分台阶深孔爆破技术在城市土石方开挖中的应用 万方数据 图2 爆破网路示意图 Fig. 2 The blasting network diagram 4 爆破危害防范措施 4. 1 爆破振动的控制措施 (1) 采用微差爆破技术, 保证间隔时间为50 ms以 上, 并在炮孔内使用澳瑞卡生产的高精度导爆管雷管 LP6(1200MS) , 从而有效的降低爆破振动带来的危害。 (2) 在天然气管道靠爆破区域一侧, 沿着爆破 开挖线用机械开挖的方式开挖一条深4 m,宽 1. 5 m, 长约120 m的减震沟[ 9,10], 如图 3所示。 图3 减振沟现场图 Fig. 3 The scene graph of vibration reduction trenches 4. 2 飞石控制 根据工程的实际情况, 首先在每个炮孔加盖沙 袋( 每个不少于30 kg) , 再用密目安全网覆盖被爆 区域, 使起爆瞬间产生的飞石控制在允许范围内, 如 图4所示。 图4 爆破覆盖现场图 Fig. 4 The scene of blasting cover 4. 3 工程振动监测结果 被保护建筑物与管线振动监测具体结果如表2 所示。本工程一共进行了15次爆破施工, 被保护建 筑物与管线的最大振速基本控制在2. 4 cm/ s内, 完 全符合 爆破安全规程(GB67222014)中规定的 安全标准范围。同时结果也表明通过分区分台阶深 空控制爆破技术进行城市商业区的土石方爆破开 挖, 可以有效的控制爆破施工中的振动危害[ 11,12]。 表2 爆破振动测试数据 Table 2 Test data of blasting vibration 序号 单段最大 药量/ kg 西面天然气管道旁 距离/ m振速/(cms -1) 摩尔城 距离/ m振速/(cms -1) 龙阳凯悦大厦 距离/ m振速/(cms -1) 122820. 43800. 72950. 51 222790. 51750. 76900. 55 322750. 58650. 93850. 52 422550. 86650. 891020. 34 522460. 96680. 951120. 25 622301. 23650. 871150. 19 722750. 66551. 04620. 74 822600. 91381. 45451. 23 922301. 54271. 621120. 35 1022800. 65251. 85700. 76 11221120. 31281. 73401. 37 129201. 70780. 451120. 18 139201. 69600. 791050. 22 149122. 35630. 731080. 19 159122. 29371. 251060. 24 29爆 破 2018年6月 万方数据 5 结语 在城市中心土石方开挖控制爆破施工中, 根据 爆区周围环境采用分区分台阶深孔控制爆破技术, 将爆破区域划分为严格控制区域和一般控制区域, 通过采取有针对性的安全措施有效控制爆破施工引 起的各种有害效应, 更能精细施工、 重点解决严格控 制区域的安全技术难题。此爆破技术在汉阳人信汇 A地块土石方爆破工程中成功应用, 在工程中总共 消耗炸药约17 t, 总计爆破次数15次, 实际施工工 期45 d, 大大缩短了合同规定的90 d工期。通过此 爆破技术控制了爆破施工所带来的负面效应, 尤其 保证了爆破区域西边10 m处天然气管道的安全, 因 此分区分台阶深孔爆破技术在城市中心土石方爆破 工程是切实可行的、 高效和安全的。 6 施工中的几点体会 (1) 由于爆破地点处在城市中心, 外界影响起 爆网路的杂散电流较多, 起爆时应使用非电导爆管 起爆网络。 (2) 在雨天或雨后爆破时, 应用黄砂堵塞炮孔, 堵塞时用竹制炮孔轻轻捣实, 并用多层密目网覆盖, 防止冲孔造成的飞石危害。 (3) 在邻近管线的严格控制区域内, 控制炮孔 排数n≤3、 开挖减振沟、 采用高精度雷管以及降低 台阶高度等措施有效地降低了爆破振动, 保证了天 然气管道的安全; 爆破施工中每次爆破后必须由天 然气公司专业人员检测天然气的安全情况, 并作安 全记录。 参考文献(References) [1] 冯叔瑜.城市控制爆破[M].北京 中国铁道出版社, 2000. 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