浅谈人工挖孔桩入岩爆破技术

浅谈人工挖孔桩入岩爆破技术

张健

张健

（中建七局交通公司河南郑州450000）

摘要：结合某公路桥梁人工挖孔桩施工实例，全面总结了孔桩爆破参数设计、施工关键技术及爆破安全防护措施，对同类工程具有一定推广意义。

关键词：人工挖孔桩；爆破参数爆破工艺；爆破安全

目前，在大量的基础设施建设中，人工挖孔桩作为一种施工简便、投资省、速度快、承载力大的基础工程技术，得到了广泛的应用。在孔桩的开挖过程中，经常要遇到入岩情况，采用一般机械处理不仅造价高，而且速度慢，故经常采用爆破法施工；此外，施工现场经常毗临民房、建筑物等设施，往往存在施工场地狭小、干扰因素多等现象。因此，只有切实掌握和正确应用人工挖孔桩入岩爆破技术，才能确保施工人员的人身安全以及周边环境的安全，达到预期的施工效果。本文以某工程为例，对人工挖孔桩入岩爆破施工的参数设计、施工工艺技术及安全技术措施进行论述。

1项目概况

省道323线温家院大桥基础采用人工挖孔桩型式，桩径Ф1.5～2.0m，设计桩长20～25m，护壁采用C30钢筋混凝土，壁厚150mm。该工程地质资料表明自上而下分别为强风化砂岩、中风化砂岩和中风化石灰岩，石质紧硬。桥位紧临民房、乡村公路等设施，且该桥作为线路咽喉之一，因此对孔桩施工提出了较高的要求，既要进度快、质量好，更要保证施工安全。

2爆破参数设计

人工挖孔桩爆破是竖井爆破的一种，在入岩爆破施工时，由于自由面狭小、作业面较深、岩石的夹制力较大，孔桩入岩爆破宜采用小直径浅孔微差爆破。桩基入岩爆破参数其实际值应根据所爆破的孔桩直径、岩石的物理力学性能、岩石的风化程度等特性以及所用炸药的性能来确定。

2.1炸药单耗

炸药单耗因岩层的特性、孔桩断面的大小而各不相同，本工程孔桩开挖爆破的岩石多为中风化岩，孔桩直径Ф1.5～2.0m，根据孔桩工程入岩的爆破参数类比、修正，在桩孔直径为1～2m的情况下，单位用药量系数（q）见下表所示：

2.2炮眼间距

孔桩入岩采用手持式气动凿岩机钻眼，炮眼直径d一般采用38～45mm，炮眼间距a＝（15-20）d，即a=500～800mm。

2.3炮眼深度及循环进尺

炮孔的深度不仅影响每个掘进工序的工作量和完成各工序的时间，而且影响爆破效果和掘进速度。在小直径孔桩入岩爆破中，岩石的周边夹制力大，炮眼利用率低，一般炮眼深度L取孔桩直径D的0.6～0.8倍，即L=（0.6～0.8）D。其中掏槽眼应比周边眼加深100～200mm。桩孔开挖爆破炮眼利用率η一般可以达到85～95%，则循环进尺L’=ηL=（0.85～0.95）L。

2.4炮眼布置

爆破是在一个自由面条件下进行的，掏槽方式在很大的程度上决定了爆破效果，炮孔布置的重点是对掏槽孔和周边孔的布置。在小直径孔桩爆破中，工作面按掏槽眼3～4个，周边眼7～13个。其中掏槽眼按照锥形布置，向内倾斜10°～15°，周边眼采用垂直眼，距孔桩护壁100～200mm均匀布置。

（1）掏槽孔间距a1：a1一般取300～500mm。

（2）周边孔间距a2：周边孔采用光面爆破设计，孔距a2=（10～15）d2（d2为孔径），经计算a2一般取400～600mm。

2.5单孔装药量计算

单孔装药量Q应满足总药量及允许瞬间最大起爆药量，同时应根据不同岩层来控制炮眼炸药的用量。

（1）掘进每循环进尺所需用药量Q=q•S•L•η

式中：Q——每循环进尺用药量，g；q——单位用药量系数，g/m3；S——孔桩掘进面积，m2；L——炮眼的平均深度，m；η——炮孔利用率，一般为0.85～0.95。

（2）单孔理论装药量Q0=Q/N

式中：N——工作面炮眼数量，个；Q0——单孔理论装药量（g）一般情况下，掏槽眼的药量qt比周边眼药量qb多装15～20%。

3爆破器材与起爆网络

3.1炸药

桩孔开挖爆破工作面常遇有裂隙水或渗水，另外为了保证成孔护壁在爆破施工中的稳定性，一般选用乳化炸药，岩石乳化炸药具有优良的爆轰性能及抗水性能，且炮烟少、药卷成型，易于切割分裂且威力适中。如使用2号岩石铵锑炸药，则必须进行防水处理。

3.2起爆方式和顺序

采用电雷管起爆法施工爆破，孔内采用不同段别的非电毫秒起爆网络，严禁使用导火索、火雷管起爆网络。根据孔深调整非电毫秒雷管线长，非电毫秒雷管用并联方式连接。起爆顺序按先掏槽眼再周边眼，掏槽眼采用3段非电毫秒雷管，周边眼采用7段非电毫秒雷管。

4孔桩爆破工艺

4.1钻孔

钻孔是爆破关键工序，钻孔时应把握好钻孔方向、孔深和孔位的精确度，精确度不够会严重影响爆破效果。同时，可利用钻孔来推测地下岩层分布情况以及岩石的软硬程度，从而调整装药结构。例如：钻进缓慢、声响大、钻机震动大，即表明岩石坚硬；若钻进迅速，震动弱小即有可能遇到夹层，此时应根据遇到的夹层厚度可调整装药与孔深。

4.2装药

装药采用连续反向连续装药，装药前应检查孔深，装药时用细木棒等手工装填，用力要均匀，将药卷送至孔底，各条药卷要用力使之结合紧密并尽量与炮孔耦合。填塞材料用砂、黏土或砂和黏土的混合物，填塞材料事先拌好，做成泥条备用。实践证明，用粗沙及及碎沙石能够产生合理的摩擦阻力和惯性阻力，改善岩石破碎质量、提高爆破安全效果。

5爆破安全技术措施

爆破安全包括爆破作业本身和爆破时对环境的影响两大方面。爆破安全设计主要考虑爆破对环境影响，此类爆破中，主要有飞石、地震、噪音和毒气等。

5.1爆破震动控制

孔桩入岩爆破对本桩及临近孔桩的临时支护和周边建筑物都可能产生影响。爆破震动应首先查出被保护对象的允许垂直振动速度值，测量爆破孔桩与被保护建筑物的最小距离，计算出允许瞬间最大起爆药量来加以控制。

5.2飞石和噪音控制

爆破时在井口覆盖钢筋格栅，再均匀盖上足够重量沙袋，以防止爆轰气体及冲击波掀起覆盖物，又可以挡住飞石、削减噪音等。在爆破时间上，采取在白天短时间集中起爆，以减少对居民生活的影响。

5.3爆破毒气排除

炸药爆破之后产生的炮烟均为有毒有害气体，必须进行机械性强制通风排烟，施工现场可利用鼓风机在井口进行压入式通风排烟，或采用空压机风管在井底通风排烟。通风约半小时后用测试仪检查无危害后，工人方可下井。

5.4瞎炮的处理

在孔桩爆破作业完成后，检查人员应下到工作面检查瞎炮情况，并及时按爆破规程进行处理。另外在清渣时发现瞎炮，应及时报告并安排专业人员处理，禁止非专业人员私下处理。

5.5爆破器材管理

爆破器材属于危险物品，应进行严格管理。爆破器材必须严格领用、发放、使用及回收制度，现场爆破器材应该分明别类，专人保管，严禁丢失。

6结语

温家院大桥采用上述入岩爆破技术施工，取得了安全性高、施工进度快、孔壁控制良好、炮眼利用率高的效果。随着人工挖孔桩的不断广泛运用，入岩爆破施工技术的规范化有助于加快施工速度和施工质量控制，本文旨在将实际作业经验作一介绍，以在类似工程中供同行参考。

参考文献：

[1]GB6722-2003，爆破安全规程。

[2]陈华腾等，爆破计算手册，辽宁科学技术出版社，1991。

[3]张应立，工程爆破实用技术，冶金工业出版社，2005年。

[4]陈士海，现代钻爆理论与技术，煤炭工业出版社，2011年。