巖石深孔爆破技術

巖石深孔爆破技術

1沖樁機沖孔施工至-16m高程長在廣州北二環(huán)高速公路24號監(jiān)控段，三個橋梁樁為a1、a2和b2。位于羅崗市火村段。經樁孔位置的補充鉆探所獲得的地層剖面圖如圖1所示(a)。由于地層條件復雜,所以采用沖樁機沖孔施工。三個孔樁的平面布置如圖2所示?？讟妒┕嗝婢鶠?.13m2,沖樁機錘頭重1.5t。當沖樁機施工至-16m標高時,遇到了花崗巖,沖孔20d僅進尺0.3m。后采用人工挖孔、降水井等施工方法,仍無法通過,使此標段的工期拖延3個月。根據三個樁位的鉆孔資料估計,此花崗巖孤石的最小尺寸約為10m×12m×8m。經過多方論證,決定采用一次爆破法將此孤石沿樁孔斷面破碎,然后繼續(xù)用沖樁機進行沖孔作業(yè)。為了確保施工安全和施工質量,對爆破施工提出以下幾點要求:(1)A3、A2、B2樁的任何一次樁孔內爆破都不應使3.5～4.0m范圍內業(yè)已完工的橋梁樁基及承臺混凝土結構受損。(2)爆破后不出現本身樁位的移動或偏斜,避免相鄰樁周圍的地表塌陷。(3)將樁孔斷面內巖石爆碎,同時保證圍巖完整,以利沖樁機沖孔。2施工方法2.1澆筑混凝土的必要性人工挖孔時出現大量流沙,為防止流沙過多而出現孔樁位移并對花崗巖中鉆孔起導向作用,在樁孔約-13.4～-15m標高范圍內澆筑一層厚約1.5m的混凝土,并隨花崗巖一起爆破破碎。2.2地質鉆機鉆孔單樁共布孔9個,其中6個裝藥孔,3個空孔,周邊與樁壁之間預留0.09m保護層(見圖3)。采用地質鉆機鉆孔,孔徑為76mm,裝藥孔在花崗巖內的深度為7.5m左右,孔底距孤石底約0.5m;混凝土內的孔長為1.5m;孤石頂面至流沙面為套管。鉆孔時先施工空孔,使其穿透孤石,以確定巖石厚度,防止裝藥孔打穿孤石。2.3藥品和爆炸(1)孤石沖孔時卡鉆考慮到孤石位于地面以下約16m處,藥量太小可能造成樁孔斷面內孤石破碎不充分,沖孔時卡鉆;藥量太大,容易使圍巖過度破碎。參照文獻及以往實際經驗,單位炸藥消耗量選用5.0kg/m3。(2)巖內孔裝裝鉆孔的裝藥結構見圖1(b)?；◢弾r內的孔連續(xù)裝藥,裝至離孤石頂面約0.8m;混凝土內的孔段裝藥長度約0.5m,非裝藥段全部用沙土充填。(3)炸藥筒的制作流沙中成孔十分困難,提鉆時用?60mm優(yōu)質PVC管護孔。先將炸藥裝入?55mm(掏槽孔)和?45mm、長度均為1m的PVC管,制成炸藥筒,每節(jié)炸藥筒裝入炸藥1.4kg,裝藥時只要把炸藥筒順?60mmPVC套管下放即可。(4)爆炸參數樁孔內炮孔爆破參數見表1。(5)設置起爆雷管為防止在流沙及泥漿壓力下乳膠炸藥密度增加,引起起爆及傳爆能力降低,在每節(jié)藥筒內設置一個起爆雷管,并用雙導爆索來增加起爆性能。爆破時為保證中部巖石充分破碎和圍巖的完整性,分兩段起爆,即中心孔選用1段雷管,周邊孔選用6段雷管。2.4周邊孔藥劑不耦合為防止周邊炮孔爆破對圍巖的過度破壞,造成沖樁機沖孔時周邊巖塊掉入樁孔內或塌孔,使成孔困難或引起樁上部位置移動、偏斜,周邊孔選用?45mmPVC套管裝藥,構成不耦合裝藥結構,以減少炸藥對圍巖的破壞。周邊孔裝藥不耦合系數為:S1/S=2.86(S為炮孔斷面積;S為藥筒橫斷面積)。2.5沖樁機沖開的能力深孔一次爆破成樁孔的要點在于要有供巖石碎脹的補償空間。本次爆破在斷面小的樁孔內進行,鉆孔作業(yè)十分困難,不可能鉆鑿較多的炮孔。按設計鉆鑿9個炮孔,所形成的單位長度補償空間體積為0.04m3,補償系數僅為3.5%。然而,樁孔內泥漿及流沙具有可壓縮性,可以產生一定的補償空間;此外,即使爆后破碎巖石有一定的“擠死”現象,沖樁機也能將其沖開。因此,補償空間不足,不會對爆破的成功構成影響。3沖樁機施工情況爆破按A3、A2、B2樁的順序依次進行。爆后樁孔內的巖石全部破碎,圍巖穩(wěn)定,沖樁機施工順利,未出現卡錘情況,A3樁8m花崗巖段沖樁機施工僅1d就通過了,A2及B2樁的花崗巖段約2d沖完;樁基上部未出現塌落、位移現象。在地質條件較復雜的情況下,由于嚴格設計與施工,爆破參數選用得當,在小斷面樁孔內用深孔爆破破碎巖石獲得成功,達到了加快樁基施工速度、降低施工成本的目的。4施工中的問題在斷面較小的樁孔內進行深孔爆破破碎巖石是初次遇到,由于經驗不足,施工中出現了一些問題。(1)樁孔相距太近,施工相互干擾。一個樁內的巖石爆破破碎后進行沖孔作業(yè)時,引起相鄰孔內已完成炮孔上部泥漿振動,導致保護套管斷裂,部分炮孔堵塞,增加了清孔工作量。實際施工中,A3樁先爆,3h完成裝藥,后爆的A2、B2樁,裝藥時間均在14h以上,主要原因是受A3樁沖孔作業(yè)影響,清孔工作量太大。通過這次施工體會到,正確的施工方法應是一個樁的爆破和沖孔作業(yè)完成后,再進行另一個樁的爆破和沖孔;或者3個樁的裝藥爆破作業(yè)在同一段時間內完成。(2)PVC塑料套管的強度不夠,相鄰孔沖孔時部分套管發(fā)生斷裂。(3)地質鉆機的鉆孔質量有待提高。施工中,A2樁孔內有兩個相鄰的炮孔在-22m標高位置