沖孔灌注樁基礎(chǔ)爆破技術(shù)在大型火電廠中的應(yīng)用

沖孔灌注樁基礎(chǔ)爆破技術(shù)在大型火電廠中的應(yīng)用

“爆炸事件”是一個(gè)神秘、冷漠、令人驚嘆的名字。然而，“爆炸”又是一把雙刃劍。如果人們將其引入和應(yīng)用于技術(shù)領(lǐng)域，他們將對人們的巨大能量做出貢獻(xiàn)，并在社會主義建設(shè)中發(fā)揮不可忽視的作用。因此，它給人們帶來了溫暖的文化色彩。我國早在公元9世紀(jì)，就發(fā)明了黑火藥，是中國古代四大發(fā)明之一，從公元10世紀(jì)至19世紀(jì)，黑火藥是世界上唯一使用的炸藥。它在人類文明和進(jìn)步史上有著深遠(yuǎn)的影響，因而，我國工程爆破有著悠久的歷史，舉世公認(rèn)。我國工程爆破技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門，尤其在礦山、能源、交通、城市建設(shè)中發(fā)揮出重要作用。民用工程爆破技術(shù)已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可缺少的特種行業(yè)。特別是改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國工程爆破技術(shù)也迅速發(fā)展。一、樁基礎(chǔ)施工難點(diǎn)廣東粵電紅海灣汕尾發(fā)電廠一期工程安裝4臺600MW國產(chǎn)燃煤機(jī)組，二期擬建4臺900MW國產(chǎn)燃煤機(jī)組，被列為2003年廣東省十項(xiàng)重點(diǎn)工程。廣東粵電紅海灣汕尾發(fā)電廠廠址位于汕尾市東南25km的白沙湖畔、屬紅海灣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。廠址南有徑尾、上溝、獅地上等幾個(gè)自然村、距遮浪鎮(zhèn)3km；西北距東州坑村約1km；西邊為山丘地帶。廠址東北面臨白沙湖、東南方靠近南海海域。一期工程首兩臺機(jī)組（1#、2#機(jī)組）建筑安裝工程由廣東火電工程總公司總承包，汕尾電廠于2004年4月18日開工建設(shè)，截止2004年已完成主廠房第一罐混凝土澆筑、1#鍋爐鋼架吊裝、1#主廠房鋼結(jié)構(gòu)吊裝三個(gè)重要里程碑節(jié)點(diǎn)，目前工程正在緊張的建設(shè)之中，1#機(jī)組通過168小時(shí)移交商業(yè)運(yùn)行的時(shí)間為2006年10月1日。根據(jù)超前鉆地質(zhì)勘探資料顯示，輸煤系統(tǒng)絕大部分（60%左右）沖孔灌注樁地層中存在單層或多層孤石，孤石為微風(fēng)化花崗巖，孤石層數(shù)多、厚度大、硬度高。按常規(guī)施工方法試打，進(jìn)度和效果十分差，經(jīng)常出現(xiàn)偏孔，常常施工完一條樁就需要花15～45天不等，如按類此常規(guī)方法施工，會導(dǎo)致眾多部位拖后工期十分嚴(yán)重。同時(shí)，樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量也得不到充分的保證。針對此情況，業(yè)主組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位和有關(guān)專家召開了多次方案研討專題會議，最后確定了對此類樁實(shí)行地下孤石爆破，爆破后再進(jìn)行沖孔施工的樁基方案。二、爆破設(shè)計(jì)要求根據(jù)已經(jīng)探明的地址情況，結(jié)合《汕尾發(fā)電廠地質(zhì)勘探報(bào)告》和樁位超前鉆資料，并遵循《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）的規(guī)定，對地下孤石爆破方案進(jìn)行了爆破設(shè)計(jì)。(一)藥包周圍巖石將炸藥包埋放在地表以下某種深度的地方，炸藥引爆后，僅使藥包周圍的巖石產(chǎn)生破壞而不達(dá)地表，則稱之為內(nèi)部爆破。在藥包周圍的巖石則視距藥包的遠(yuǎn)近，其破壞程度和范圍可分為粉碎圈、破碎圈和震動(dòng)圈。為此，根據(jù)爆破理論及以上實(shí)際情況，采用微差毫秒電雷管控制爆破方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。(二)孤石布孔的設(shè)置根據(jù)我局多年的爆破作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，該孤石爆破采取大孔徑多藥量的方法進(jìn)行爆破，使孤石破碎。孔徑采用90cm的炮眼爆破；線裝藥密度為2.5Kg/m?？讟兜闹睆蕉紴?000mm，因此布孔如下：孤石直徑R≤2m時(shí)，在樁徑內(nèi)的孤石中間上布一個(gè)孔；孤石直徑R>m時(shí)，除在樁徑內(nèi)的孤石中間上布一個(gè)孔外，沿樁徑外圈再均勻布置三個(gè)孔；以上參數(shù)在施工過程中，結(jié)合試爆效果和巖石軟硬程度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在保證安全的前提下，以便取得好的效果。1.乳化藥劑由于大多數(shù)炮孔都有水存在，因此，選用能在水下作業(yè)的防水性能好的乳化炸藥，藥卷直徑為Ф60mm。裝藥方法為不耦合裝藥，剩下不裝藥部分用粗細(xì)沙來密堵塞。2.發(fā)爆器起爆方式爆破網(wǎng)路采用大串聯(lián)接法，每支樁為一個(gè)獨(dú)立的爆破網(wǎng)路，單獨(dú)起爆，降低噪音對附近居發(fā)的影響。選用遼寧營口縣防爆器材廠生產(chǎn)的MFd-100型發(fā)爆器起爆。電雷管網(wǎng)路則選用上海電工儀器廠生產(chǎn)的QJ～41型電雷管測試儀進(jìn)行檢測。3.爆破條件確定爆破產(chǎn)生的震動(dòng)對周圍的影響采用質(zhì)點(diǎn)垂直振動(dòng)速度來衡量，其計(jì)算公式如下：V=K(Q1/3R)a式中V---質(zhì)點(diǎn)垂直振動(dòng)速度，cm/s;Q---最大單響藥量,Kg;K、a---與地形地質(zhì)因素和爆破條件有關(guān)的參數(shù)，取K=150,a=1.5;R=測點(diǎn)至爆源中心的水平距離，m。對于一般的磚房、非抗震的大型砌塊建筑物，按照《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）的規(guī)定，其允許的安全震動(dòng)速度V=2～3厘米/秒，考慮本工地周圍建筑設(shè)施，選取V=1.5厘米/秒。裝藥室必須根據(jù)孔樁距離最近建筑物的距離，按上表中炸藥的控制量進(jìn)行安全驗(yàn)算。對個(gè)別保護(hù)對象，可以通過采用增加雷管段數(shù)的辦法，進(jìn)一步降低最大單響藥量，以減少震動(dòng)。三、施工工藝(一)確定調(diào)試位置場地平整后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所提供的坐標(biāo)點(diǎn)使用經(jīng)緯儀或全鉆儀逐個(gè)進(jìn)行樁的定位。每個(gè)樁位的中心點(diǎn)確定后，在樁中心打設(shè)鋼筋標(biāo)樁。(二)沖孔灌注樁的施工主要過程考慮到地下爆破所形成的沖擊波對鄰近樁位的影響，結(jié)合爆破安全距離，對于存在孤石的樁位采取先行爆破處理，待孤石處理完成后再進(jìn)行沖孔灌注樁的施工。對于遠(yuǎn)離安全距離的不存在孤石的樁仍然繼續(xù)按照常規(guī)方法組織施工。另外考慮到施工現(xiàn)場鉆孔樁位比較密集，且一側(cè)靠近預(yù)制場及堆放場，故樁位的鉆孔從毗鄰預(yù)制場及堆放場一側(cè)樁位開始向另一側(cè)結(jié)束。(三)經(jīng)緯儀對鉆機(jī)進(jìn)行垂直校正在地面標(biāo)記好鉆孔位置后，取掉先前打設(shè)的鋼筋標(biāo)樁，將潛孔鉆機(jī)（液壓）的鉆頭對正面標(biāo)記的鉆孔位置，利用經(jīng)緯儀對鉆頭主軸垂直于樁位水平面，然后固定鉆機(jī)。在鉆機(jī)工作中，每1～2m要利用經(jīng)緯儀對鉆頭主軸進(jìn)行垂直校正，檢查鉆孔的垂直度情況，如發(fā)現(xiàn)偏斜應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，采取措施進(jìn)行糾偏。對于變層處和易于發(fā)生偏斜的部位，應(yīng)采取低鉆數(shù)、間斷鉆擊的辦法穿過，以保持孔型良好。(四)成孔深度及厚度的測定用XJ-100鉆機(jī)，配ф90mm鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)；根據(jù)鉆頭主軸的使用長度來測定鉆孔的深度，同時(shí)探測硬質(zhì)巖石層的確切位置及厚度，便于成孔后計(jì)算使用的炸藥數(shù)量及炸藥安放位置。(五)樁長、深基坑開挖若持力層巖石巖層較厚則需爆破后進(jìn)行人工清碴，適當(dāng)加大樁的直徑，進(jìn)行人工挖孔并使用卷揚(yáng)機(jī)將樁孔內(nèi)碎碴運(yùn)出，再繼續(xù)進(jìn)行鉆孔爆破直至樁長深度。當(dāng)樁孔內(nèi)存有積水時(shí)使用潛水泵進(jìn)行排水措施。(六)地層內(nèi)高礦層爆破采用乳化炸藥，毫秒電雷管，人工炮棍裝藥；鉆孔成形后，確定巖石層的確切位置，根據(jù)巖層的厚度計(jì)算適當(dāng)?shù)娜榛ㄋ幍臄?shù)量，根據(jù)鉆孔時(shí)記錄的各地質(zhì)層的深度，將炸藥送入鉆孔內(nèi)巖石層位置，孔內(nèi)炸藥引線用導(dǎo)爆管連接，孔口有沙袋堆壓，計(jì)算導(dǎo)火線的安全長度，并根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行布設(shè)。要按設(shè)計(jì)要求鉆眼，鉆眼角度和深度應(yīng)符合要求；裝藥前要吹凈炮眼，檢查深度，裝藥時(shí)注意保護(hù)雷管腳線；裝藥之后，要保證堵塞質(zhì)量，防止中間間隔和沖炮現(xiàn)象。四、爆破質(zhì)量控制爆破作業(yè)過程中嚴(yán)格遵守《爆破安全規(guī)程》；執(zhí)行汕尾市公安部門有關(guān)的實(shí)施細(xì)則；裝藥應(yīng)由持證的爆破工操作；炮孔鉆完由技術(shù)員驗(yàn)收，確定單孔藥量；確認(rèn)安全后才可接線、警戒；確認(rèn)安全后才可起爆；起爆后如發(fā)現(xiàn)瞎炮或拒爆，應(yīng)封鎖爆區(qū)，報(bào)告負(fù)責(zé)人會同爆破班長檢測，當(dāng)班處理完畢；嚴(yán)禁大霧天、雷雨天、大雨天、黃昏、夜間等放炮。(一)爆破飛石。由于屬于內(nèi)部爆破作業(yè)，因此不會產(chǎn)生飛石。(二)噪音。爆破時(shí)為防止炮聲過大，影響附近居民，因此，要準(zhǔn)時(shí)放炮，盡量縮短放炮時(shí)間和放炮次數(shù)。(三)有毒氣體。每次放完炮后，用高壓風(fēng)管進(jìn)行通風(fēng)，徹底將有毒氣體吹散并用專用儀器測試。確認(rèn)安全后才允許工人作業(yè)，以防中毒。(四)警戒范圍。本爆破工程為確保安全，每次放炮前，工地范圍內(nèi)人員都必須服從爆破作業(yè)人員指揮，疏散到指定的安全地點(diǎn)。按汕尾市公安局規(guī)定的爆破時(shí)間起爆，爆破時(shí)間如下：中午：12:00～12:30凌晨1:00～5:30起爆前警戒人員按專人專崗進(jìn)行警戒，警戒人員須戴紅袖章、持口哨。同時(shí)在爆破警戒線上的顯眼位置插紅旗；當(dāng)警戒工作就緒，警戒范圍內(nèi)具備起爆破條件后，由爆破員發(fā)出起爆信號；全部起爆完畢后，如發(fā)現(xiàn)拒爆情況即解除警戒信號。各種信號提示：警戒信號———急促哨聲；警戒就緒———三聲長哨聲；起爆信號———三聲短哨聲；解除警戒信號———一聲長哨聲。(五)事故的預(yù)防和處理技術(shù)每次爆破后，爆破員須認(rèn)真仔細(xì)檢查爆破現(xiàn)場，懷疑有盲炮時(shí)，應(yīng)用電雷管測試儀檢測，發(fā)現(xiàn)盲炮要及時(shí)處理，防止發(fā)生意外事故。處理盲炮可采用下列方法：1.經(jīng)檢查確認(rèn)炮孔德起爆線路完好，并沒有破壞原有爆破條件的情況下，可重新起爆；2.如條件有變化，須請示爆破工程師，有必要時(shí)，要進(jìn)一步加強(qiáng)覆蓋，確保重新起爆的安全；3.打平行眼裝藥爆破。平行眼孔口距盲炮孔口不應(yīng)下于30厘米，為確保平行眼方向的準(zhǔn)確性，可在肓炮孔口取出20厘米的堵塞物。五、固結(jié)工程基礎(chǔ)施工方案確定汕尾電廠沖孔灌注樁基礎(chǔ)中遇到大量堅(jiān)硬孤石嚴(yán)重影響工期的問題，自2004年9月8日正式提出，經(jīng)過近2個(gè)月的研討，先后經(jīng)歷了拋石處理、旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)處理和爆破處理的方案探討和試驗(yàn)，并對試驗(yàn)孤石爆破的影響和效果進(jìn)行了反復(fù)論證，最終于