賴遠標 黃景東 楊子平 王永健 羅日奎

摘 要：本文以某沿海城市在建核電站基坑爆破為例，介紹了復雜環(huán)境下核電站基坑爆破開挖技術。其間通過優(yōu)化爆破參數，合理選擇自由面，結合預裂爆破、覆蓋防護等措施控制爆破振動和爆破飛散物對周邊重要設施的影響。同時，炮孔底部加設緩沖墊層，以保護基巖。實踐結果表明，爆破振動、爆破飛散物被控制在安全范圍內，基巖受到有效保護，爆破效果良好。

關鍵詞：基坑爆破;爆破振動;爆破飛散物;緩沖墊層

中圖分類號：TU60文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）35-0122-04

Abstract： Taking the blasting of a nuclear power plant's foundation pit under construction in a coastal city as an example， the blasting and excavation technology of a nuclear power plant's foundation pit in a complex environment was introduced in this paper. In the meantime， blasting parameters were optimized， free surfaces were reasonably selected， and pre-splitting blasting， covering protection and other measures were combined to control the impact of blasting vibration and blasting debris on surrounding important facilities. At the same time， a cushion layer was added to the bottom of the blast hole to protect the bedrock. Practical results show that the blasting vibration and blasting flying materials are controlled within a safe range， the bedrock is effectively protected， and the blasting effect is good.

Keywords： pit blasting;blasting vibration;explosive fallout;cushion

目前，基坑爆破開挖廣泛地運用在各項建設工程中[1]，復雜環(huán)境下的基坑爆破開挖是其中的難點，國內外眾多工程技術人員和學者對此都有研究。朱劍鋒、周鳳儀[2]采取逆向設計方法，從爆破振動安全閾值開始設計，進而計算爆破最大單段藥量，設計爆破參數和爆破網路，最后進行爆破危害控制設計，確保復雜環(huán)境下城市基坑開挖安全。此外，有研究分析了城市復雜環(huán)境下的基坑爆破開挖對周邊構造建筑物的安全影響，采取振動監(jiān)測、參數優(yōu)化和安全防護等方法，有效控制爆破危害，保障基坑開挖施工安全[3-5];有研究針對復雜環(huán)境下深基坑爆破開挖特點，采用預裂爆破等措施控制爆破振動對周邊構建筑物的影響，確保安全[6-7];還有研究以寧德核電站核島基坑爆破為研究對象，通過聲波測試和爆破振動監(jiān)測，確定30 m處爆破振動速度閾值，為基坑爆破開挖提供安全依據[8]。

核電站基坑的開挖環(huán)境往往更為復雜，且對后續(xù)工程影響較大[8]。采取爆破開挖方法時，人們既要保護周邊構建筑物的安全，又要保證基巖有足夠的強度，確保達到核電站建設標準。本文以某核電站基坑爆破為工程背景，針對工程特點，提出了適合本工程的基坑爆破開挖技術，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

某核電站負挖工程包括核島負挖和常規(guī)島負挖兩部分，存在大量基坑待爆破開挖。負挖區(qū)域邊緣距離新漁老村民房957 m，距離沙浦村民房1 076 m，距離臨建區(qū)361 m，距離機修廠534 m，距離220 kV變電站55 m，距離場平A-2區(qū)132 m，距離場平A-3區(qū)205 m，距離C區(qū)123 m。由于工期緊任務重，負挖區(qū)域內部基坑爆破時，基坑相鄰部位的構筑物往往開始施工，已經布設管線并噴射混凝土等，此外，必須確保爆破對周圍巖體和基巖的擾動在安全范圍內，爆破環(huán)境十分復雜。

場地內基巖主要是流紋質熔結凝灰?guī)r，局部為沉凝灰?guī)r。邊坡各巖土層按從上到下順序分層為粉質黏土、流紋質熔結凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、輝綠巖和閃長玢巖，整體以強風化和中等風化流紋質熔結凝灰?guī)r為主。

2 爆破方案設計

2.1 爆破總體方案

鑒于負挖區(qū)域需要開挖大量深淺不一的基坑，采用分層爆破，設計深度3 m以上的采用分層爆破，預留1.5 m底板保護層，保護層以上巖體按照設計分2～3層進行爆破，為避免破壞保護層，不做超深;為保護基巖，保護層爆破在炮孔底部加設柔性墊層?；舆吰绿幉捎妙A裂爆破，以減少爆破振動并形成平整邊坡坡面。

保護層以上巖體具體爆破分層：核島保護層以上一次爆破到位;常規(guī)島分三層爆破開挖，臺階高度主要為7.6、7.0、6.2 m;聯(lián)合泵房分三層爆破開挖，臺階高度主要為12.0、10.0、8.5 m;環(huán)水廊道分三層爆破開挖，臺階高度主要為7.5 m、10.0 m、9.5m。

2.2 爆破參數設計

2.2.1 基坑主體臺階爆破?；又黧w爆破采用76mm和89mm兩種炮孔，炸藥選用60 mm乳化炸藥，垂直鉆孔，臺階高度依分層高度而定。其爆破參數如表1所示。

2.2.2 預裂爆破?；舆吰碌念A裂爆破采用76 mm炮孔、32 mm乳化炸藥，不耦合系數為2.375。孔距[a]=（7～12）[d]（[d]為孔徑）計算，巖石完整取1.0 m，不完整取0.8 m，廊道取0.6 m。底部線裝藥量因孔底夾制作用，應加強裝藥。據經驗，一般正常裝藥段1～3倍，取[Q底]=2[Q線];頂部接近填塞部位，采用減弱裝藥段，此處[Q弱]=0.5[Q線]。加強裝藥段長度取0.4～0.6 m，減弱裝藥段長度取0.5～1.0 m。預裂爆破預裂孔首先起爆，形成預裂面，主炮孔和預裂孔底部的合理距離取決于主爆孔的破壞半徑，為1.3～1.5倍。根據應力波理論，對于石灰?guī)r（堅固性系數[f]大于8），采用乳2#巖石化炸藥進行爆破，可計算主爆孔破壞半徑[r]=0.98 m≈1 m。主爆孔與預裂孔距離[B]為1.0～1.5 m。

預裂爆破參數如表2所示。

2.3 爆破網路設計

基坑主體臺階爆破采用梅花形布孔，逐孔起爆，使用工業(yè)電子雷管，采用自主開發(fā)的“大規(guī)模土石方爆破微差間隔時間的智能優(yōu)化系統(tǒng)V1.0”軟件（軟件著作權編號：2018SR434352）進行微差時間設計，孔間微差時間依現場情況而定，取3～22 ms;排間微差時間逐排增加，一般第一排不小于20 ms?；又髋诳籽b藥結構采用連續(xù)裝藥;預裂爆破采用不耦合間隔裝藥，分三段，即頂部藥段、正常藥段、減弱藥段。將[Φ]32 mm的乳化炸藥藥卷捆綁在導爆索上，順著鉆孔方向下至孔底?；又黧w邊坡部位的正常裝藥段按一定間距將整節(jié)藥卷直接捆綁在導爆索上，減弱段將藥卷分成兩半按等間距分布;廊道基坑部位的正常段將藥卷分成兩半，減弱段將整節(jié)藥卷分為4小節(jié)，各自均勻地分布在導爆索上。預裂爆破裝藥結構如圖1所示，爆破網路如圖2所示。

3 爆破安全措施及分析

3.1 爆破振動控制措施

核電基坑的開挖過程由于任務緊，炮區(qū)周邊近距離通常有正在施工的基礎結構，常存在新澆筑的混凝土構筑物，因此，控制爆破振動對新澆筑混凝土的影響是本工程重點。根據爆破安全規(guī)程和合同要求，距爆源30 m處基巖面質點振動速度峰值不大于5 cm/s，且混凝土不同齡期須控制的爆破振動質點峰值速度必須符合表3要求。

經計算，30 m基巖振速不大于5 cm/s時，允許的最大單響裝藥量為40.2 kg。鑒于以上結果，爆破設計和施工時，一定要根據被保護對象的齡期和距離安排單段最大裝藥量。

施工時，采取以下措施控制爆破振動：在需要預裂爆破的邊坡，應先起爆預裂孔，充分形成預裂縫進行減振;采用微差爆破技術，合理選取微差間隔時間及微差段數，現場實踐表明，孔間微差時間為7～19 ms，減振效果較好;若與保護物距離太近，開挖減震溝以減振;在同樣的規(guī)模下，可在不同的區(qū)域分片同時起爆，既起到減振效果，又不影響整體工期;控制傳爆方向，靈活調整拋擲方向，先起爆距被保護對象近的裝藥，后起爆距被保護對象遠的裝藥，這樣后爆裝藥產生的地震波將在已被破碎的巖石介質中傳播，一定程度上阻礙了應力波的傳播，使保護對象所受的破壞得到減輕。

采取以上幾項措施并控制最大單段藥量，施工現場的爆破振動得到有效控制，達到安全要求。

3.2 爆破飛散物控制措施

爆破飛散物的控制是本工程爆破安全的重點。除合理地設計微差時間、控制最大單響藥量和單次爆破的規(guī)模外，本工程爆破飛散物控制核心方法是采用覆蓋防護措施。具體的覆蓋防護措施如下：在爆破區(qū)域裝填完藥后，先在爆區(qū)覆蓋一層竹笆片，覆蓋超出爆區(qū)邊緣50 cm，以防爆區(qū)邊緣飛石飛出;在竹笆片上再覆蓋一層密目式安全網;在密目式安全網上再壓一層覆蓋專用橡膠墊，橡膠墊置于炮孔正上方，每個炮孔壓一個橡膠墊。具體覆蓋防護如圖3所示。

3.3 基巖保護措施

為保護基巖，采用柔性緩沖墊層置于炮孔底部，減弱爆破爆轟波對底部巖石的沖擊。施工時，將爆破的炮孔底部落在建基面上，不加超深，孔底墊20 cm的柔性緩沖墊層，再裝藥起爆，可避免對底板的破壞。爆破后形成的小根坎，采用液壓錘進行破碎。柔性緩沖墊層采用實用新型專利“一種基巖保護層開挖爆破柔性墊層結構”（專利號：201821614430.2）技術。采用柔性墊層結構，基巖得到了有效的保護，其超挖量控制在設計范圍內。柔性墊層結構如圖4所示。

4 結論

采用工業(yè)電子雷管對爆破微差時間進行優(yōu)化，孔間微差時間取3～22 ms;排間微差時間逐排增加，一般第一排不小于20 ms，提高了復雜環(huán)境下基坑爆破開挖的爆破效果。采用預裂爆破技術與臺階爆破技術相結合，控制最大單響藥量，靈活選擇自由面控制拋擲方向等措施，有效控制了爆破振動對基坑周邊構建筑物的影響。采用底部竹笆，中間密目式覆蓋網，頂部覆蓋專用橡膠墊措施，有效控制了爆破飛散物，確保爆破安全。在炮孔底部設置采用新型柔性墊層結構，能夠減緩炸藥對基巖沖擊，確?；鶐r損傷在設計要求范圍內。

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