李育

摘 要：深圳地鐵12號線赤灣停車場場坪工程構(gòu)造碎裂巖地層采用預(yù)裂爆破控制坡面平整度。本文闡述了預(yù)裂爆破的工藝特點、設(shè)計參數(shù)優(yōu)化及施工控制要點，并對效果進行分析評價和總結(jié)提升，這對后續(xù)同類型工程具有借鑒和推廣作用。

關(guān)鍵詞：預(yù)裂爆破;構(gòu)造碎裂巖;地鐵停車場;場坪工程

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）32-0147-04

Control?of?Pre-cracking（Glossy）?blasting?Process?in?Structural

Fractured?Rock?Formation

LI?Yu

（Sinohydro?Bureau?8?Co.，?Ltd.，Changsha?Hunan?410004）

Abstract：?Pre-splitting?blasting?is?used?to?control?the?smoothness?of?the?slope?surface?in?the?structural?fracture?rock?formation?of?the?Chiwan?parking?lot?of?the?Shenzhen?Metro?Line?12.?This?paper?expounded?the?process?characteristics，?optimization?of?design?parameters?and?construction?control?points?of?pre-splitting?blasting，?and?analyzed，?evaluated?and?summarized?the?effects，?which?had?reference?and?promotion?for?subsequent?projects?of?the?same?type.

Keywords：pre-split?blasting;structural?fragmentation?rock;subway?parking?lot;changping?project

赤灣停車場大庫區(qū)預(yù)裂爆破面積大，且均為構(gòu)造碎裂巖地層，建基面外露時間長，容易出現(xiàn)危石滾落情況，對庫區(qū)安全影響大。為減少后期主體結(jié)構(gòu)施工安全隱患，提升項目整體對外形象，項目部結(jié)合工程施工情況，選擇赤灣停車場大庫區(qū)預(yù)裂爆破施工工藝提升為課題，研究構(gòu)造碎裂巖地層預(yù)裂爆破施工工藝。

1 工程概況

赤灣停車場位于大南山西南角，地處赤灣山公園南麓、赤灣路北側(cè)和興海大道西北側(cè)。地塊基本呈長方形，長約1?050m，最寬處約370m，最窄處約90m。場地地面起伏較大，凹凸不平，地面高程為1.80～22.8m，相對高差為15～21m。停車場用地面積為13.58hm2，邊坡治理區(qū)域面積為10.52hm2。

本工程爆破按主體結(jié)構(gòu)運用庫、咽喉區(qū)、U形槽段分別分為B區(qū)、A區(qū)、C區(qū);爆破開挖范圍主要集中在B區(qū)（中集集裝箱堆場、勝寶旺、扣車場）以及北側(cè)坡腳和港創(chuàng)部分區(qū)域;爆破巖石以中、微風(fēng)化構(gòu)造碎裂巖為主[1]。西側(cè)區(qū)域場地高程在+22.8m左右，預(yù)裂爆破區(qū)域主要為B區(qū)邊界線，設(shè)計場平標高為4.8m，擴大基礎(chǔ)承臺頂面標高為4m左右，爆破深度約為16～18.8m;石方爆破總量約為85.0萬m3，總工期暫定為458d。

2 工程地質(zhì)

根據(jù)地址勘察結(jié)果，本工程所處范圍的地層有燕山期花崗巖和構(gòu)造碎裂巖，其巖性特征分述如下。

2.1 燕山期花崗巖

粗粒花崗巖（地層編號⑧），其主要礦物成分為石英、長石及黑云母等，粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。根據(jù)工程地質(zhì)測繪、鉆探揭露野外鑒別及標準貫入試驗，其可分為強、中等、微風(fēng)化三個帶。

2.1.1 塊狀強風(fēng)化粗?；◢弾r（W3，地層編號⑧2-2）。該花崗巖呈褐黃色、灰褐色，原巖結(jié)構(gòu)清晰，原巖礦物除石英外，基本已風(fēng)化，巖芯呈半巖半土狀，局部夾有較多中等風(fēng)化巖塊，手掰不易斷，錘擊易碎。該花崗巖屬軟巖～較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類，屬Ⅳ級軟石。

2.1.2 中等風(fēng)化粗粒花崗巖（W2，地層編號⑧3）。這種花崗巖呈褐黃色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，結(jié)構(gòu)部分破壞，錘擊聲啞，錘擊易碎。它屬較軟巖～較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ類，同時屬Ⅴ級次堅石。

2.1.3 微風(fēng)化粗?；◢弾r（W1，地層編號⑧4）。該花崗巖呈肉紅色、灰白色和青灰色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖芯呈短柱狀～長柱狀，結(jié)構(gòu)基本未變，錘擊聲脆，難擊碎，需要運用金剛石鉆進。巖石屬堅硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅱ～Ⅲ類，屬Ⅵ級堅石。

2.2 構(gòu)造巖（地層編號？）

這種巖石呈灰綠、褐黃、紫紅等色。巖石呈土狀～塊碎石鑲嵌狀，強度不均一。構(gòu)造破碎帶中的構(gòu)造巖受構(gòu)造擠壓強烈，部分礦物已定向排列，巖石多呈壓碎構(gòu)造，部分已角礫巖化或糜棱巖化，巖芯多呈碎塊狀，部分呈豆渣狀夾碎塊狀。具有蝕變現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為綠泥石化現(xiàn)象顯著。在構(gòu)造帶附近，巖石裂隙極其發(fā)育，風(fēng)化加劇，基巖風(fēng)化界面埋深加深，巖芯多呈碎塊狀、塊狀，少數(shù)呈短柱狀。按風(fēng)化程度，其可以分為強、中等、微風(fēng)化三帶。

2.2.1 強風(fēng)化碎裂巖（地層編號？2）?；野咨\灰綠等色，風(fēng)化強烈，巖石具碎裂～碎斑結(jié)構(gòu)，構(gòu)造裂隙極發(fā)育，裂隙面被方解石、綠泥石、鐵質(zhì)重膠結(jié)或充填，部分礦物肉眼難辨，局部尚可見斷層擦痕，巖芯多呈堅硬土狀、土夾碎塊狀或塊狀，干鉆困難。巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類，屬Ⅳ軟石。

2.2.2 中等風(fēng)化碎裂巖（地層編號？3）。這種花崗巖呈褐黃、灰綠色。巖石具碎裂～碎斑結(jié)構(gòu)，構(gòu)造裂隙發(fā)育，裂隙面被方解石、綠泥石、鐵質(zhì)重膠結(jié)或充填，局部尚可見斷層擦痕，巖芯多呈塊狀、短柱狀。巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類，屬Ⅳ級軟石。

2.2.3 微風(fēng)化碎裂巖（地層編號？4）。該花崗巖呈灰綠色。巖石具碎裂～碎斑結(jié)構(gòu)，構(gòu)造裂隙發(fā)育，裂隙面被方解石、綠泥石、鐵質(zhì)重膠結(jié)或充填，局部尚可見斷層擦痕，巖芯多呈塊狀、短柱狀。它屬較軟巖～較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ類，同時屬Ⅴ級次堅石。

因此，深圳地鐵12號線赤灣停車場工程場坪爆破施工采用預(yù)裂爆破工藝，打造完好、平整的爆破建基面，確保后期主體結(jié)構(gòu)施工無重大安全隱患，滿足安全施工需求。

3 工藝原理

炸藥爆炸對巖體產(chǎn)生了兩種效應(yīng)：一是藥卷爆炸瞬時高溫高壓氣體形成的沖擊波效應(yīng);二是爆炸氣體膨脹做功所起的作用[2]。光面爆破是周邊眼同時起爆，各炮眼的沖擊波向其周圍進行徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產(chǎn)生切向拉力，拉力的最大值發(fā)生在相鄰炮眼中心連接線的中點上，當(dāng)巖體的極限抗拉強度小于此拉力時，巖體便被拉裂，在炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸空氣的膨脹進一步擴展，形成平整的爆破面。光面爆破是通過選擇爆破參數(shù)和合理的施工方法，達到爆破后壁面平整規(guī)則，輪廓線符合設(shè)計要求，同時減少對圍巖擾動，保持圍巖穩(wěn)定的一種控制爆破技術(shù)。

4 目標設(shè)定

赤灣停車場預(yù)裂面外觀質(zhì)量需要達到規(guī)范標準，炮孔深度偏差為±2.5%設(shè)計深度，坡面平整度偏差小于±15cm，巖面半孔率≥85%，炮孔角度方向≤設(shè)計角度（1°），坡面角度偏差≤設(shè)計角度（1°），預(yù)裂面巖體不產(chǎn)生大的爆破裂隙（≤2mm）。

5 首次預(yù)裂爆破設(shè)計

5.1 本次爆破的火工品用量、規(guī)格及性能

導(dǎo)爆管雷管共120發(fā)，即5m30發(fā)、7m30發(fā)、15m60發(fā)（分34個段），孔內(nèi)采用9段導(dǎo)爆管雷管，孔外連線采用3段導(dǎo)爆管雷管。導(dǎo)爆索長500m。乳化炸藥質(zhì)量為1?152kg，預(yù)裂孔裝藥的藥卷直徑為32mm/條，其余孔裝藥的藥卷直徑為60mm/條）。1個區(qū)域1次點火。

5.2 本次爆破孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計

鉆孔直徑為90mm;預(yù)裂孔間距a為80cm;預(yù)裂孔孔深[L=H/sinα+h]（[α]為傾角，h為超深深度）;孔超深h為1.0m;炮孔傾角根據(jù)坡比進行調(diào)整，坡比為1∶0.3時，傾角為73.3°，坡比1∶0.5時，傾角為63.5°;線裝藥密度為400g/m，孔底裝藥加強4倍炸藥量;預(yù)裂孔與緩沖孔間距為1.5m;堵塞長度為1.5m;鉆孔設(shè)備為YQ-100B潛孔鉆。

6 主要施工工藝流程

6.1 鉆孔平臺清理

因現(xiàn)場工作面表層土清理完成后存在較多虛渣，故先通過測量進行粗放樣，確定鉆孔孔位，由挖機+人工沿預(yù)裂孔方向清理寬約2.5m的鉆孔平臺，要求清理至穩(wěn)定基巖面，便于鉆機的架固及鉆孔。

6.2 測量布孔

6.2.1 預(yù)裂孔放樣。當(dāng)鉆孔平臺清理完成后，在基巖面進行高程測量、逐孔放樣。為保證孔位的精準度，采用全站儀放樣，預(yù)裂孔間距為80cm，在孔位處由沖擊鉆打孔進行標記，保證孔位顯眼易找。

6.2.2 方向孔放樣。在預(yù)裂孔孔位放樣完成后，在預(yù)裂孔鉆孔方向前2m左右搭設(shè)一排鋼管，在鋼管上將方向點進行放樣并做顯眼標記。

6.3 布置鉆機

6.3.1 鉆機選用。通過現(xiàn)場爆破試驗效果，液壓潛孔鉆不能滿足預(yù)裂爆破質(zhì)量效果，最終確定鉆機采用100B潛孔鉆機，該鉆機為全風(fēng)動鉆機，易操作、適用地形較為廣泛，鉆孔質(zhì)量良好。缺點是鉆孔進度慢。

因為100B鉆機使用鋼管架固定，所以首先對鉆機進行改裝，將固定鋼管焊接在鉆機上下兩端，便于后續(xù)支架固定。

6.3.2 支架搭設(shè)。以3個孔為一組，利用手風(fēng)鉆在預(yù)裂孔前后進行鉆孔，將豎向鋼管固定在鉆孔內(nèi)，調(diào)整豎桿的傾角保證垂直;再用橫桿將所有豎桿連接成一個整體。設(shè)上下兩道橫桿作為鉆機的固定架，必須保證其水平度。

6.3.3 鉆機固定。在支架搭設(shè)完成后，將鉆機固定在橫桿上，鉆頭位置對準預(yù)裂孔孔位點、在方向點位置吊鉛錘，用坡度尺按設(shè)計坡度調(diào)整鉆機傾角;利用預(yù)裂孔孔位點、方向點及設(shè)計傾角將鉆機固定在支架上，保證支架的穩(wěn)定性，若穩(wěn)定性不足可適當(dāng)增加支架斜撐。

6.4 鉆孔

6.4.1 確定參數(shù)。在逐孔放樣結(jié)束后，可根據(jù)放樣數(shù)據(jù)確定各孔孔深等參數(shù)，爆破設(shè)計中將預(yù)裂孔逐孔編號，將測量放樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理，標明每個點的標高及鉆孔深度，并制成參數(shù)表下發(fā)至作業(yè)隊，作業(yè)隊根據(jù)各孔參數(shù)進行鉆孔作業(yè)。

6.4.1.1 孔徑?，F(xiàn)場使用100B潛孔鉆機，孔徑d=90mm。

6.4.1.2 孔深與超深。國內(nèi)一般梯段爆破超深值為0.5～3.6m，根據(jù)現(xiàn)場實際情況取1m，臺階高度H=13m，按1∶0.3或1∶0.5放坡，即傾角[α]=63.4°或73.3°，則孔深[L=H/sinα+1]，即L=15.5m或14.6m。

6.4.1.3 孔距及排距。預(yù)裂孔間距a=（8～12）d=72～108cm。類比其他同類工程，現(xiàn)場取值為80cm，主爆孔間排距為4×3.5m。

6.4.2 過程質(zhì)量控制

鉆孔過程中，現(xiàn)場施工人員應(yīng)嚴格把控，配合質(zhì)檢人員逐孔校核各項參數(shù);每次加鉆桿時校核鉆孔的傾角及方向。

當(dāng)完成一個工作面時，聯(lián)合爆破班組及鉆孔班組現(xiàn)場逐孔驗收，若存在深度等不滿足設(shè)計要求，必須進行細洗孔，直至鉆孔達到設(shè)計參數(shù)要求。

鉆孔完成后，孔口需進行封堵，以防雨水砂石由孔口流入，導(dǎo)致孔深不足，重復(fù)鉆孔。

6.5 裝藥

6.5.1 準備。裝藥前需要完成爆破區(qū)域鉆孔的驗孔工作，參照驗孔實際參數(shù)，確定每個孔的裝藥量，預(yù)裂孔需要提前根據(jù)孔深準備相應(yīng)的竹片，加工后放置于工作面附近，便于裝藥。

6.5.2 裝藥。預(yù)裂爆破采用不耦合裝藥，不耦合系數(shù)是指預(yù)裂孔直徑與藥卷直徑之比，一般為1～4，現(xiàn)場實際不耦合系數(shù)為2.8，符合要求。

預(yù)裂孔裝藥前先將藥卷及導(dǎo)爆索綁扎在竹片上，再將竹片放入孔內(nèi)，導(dǎo)爆索外露20～50cm，用于外部聯(lián)網(wǎng);綁扎時注意孔底加強裝藥，一般取線裝藥密度的4～5倍，頂部2m為減弱段，藥量為正常段的0.4～0.5倍。

6.6 聯(lián)網(wǎng)起爆

6.6.1 聯(lián)網(wǎng)。預(yù)裂爆破采用導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)絡(luò)，預(yù)裂孔和主爆孔若在同一網(wǎng)絡(luò)中起爆，預(yù)裂爆破先于相鄰主爆孔爆破一個MS9段導(dǎo)爆管起爆。

為控制爆破振動，采用分段延期起爆，降低單位時間內(nèi)爆炸能量的釋放。主要采用合理的分段數(shù)、起爆順序和延期間隔時間，將每段藥卷的爆破振動速度控制在安全允許范圍內(nèi)。

在聯(lián)網(wǎng)完成后，采用鋼板（厚度≥3cm）覆蓋預(yù)裂孔，為預(yù)防鋼板受先爆藥卷爆破影響提前拋出，在鋼板上方利用沙袋壓實。

6.6.2 起爆?，F(xiàn)場覆蓋完成后就可開始警戒，控制爆破飛石的安全距離，做好爆破前安全警戒，起爆前20min所有人員撤離警戒范圍，起爆前10min所有車輛撤離警戒范圍。

警戒到位后開始充電，開始起爆倒計時，爆破完成后由爆破員回現(xiàn)場確認藥卷是否全部引爆，確認安全后解除警戒。

7 效果分析及總結(jié)

7.1 提升前的預(yù)裂爆破效果

7.1.1 存在的問題及原因分析。一是鉆孔（方向孔）偏差較大，飄孔情況普遍，基本在3～7°，基巖面破壞嚴重，平整度不滿足要求，未爆至設(shè)計標高，坡面無明顯裂隙，巖面半孔率為62%。二是20世紀90年代初，蛇口開山爆破過程中，鉆孔超深導(dǎo)致爆破區(qū)域表面以下1～2m范圍內(nèi)碎裂嚴重。三是本工程地質(zhì)情況屬于構(gòu)造碎裂巖，在施工過程中，構(gòu)造碎裂巖在爆破震動中容易碎裂。評價結(jié)論為不合格。

7.1.2 改進措施。一是針對底部炸不起來的措施。提高現(xiàn)場鉆孔精度，加大底部裝藥量。二是針對沖孔采取的措施。炮孔堵塞方式為：炮孔用細石堵塞，孔口用沙袋進行覆蓋，沙袋上再用1cm鋼板進行覆蓋;如果該措施的效果不好，再對炮孔堵塞長度進行調(diào)整。三是針對拉裂采取的措施。在預(yù)裂孔與主爆孔之間增加一排緩沖孔，緩沖孔間距為1.5m，深度為4m;主爆孔間排距調(diào)整為間距×排距=3m×2.5m，對應(yīng)的主爆孔孔徑由現(xiàn)有的115mm調(diào)整為90mm;若還出現(xiàn)拉裂情況，靠預(yù)裂孔的主爆孔需要進行間隔裝藥，建議預(yù)裂爆破分段進行爆破，4孔/響;每次預(yù)裂爆破尾端預(yù)留1～2個不進行裝藥。

7.2 爆破設(shè)計調(diào)整方案

為了保證后續(xù)預(yù)裂爆破面平整度良好，暫時規(guī)定預(yù)裂爆破相關(guān)參數(shù)如下。

鉆孔直徑為90mm;預(yù)裂孔間距a為80cm;預(yù)裂孔孔深[L=H/sinα+h]（[α]為傾角，[h]為超深深度）;孔超深[h]為1.0m;炮孔傾角根據(jù)坡比進行調(diào)整，當(dāng)坡比為1∶0.3時，傾角為73.3°，當(dāng)坡比為1∶0.5時，傾角為63.5°;線裝藥密度為400g/m，孔底裝藥加強4倍炸藥量;預(yù)裂孔與緩沖孔間距為1.5m;堵塞長度為1.5m;鉆孔設(shè)備為YQ-100B潛孔鉆，針對4月8日預(yù)裂爆破試驗進行爆破設(shè)計（主爆孔待預(yù)裂爆破后再鉆孔爆破）;鉆孔直徑為90mm，預(yù)裂孔間距80為cm（中對中）;關(guān)于炮孔傾角，當(dāng)坡比為1∶0.3時，傾角為73.3°。

線裝藥密度為400g/m，孔底裝藥加強3倍炸藥量;直徑32mm的藥卷安裝在竹片上的間距為30cm;底部采用1節(jié)直徑60mm的藥卷（單卷長度40cm，單卷重量1.2kg）+3節(jié)直徑32mm的藥卷連續(xù)綁扎進行加強（深孔預(yù)裂孔底加強為1?500～2?000g/m）。

乳化炸藥規(guī)格如下：直徑32mm的藥卷，單卷長度為20cm，單卷質(zhì)量為0.2kg;直徑60mm的藥卷，單卷長度為40cm，單卷質(zhì)量為1.2kg。堵塞長度為1.5m。鉆孔設(shè)備為YQ-100B潛孔鉆。

提升后的預(yù)裂爆破效果如圖?1所示。

8 結(jié)論

從試驗爆破效果來看，爆破鉆孔精度控制、裝藥聯(lián)網(wǎng)控制是能否實現(xiàn)質(zhì)量目標的關(guān)鍵，要從爆破設(shè)計優(yōu)化、鉆機選用、鉆孔班組更換、精確放樣和裝藥聯(lián)網(wǎng)控制等措施角度不斷改進提升。通過工藝提升及現(xiàn)場控制，本工程預(yù)裂爆破效果基本滿足項目質(zhì)量目標及安全要求。

參考文獻：

[1]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.土方與爆破工程施工及驗收規(guī)范：GB?50201—2012[S].北京：中國標準出版社，2012.

[2]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.爆破安全規(guī)程：GB?6722—2014[S].北京：中國標準出版社，2014.