人工挖孔桩爆破计算

一、地质情况：吉溪闽江特大桥10~15#桩基现场岩石埋深较浅，且为高硬度的辉绿岩，具体性质如下：定额分类：特坚岩；普氏分类：XV；岩石名称：高硬度辉绿岩；天然湿度下平均容重：2900Kg/m3；极限压碎强度：2000~2500Kg/cm2；用轻钻孔机钻进1m：46min；坚固系数f=20~25。岩体节理微缝隙发育。二、现场实际施工情况及方案：墩柱设计高度50米，桩基设计长度20米，弱分化辉绿岩埋深3~7米，为不影响高墩与桩基横向柔度及抗推刚度等，无法改变桩基入岩深度（入岩达十余米）。部分纵向节理缝隙使爆炸能量分布不平衡，严重阻碍包扎应力波的传播，并使爆生气体过早外溢，影响爆破效果，导致人工挖孔爆破施工难度较大。炮孔布置图b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10a2a1a6a5a4a31、a1~a6：掏槽眼，孔径38mm，深1.0m，每孔填药0.5kg。b1~b10：周边眼，孔径38mm，深1m，每孔填药0.5kg。2、均采用32mm2#岩石炸药，其中掏槽眼先起爆，周边眼延迟2s起爆。钻孔1.0m，实际进尺0.4~0.5m，平均炮孔利用率仅为45%。三、优化钻爆设计：桩井开挖爆破参数，应根据桩井开挖直径大小、所爆破岩石性质和分化程度、裂隙发育情况及所用炸药性能而变化。1、单位用药量系数桩井开挖爆破的岩石多为强风化岩和中风化岩，开挖直径通常只有2m，周边约束力大，单位用药量系数（q）见下表：炸药单位消耗量q值（表3-6）土的类别一二三四五六七八Q(kg/m^3)0.5-1.00.6-1.10.9-1.31.2-1.51.4-1.651.6-1.951.8-2.62.1-3.25注；1、本表以2号岩石硝铵炸药为准，当用其他炸药时需乘以换算系数e值2、表中所列q值唯一个自由面情况,若为两个自由面应乘以0.83；三个自由面乘以0.67；四个自由面乘以0.50；；五个自由面乘以0.33；六个自由面乘以0.17；3、表中土的工程分类见表3-7；4、表中值是在药孔堵塞良好，即堵塞系数为1时定出。若堵塞不良好，则应乘以相应堵塞系数d，见表3-8。2、确定周边眼间距Ｅ：桩井开挖爆破采用手持式气动凿岩机，炮眼直径d=40mm，则Ｅ＝（15～20）d，即E=60-80cm。取E=60cm，结合工程经验数据，可得：2.0米桩基周边眼个数为10个。3、炮眼深度与循环进尺：在小直径桩井开挖爆破中，岩石夹制力大，炮眼利用率低，一般炮眼深度L取开挖桩直径的0.7～0.8倍，即L=（0.7～0.8）D，其中掏槽眼可超深10～20cm。由于地质岩层较硬，周边眼钻孔深度为：1.0米，掏槽眼1.2米。桩井开挖爆破炮眼利用率η一般可达0.8～0.95，则循环进尺L’=（0.85～0.95）L。4、炸药及雷管的选择：炸药：改性铵油炸药（有水时选用乳化炸药）雷管：采用毫秒雷管。5、炮眼装药及装药结构布置：通常按装药量体积公式，先求出每循环进尺所需用药量Q，即Q=q·S·L·η,在按工作面炮眼数N分配调整，一般情况下掏槽孔装药量q1多装20%～25%，即q1=（1.20～1.25）Q/N，周边孔装药q0少装5%～10%，即q0=（0.9～0.95）Q/N。①周边眼：松动爆破采用浅孔，钻孔设计深度1.0米，爆破要求低猛度炸药。原装药管(Φ=32mm,L=150mm,q=150克)。②掏槽眼:采用楔型掏槽，钻孔深度为1.2m，装药量仍采用32mm直径的大药管,但在药量上进行控制。③起爆过程中采用电雷管起爆。禁止使用导爆索火雷管起爆。6、炮眼布置：在桩井开挖爆破中，工作面通常布置14个炮眼，其中掏槽眼4个，垂直布置于桩井开挖中心，而周边眼则沿离井壁约10-50cm处均匀分布，为不损伤砼护壁，周边眼也多用垂直孔。挖孔桩进入微风化层以后，拟采用预留松动爆破法施工。2.0m桩径的孔桩周边眼采用10个孔，见布眼图。装药时首先用风管将炮眼里残碴冲洗干净，然后用木制式或竹制工具将装有雷管的药码轻轻送至炮眼底后，炮口用炮泥填好。光爆眼采用并联法连接。在爆破中如果遇有瞎炮，应用木制或竹制工具将填塞物、雷管、药码小心掏出，再用低压水浸泡或用压缩空气和水的混合物把炸药冲出来后，再重新装药起爆。炮孔布置图a2a1a4a5a3b1b2b3b4c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10a1~a5：掏槽眼，深1.2m，孔径40mm，不填药，提供补偿空间和自由面；b1~b4：中心掏槽眼，深1.2m，孔径38mm，每孔装药0.78Kg；c1~c10：周边眼，深1m孔径40mm，每孔装药0.58Kg。孔桩并联示意图7、爆破器材与起爆网络桩井开挖爆破工作面如有裂隙水或渗水，最好选用防水强的炸药，岩石乳化炸药抗水性强，药卷成型，易于切割分裂且威力适中，如使用2号岩石铵锑炸药，则必须进行防水处理。桩井开挖爆破应采用电雷管网络或非电导爆管雷管起爆网络，严禁使用导火索、火雷管起爆网络。电爆网络的接头一定要绝缘良好，尽可能离开泥水表面，连接塑料导爆管网络时要注意导爆管内不得进水或泥浆杂物。为提高爆破效果，保护砼护壁的稳定性，桩井开挖爆破宜用孔间微差间隔起爆，应采用孔内分层微差起爆技术，周边眼与挖槽眼起爆时差应小于100ms。六、药量计算单位炸药量，2.0m桩基，q取值3.0kg/m3。桩径2.0m计算:掘进每循环所需炸药量：Q=q·S·L·η=3.0×3.14×1.1×1.1×1×0.8=9.12kg；Q—掘进每循环所需炸药量，kg；q—炸药单耗，kg/m3；S—掘进断面积，m2；L—平均炮眼深度，m；η—炮孔利用率，一般为0.8～0.95。单孔炮眼的装药量：周边眼Q0=0.9×Q/N=0.9×9.12/14=0.58kg；掏槽眼Q1=1.2×Q/N=1.2×9.12/14=0.78kg；N—炮眼数量，14个，（周边眼10个，掏槽孔4个）；Q0—周边眼装药量，kg；Q1—掏槽眼装药量，kg。