1、密排挖孔桩控制爆破技术研究摘要：本文以地铁北站厅工程密排挖孔桩的爆破开挖为例，详细论述了密排挖孔桩爆破开挖时应主要注意的问题及防范措施，值得类似工程参考。 关键词：控制爆破；基坑；密排挖孔桩 Abstract: In this paper, the Metro North Hall project close-packed blasting hole digging pile excavation as an example, discusses in detail the problems and measures of close-packed dug pile blasting exca
2、vation should be pay attention to, is worth reference to the similar projects. Key words: control blasting; excavation; the close-packed dug Kong Zhuang 中图分类号：P633.2 0 引言 我国大量的深基坑工程始于 20 世纪 80 年代，由于城市高层建筑的迅速发展，地下停车场、高层建筑埋深、人防等各种需要，高层建筑需要建设一定的地下室1。近几年，由于城市地铁工程的迅速发展地铁车站、局部区间明挖等也涉及大量的基坑工程，在双线交叉的地铁车站，基坑
3、深达 20-30m。其中基坑支护是基坑开挖的一个很重要内容，而支护结构又是基坑支护的关键。密排挖孔桩作为基坑的支撑结构，是地下连续墙支撑结构的一种，它是利用密排矩形人工挖孔桩连成整体，在做基坑围护的同时兼做地下室的围护结构2。密排挖孔桩在开挖过程中遇到岩石层时，由于挖孔空间狭窄，大型机械无法进入，小型设备如风镐之类效率又很低，因此，岩层中的密排挖孔桩往往采用人工爆破的方法3。密排挖孔桩爆破时兼有孔桩施工空间狭窄的特点，又有爆破振动不易控制的缺点，因此密排挖孔桩爆破时主要从这两个方面进行克服和控制。下面以地铁北站厅的密排挖孔桩爆破开挖为例，论述密排挖孔桩爆破开挖时应主要注意的问题及防范措施。 1
4、 工程概况 地铁北站厅工程密排挖孔桩 153 根，由人工填土、砂层、冲积层，红层可塑残积土、硬塑坚硬残积土、红层全风化层，然后进入中风化和微风化层，其中需要人工爆破的岩层平均深度 4.5m。设计显示，既有地铁隧道在密排挖孔桩桩底经过，桩底距隧道顶最近距离为 5.82m。 2 爆破方案确定 密排挖孔桩是北站厅基坑围护结构，开挖断面小，无侧向临空面，岩石夹制作用大，且上部围岩为土或全风化岩层，设计井壁进行护壁保护；抗震能力差，决定采用小孔径，浅孔掏槽微差微振动爆破法施工；为减弱爆破振动对邻近已浇筑混凝土孔桩的影响，密排挖孔桩开挖爆破顺序采用隔桩开挖方法。 3 爆破对密排挖孔桩的影响与控制 在挖孔桩
5、爆破中，必须考虑爆破产生的冲击波、应力波、地震波对挖孔桩的井壁和护壁，对领近桩护壁和桩间岩柱、对邻桩新浇混凝土以及桩底持力层及桩下隧道支护可能造成的损坏和安全影响，同时在繁华市区还应注意粉尘和噪声对周围建筑和人员的影响。 3.1 爆破对挖孔桩井壁和护壁的影响 3.1.1 爆破对井壁及护壁损伤原因 挖孔桩护壁的抗震能力，随其建筑材料，支护厚度、施工质量、拆模时间、围岩条件和桩孔直径的不同而变化，目前没有具体评价标准。影响原因如下： （1） 、该工程密排挖孔桩经由人工填土、砂层、冲积层，红层可塑残积土、硬塑坚硬残积土、红层全风化层，然后进入中风化和微风化层。上部不良和软弱性均需护壁支护，当护壁质量
6、不合格或安装护壁时护壁和井壁之间充填不严，或渗流严重而形成空洞空隙时，在爆破振动和冲击波影响下易造成护壁损坏或井壁不稳定。 （2） 、实践经验表明，爆破时对护壁影响最大位置在爆区以上 1.2m范围之内，且此段混凝土多为新浇速凝混凝土，因此单响药量过大或井内水位超过一定水位，距护壁距离小于 0.5m 时，爆破产生冲击波和振动波容易造成护壁损坏。 3.1.2 预防爆破对挖孔桩井壁和护壁影响的措施 加强护壁质量，增加护壁中钢筋数量，增加混凝土的养护期（三天后进行下层爆破） ，采用豪秒微差爆破减少一次最大用药量，将单响药量控制在 0.4kg 以内，注意防尘水层厚度不大于 10cm，就能保证爆破不损坏井
7、壁和护壁。 3.2 爆破对邻桩和岩柱的影响及控制 挖孔桩一般距离都很近，但对于该工程围护结构是由单排密排挖孔桩组成，采用跳三隔一紧贴顺序施工，1#桩之间岩柱距离 4.5m，2#与 1#桩属隔一爆破，隔一之间岩柱之间距离 1.5m，3#桩与 1#、2#桩之间为紧贴爆破，紧贴之间上部护壁相交，基岩之间岩柱宽度仅为 0.10.2m，一不小心就会炸穿。1#桩、2#桩爆破由于岩柱之间最近距离大于 1.5m，均不会造成岩柱击穿或损坏临近桩护壁，而 3#桩爆破时，不仅极易击穿岩柱，而且直接危及其护壁，为了控制 3#桩爆破对 1#、2#桩护壁及 1#、3#桩与 1#、2#桩之间特别薄弱的岩柱的影响。采用了短进
8、尺，弱装药，多级爆破控制单响药量不超过 200 克的方法施工，控制掏槽眼药量小于 200克，周边光面爆破，不偶装药方法加以控制，必要时采取分步开挖，预留光爆层方法施工，即先进行掏槽眼和扩槽眼爆破，清除爆碴，开创好的临空面后再补充炮孔。达到了很好的效果，在 30 根挖孔桩爆破中，仅击穿 2 根，其补救方法，将其碎裂部分清除灌桩时用混凝土充填。 3.3 爆破对桩底持力层及桩底隧道支护的影响 在桩底爆破时共有 19 根桩过在地铁隧道上方通过，距隧道顶最近距离为 5.82m，见图 1。 图 1 挖孔桩与地铁隧道关系 挖孔桩基底爆破时，在爆破应力的作用下，基底持力层将会产生裂隙，一般裂隙大小视围岩性质不
9、同而不同。经验表明：桩底影响范围径向为钻孔直径的 1540 倍，基底裂隙范围为径向的 1/2。由隧道在桩底形成了临界面，其影响范围应力增大，因此裂缝会加深，药量太大时会造成隧道临时支护影响，因最小距离为 5.822m，其允许质点振动速度 V隧10cm/s，一般情况下，只要不是现浇混凝土，隧道不会损坏，必要时可采取以下方法防止持力层的损坏： （1）基底开挖爆破避免超挖，预留 2030cm 保护层，爆后用风镐修整，清除有裂隙岩石，在浇筑桩芯前，先灌入一定量的水泥砂浆，将裂缝处岩体固结。 （2）可采用反向装药，以减少爆破对围岩损坏。 （3）在孔底装入 10cm 砂或草等柔性垫层，可防止对持力层损坏。
10、 3.4 爆破对邻桩新浇注混凝土的影响及控制 在挖孔桩施工中，往往爆破开挖与邻桩混凝土同时进行，这就出现了挖孔桩爆破对邻桩新浇注混凝土的影响问题，为了保证新浇注混凝土桩基质量，必须严格控制爆破振动速度。爆破安全规程规定，对于龄期为初凝 3 天时，允许质点振动速度为 V=2.03.0cm/s。我们施工的桩，采取微振动爆破，主要是合理安排挖孔桩施工顺序，使混凝土龄期均在3 天以上。 4 挖孔桩爆破开挖施工中应注意的问题 （1） 、起爆网络与微差时间 起爆顺序由挖孔桩中心向周边依次起爆，分掏槽孔，扩槽孔，周边孔三级毫秒微差起爆。延期时间应综合考虑岩石破碎效果和爆破振动危害两个方面，取间隔时间大于 5
11、0ms，根据工地已购买雷管，进行1#、3#、5#、7#、9#跳段使用，爆破效果良好。起爆网络连接见图 2。 图 2 起爆网络图 （2） 、在挖孔桩中进行钻孔作业施工，作业条件差，往往不易保证钻孔深度，采用专人负责，并适当超钻 20cm，确定装药时钻孔深度，取得较满意效果，当装药孔深过大时，采用孔内灌沙或草填塞防止孔深过大，损坏下层或基底持力层。 （3） 、堵塞是保证爆破效果的主要手段，我们采用水草封堵技术，不仅保证了药包位置准确，同时改善了堵漏质量，更主要是起到消尘降噪作用。 （4） 、挖孔桩是单工作面作业，因其施工环境条件恶劣，安全十分重要，下部作业时严防上部掉杂物、石块，下井过程要仔细检查
12、护壁的安全情况，防止上部土层、井壁变形和塌方，出碴期间应仔细检查提升设备安全和质量，防止提升时掉石伤人。 （5） 、因挖孔桩多数有水，同时因采用水草封堵技术施工，使用炸药为乳化炸药，毫秒雷管必须插入乳化炸药药卷内，以保证安全准爆。 5 挖孔桩爆破施工安全措施 5.1 施工安全 （1）挖控桩周围设围栏，栏杆用 22 钢筋或 40 钢管制成，栏杆高 1.0m，防止人员不慎掉入井中。 （2）出碴前严格检查吊装设备、性能和坚固性，装碴应低于料斗顶面 0.2m，严防吊装过程中掉碴危及井底装碴人员。 （3）人员上下采用吊装设备时，要详细检查吊绳、吊斗，安全带。 5.2 爆破安全措施 （1）井内照明采用 3
13、6v 灯，严禁使用 220v 电灯照明。 （2）做好井内排烟防毒工作，采用湿式钻孔，加强通风排烟工作，必要时给井下工作人员配备吸氧装置。 （3）采用非电微差爆破技术，爆破必须在井外并距井口 20m 以外。 （4）爆破飞石控制：井底采用三层砂袋防护，井顶 1.0m 外设钢板顶盖，加砂袋，杜绝飞石产生。 6 结论 本工程挖孔桩共 153 根，需爆破岩石部分总长度 669.2m，本工程在爆破过程中按照以上爆破方法实施，爆破效果良好，做到了安全快速。通过本工程的实施，可以得出以下几点结论： （1）单排密排挖孔桩施工，采用跳三隔一紧贴施工方法，是合理的。（2）分层分段直眼掏槽，可以保证 1.2m 小直径挖孔桩掘进掏槽的爆破效果。 （3）小直径挖孔桩掘进循环进尺不宜超过 1.0m，大于 1.0m 时，爆破效果明显降低。 （4）密贴桩爆破，采用密孔、浅孔、多段、分级微差爆破技术，能够确保护壁和 0.2m 岩柱不受损坏。 参考文献 1 白蓉，孙方荣，赵祯。互嵌密排矩形人工挖孔桩墙在深基坑支护中的应用J。建筑技术,2009,2:141-143 2 张新华。深基坑支护结构形式与方案选择J。广东建材,2010,4:96-99 3 程远学，程康，周子然。人工挖孔桩爆破开挖技术探讨J。土工基础,2007,4:5-6
