静态爆破专项施工方案讲解

一、爆破方案概况

我公司承建的海大规划路电力管沟工程，在沟槽开挖过程中，L9#线桩号K0+533~K0+584（L15~L16）段，以及海大规划路H1和H11电缆井处，出现不厚度的坚石层，对我机械队开挖施工造成极大困难。我方经过勘察现场，施工段靠近学校，且周围人流不断，普通爆破及控制爆破无法实施，考虑安全及环保问题，经多方研究决定实施静态爆破。

我公司决定采用挖掘机挖基坑上层土方、风镐开挖基坑松石、静态爆破基坑普坚石及特坚石方。

二、基坑开挖施工

1拆除爆破范围内障碍物

首先测设出实施静态爆破的的准确范围，并根据土石方放坡系数及基坑挖深，人工使用白灰撒出基坑上口开挖范围。将开挖范围内的人行道板及原硬化路面拆除并外运10千米弃置。

2挖掘机开挖上方土

基坑上方土层层厚较深，在开挖过程及完成后应立即使用施工围挡将基坑上口围护封闭，并设立警示标志，避免发生安全事故。土方开挖时需进行1：0.67放坡，防止土方坍塌。

3风镐开挖基坑松石、静态爆破基坑普坚石及特坚石

由于施工场地狭小，无堆土点，故我公司计划风镐开挖基坑松石，挖掘机挖渣装自卸汽车外运弃置，运距10千米。基坑普坚石及特坚石采用静态爆破。根据施工经验，静态爆破一层以80厘米效果较好。

我公司计划分层打眼爆破，每层炮眼1.0米，并装药爆破，每层可爆出80厘米。出渣时需使用冲击锤解小，挖掘机挖渣装自卸汽车外运弃置，运距10千米。计划分3层将石方爆破完成。详见基坑静态爆破断面示意图。爆破出的石方边坡使用风镐修整，防止石方滑落。

石方爆破时需进行放坡：石方放坡系数取1：0.5。为防止开挖后的石方边坡滑落，基坑石方边坡采用锚杆支护，详见“九、基坑支护措施”。4石渣外运

由于基坑开挖深度较深，挖掘机无法挖除基坑下部石方。故我公司计划在基坑边坡开挖出一工作平台，供挖掘机挖渣装车。工作平台尺寸为8.5米*8.5米。

5基坑开挖工期安排

5.1第一阶段：2010年3月14日至2010年3月15日，完成基坑上方土开挖及外运；

5.2第二阶段：2010年3月16日至2010年3月18日，完成基坑石方爆破、开挖及外运。

三、静态爆破

1静态爆破的工艺原理

人工造孔后，在静态爆破剂的作用下使岩石涨裂、产生裂缝，再使用冲击锤或风镐解小、破除，从而达到开挖的目的。为赶工期的需要，我公司计划使用质量好的静爆剂，从而达到较好的开挖效果，以缩短工期。

静态爆破剂的破碎机理：

静态爆破剂是以特殊硅酸盐、氧化钙为主要原料，配合其他有机、无机添加剂而制成的粉末状物质，典型的化学反应式为：

CaO+H2O→Ca(OH)2+6.5×104J

当氧化钙变成氢氧化钙时，其晶体结构发生变化，会引起晶体体积的膨胀。根据测定，在自由膨胀的前提下，反应后的体积可增长3至4倍，其表面积也增大近100倍，同时每摩尔还释放出6.5×104J的热量。如果将它注入炮孔内，这种膨胀受到孔壁的约束，压力可上升到50Mpa，介质在这种压力作用下会产生径向压缩应力和切向的拉伸应力。

2.静态爆破特点

静态爆破剂属于非燃、非爆、无毒物品，是一种含铝、镁、钙、铁、氧、硅、磷、钛等元素的无机盐粉末状破碎剂，使用时按配合比要求用水搅拌后灌入钻孔内，经水化后，产生巨大膨胀压力，并施加给孔壁，将混凝土或岩石悄悄地破碎。

静态爆破在破碎过程中无震动、无飞石、无噪声、无毒、无污染。静态爆破剂不属于危险品，无公害。可按普通货物进行运输和储存，在购买、运输和保管中无任何限制。

四、施工工艺流程

1.工艺流程图

施工前准备→设计布孔→测量定位→钻孔→装药→药剂反应、清渣→进入下一层循环施工

2.操作要点

2.1对于岩石破碎需要了解岩石性质、节理、走向及地下水情况。钻孔参数、钻孔分布和破碎顺序则需要根据破碎对象的实际情况确定。另外静态破碎剂的效力和初始开裂时间，除了与原料配合比有关外，还与施工当时气温、水温、水灰比、孔径、孔距、钻孔布置、灌浆时间和速度、钢筋混凝土中配筋量、构件尺寸、操作人员的经验等因素有很大关系。

2.2设计布眼

布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向应尽可能做到与临空面平行，临空面（自由面）越多，单位破石量越大，效果也更好。切割岩石时同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。孔距与排距的大小根据岩石的硬度程度调整，硬度越大、混凝土强度越高时，孔距与排距越小，反之则大。孔距与排距布置参照下表。

表一孔距与排距简易布置表

为加快工期的考虑，我公司计划孔距取20厘米，排距取30厘米。

2.3钻孔

钻孔直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发

挥效力；钻孔太大，易冲孔。计划采用φ42mm钻孔。

2.4钻孔深度和装药深度

孤立的岩石或混凝土块钻孔深度为目标破碎体的80%至90%；我单位现场勘查，发现施工段为大体积需要分步破碎的岩石或混凝土块，钻孔深度可根据施工要求选择，一般在1.0至2.0米较好。装药深度为孔深的100%。我公司根据现场施工条件的需要决定选择钻孔深度为1.0米。

2.5装药

2.5.1先将药剂加30%的水（重量比）拌成流质状（充分搅拌后略有余水）后，迅速倒入孔内并用略小于钻孔的捅杆捣实捅紧，特别长的钻孔，可多分几段，逐段捅实。

2.5.2岩石发现裂缝后，立即向裂缝中加水，以支持药剂持续反应，加水后效果明显，裂缝加大。

2.5.3采用分三小组同时灌装的方式，每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责灌装进孔，副灌装手负责捅紧捣实。各小组采用“同步操作，少拌勤装”的方式。即：每组施工工人在每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。工人们在取药、加水、拌和、灌装过程中应基本保持同步。这样，可以让每个钻孔内的最大膨胀压能够基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

2.5.4每次装填药剂，都要观察确定岩石孔壁、药剂、拌和水、搅拌桶的温度是不是符合要求。灌装过程中，已经发烫和开始冒气的药剂

不允许装入孔内。从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不应该超过5分钟；操作时应注意观察装填孔，发现有气体冒出有“嘶嘶”声时，喷孔可能立刻就要发生，要立即停止装药。

2.5.5位于地下水以下的钻孔装药需先将套筒插入钻孔内，然后往套筒内装药，从而使药剂发挥最大的效力。

表二静态爆破剂布孔设计参数表

2.6药剂反应时间的控制

药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。气温较低，药剂反应时间会延长，反应时间太长会给施工

带来不便。一般解决办法是加入保温剂和提高拌和水温度。保温剂加入过多，也会降低药剂膨胀力。拌和水温可根据实际适当提高，但最高不可超过40℃，否则可能冲孔。反应时间一般控制在30至60分钟为较好，条件较好的施工现场可根据实际缩短反应时间，以利于施工。药剂反应时间过快易发生冲孔伤人事故，可使用延缓反应时间的抑制剂。由于目前青岛地区正值春天，温度适宜，可根据现场实际情况确定。

五、材料及设备

表三静态爆破材料用表

表四静态爆破设备表

六、质量控制

1.静态爆破剂的质量控制

对进场材料必须进行检验，确保其符合JC506-92《无声破碎机》强制性行业标准，不合格产品不得使用。我公司计划使用质量优良的静爆剂以取得更好的效果。

2.钻孔质量控制

根据调查情况，编写实施性施工方案，按方案中的设计孔位布置图测量放线，严格控制孔深、角度等技术参数。钻孔直径宜采用38至42mm。孔距与排距的大小与岩石的硬度、混凝土强度及布筋直接相关。硬度越大、混凝土强度越高、布筋密钢筋粗时，孔距与排距越小，反之则大。根据此原则结合现场试验进行孔距与排距的调整。3.装药的质量控制

因青岛三月份气温在2摄氏度至15摄氏度附近，故选用静态破碎剂型号SCA-I。禁止边打孔边装药，打孔要一次完成，装药要一次完成。禁止打完孔后立即装药，应用高压风将孔清洗完成后，待孔壁温度降到常温后方可装药。

灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂不允许装入孔内。

4.药剂反应时间的控制

药剂反应时间一般控制在30至60分钟，控制参数可根据现场的施工条件测定相关的施工参数。

七、安全措施

1.无关人员不得进入施工现场。

2.采用具有腐蚀性的静态破碎剂时，灌浆人员必须戴防护手套和防护眼镜。孔内注入破碎剂后，作业人员应保持安全距离，严禁在注孔区域行走。

3.在相邻两孔之间，严禁钻孔与注入破碎剂同步进行。

4.静力破碎时，发生异常情况时必须停止作业，待查明原因并采取相应措施确保安全后，方可继续施工。

5.在药剂灌入钻孔到岩石开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。药剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离灌装点。观察裂缝发展情况时应更加小心。此外施工现场应专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，应立即用清水冲洗。情况严重者应立即送医院检查治疗。

6.在破碎工程施工过程中需要改变和控制反应时间时，必须依照规定

加入抑制剂或触发剂，并按要求配制使用，严禁擅自加入其它任何化学物品。

7.严禁将破碎剂加入水后装入小口容器内。

8.刚钻完孔或刚冲孔的钻孔，孔壁温度较高。应确保温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装药。

9.破碎剂在运输和储存过程中应防潮，开封后应立即使用。如一次未使用完，应立即扎紧袋口，需用时开封。破碎剂严禁与其它材料混放。10．使用破碎剂前确保操作人员对说明书已仔细阅读并理解。

八、环保措施

1.在施工场地按照市政污水排放要求做好深沉池，施工用的污水经沉淀合格后方可排入市政污水管道。

2.已发生化学反应的药剂不得放回药剂瓶，也不得随意丢弃。为防止土壤污染和其它构筑物腐蚀，要采取将未反应的药剂放在容器内，待化学反应充分完成后，随渣土一起外运。

九、基坑支护措施

1．锚杆支护

1.1施工流程

钻机就位→钻孔→清孔→放筋→注浆

1.2钻孔

采用φ10厘米钻头开孔，给水回转钻进，送泥浆清出残渣。值得注意的是:在成孔过程中，若出现冲洗液漏失或涌水现象，必须用压力注浆进行处理，直至上述现象消失为止。钻孔深度控制在5.0米。

1.3锚杆安放

锚杆选用φ8钢筋，经检验合格后方可安放孔内。锚杆水平间距1.0米，竖直间距2.0米。安放锚杆时要注意如下事项:

(1)对锚杆进行质量检查，清除污垢，将锈蚀严重或有伤痕的锚杆剔除。

(2) 锚杆安放采用人工推放法进行，当锚杆在推放过程中受阻时，不得以冲撞或扫转的方法强行下入，需作修孔或清孔处理。1.4注浆

(1)注浆材料及配比

根据规范要求，注浆材料及配比选择如下:

1)水泥:拟用32.5R普硅酸盐水泥。

2)水:取用经检验的自然水。

3)早强剂:选用三乙醇胺，加量约0.05%。

4)膨胀剂:选用铝粉，加量约0.08%。

5)水灰比取1:0.45。

6)灰砂比取1:1，砂的粒径小于2毫米。

(2)注浆施工

1)浆液配制。按水灰比加入适量的水，开动搅拌机，逐渐加入水泥和细砂，搅拌3分钟后加入早强剂和膨胀剂，再搅拌2分钟即可泵送注浆，在注浆过程中要不停搅拌。

2)水泥浆用泵通过耐压胶管注入锚孔内，泵的操作压力不大于1.2Mpa；耐压胶管距离孔底部150mm左右，并每隔2m距离用胶袋或

铁丝与绞线束体相连；注浆结束后拔除耐压胶管。

3)采用密封胶圈止浆，胶圈安放在非锚固段的底部，同时接出回浆管。

4）为确保注浆质量，注浆前用清水清孔，注浆过程中作好注浆记录和操作压力记录。

1.5锚杆施工质量保证措施

(1)施工中所用的主要材料及机械等必须经质检部门检验合格，并有出厂合格证证明书方可使用。

(2)钻机安装稳固并在施工中随时校正，保证锚杆孔的倾角与设计相符，并且钻孔保证平直。锚杆水平方向孔距误差不应大于50mm，垂直方向孔距误差不应大于100mm。钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3%。

(3)水泥浆应到质检部门做配合比试验，施工中严格按此配合比配制水泥浆，保证浆体固结强度不低于设计要求，实际灌浆量应大于理论灌入量，灌浆压力为5—6Mpa。

(4)水泥浆应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完。灌浆作业开始和中途停止较长时间，再作业时宜用清水或水泥浆润滑泵及灌浆管道。

(5)施工过程中，要有专职技术人员在现场做好质量验收和有关现场指导，发现问题要及时处理。

(6)在锚杆施工过程中，要注意防止碰到基坑四周其他构筑物。

2.挂网喷浆

2.1修理坡面后，为保证天然坡面的稳定性和网筋的安放，采取初喷速凝混凝土的办法。喷射砼采用32.5R普通硅酸盐水泥、中细砂、碎石 (5～10mm)和适量外加剂拌和而成，喷射混凝土强度等级C20，配合比为水泥:砂:碎石=1:2.0:2.5，具体施工使用的配合比以实验室出具的通知单为准。初喷层厚度5cm，总厚度lOcm。

2.2挂网焊筋

网筋采用φ4＠2O0×2O0双向钢筋，钢筋网距坡壁5cm，钢筋网搭接部分不小于3Ocm。加强筋采用水平面2×φ16钢筋通长连接，焊牢于锚杆端部紧压面层钢筋网。

2.3终喷射混凝土施工

喷射混凝土的干料靠空压机的空气压力运送。水泥、砂、砾石干料在喷口与水混合，高速喷向开挖土墙表面。其基本顺序如下。

（1）准备，检查各联接螺丝钉以及管路接头是否牢固可靠，检查料斗及旋转体内有无杂物落入，检查防堵装置是否灵敏可靠。

（2）通风起动，喷射手把稳喷头后送风，检查管路畅通程度，起动电机，检查旋转体的转动是否符合预定方向，调整橡胶结合板压紧程度。

(3)加料喷射，混合料(水泥、砂、石)应搅拌均匀:随拌随用。喷射喷凝土按C20要求，选普硅32.5R水泥、砂、碎石(含水量50%为宜)，碎石直径＜1.5cm。通风加水，冲洗作业面，并调整给水量，在喷射手允许后起动电机送料，然后根据喷出量的大小，适当调整工作压力，喷头与被喷面垂直并相距lm左右，并按自下而上的方向三分之一重

叠螺旋轨迹一圈圈均匀缓慢喷射。

(4)喷射次数及搭接:一次喷射厚5～7cm，共两次喷射完毕，搭接喷射长度不小于2Ocm，与放坡段结合部超喷1.5m。

(5)停机，任何时候、任何原因停机都必须先停止喷射泵电机而后关风机。电机停止转动后必须继续通风，直至管道内残料吹尽。

(6)停止工作，在下列情况下，要暂时停止喷射工作：

①大风妨碍喷射手进行工作时；

②天气变冷接近结冰，而工程不能得到保护时；

③雨水会冲刷新喷面上的水泥，从而造成混凝土脱落时。

（7）养护:喷射混凝土的坍落度低，具有粗糙的表面，又常以薄壁结构存在，故良好的养护就显得十分重要。

2.4挂网、喷射砼施工质量保证措施

（1）施工中所用的主要材料必须经质检部门检验合格，并有出厂合格证证明书方可使用。

(2)钢筋网制作的规格、形状、尺寸、数量、间距、锚固长度、接头位置、保护层厚度必须符合要求和施工规范的规定。

(3)钢筋、骨架绑扎、缺扣、松扣不超过应绑扎数的10%，且不应集中。钢筋弯钩的朝向正确，绑扎必需符合施工规范的规定，驳接长度不小于规定值。

(4)钢筋焊接要点焊牢固，连成整体。

(5)喷射混凝土前要清理喷面，埋设好控制喷射层厚度的标志；确保设计厚度，喷射混凝土终凝后2h，应喷水养护；并至少7d内始终保

持其表面湿润。

3.基坑监测与围护

为保证基坑暴露期间的安全，要对基坑进行全方位的监测，监测内容要有基坑顶水平位移、地面沉降等，通过监测取得数据，指导基坑施工安全。监测方法如下。

3.1坡项水平位移

沿基坑上沿设置观测点四个，固定后依次编号，以基坑边角设基准点，用经纬仪对准基点后由边向中依次测量读数并记录之。

3.2地面沉降

沿边坡四周可能受影响的地面设观测点，固定后编号。在远离现场取一基准点，用水准仪测量各测点数水平沉降值。

3.3抢险对策

当基坑喷锚网支护位移较大时，应立即采取必要措施，其包括立即停止坑底施工，采用砂包反压，疏导人群等等，制订补强加固措施。排除险情后方可继续施工。

3.4基坑维护与安全

（1）基坑周边应设置施工围挡。

（2）加强对坑面截水沟和坑底集水沟、井的维护和清理，避免雨水进入基坑和能够迅速排走地下水。

（3）当坑面、边披出现裂缝应立即用水泥砂填补封塞，以免雨水渗入。

（4）搭设钢管便梯，供施工人员上落。

4.基坑支护示意图

详见基坑支护断面示意图。

基坑支护断面示意图

注：

1、基坑放坡系数为：土方1：0.67，石方1：0.5。

2、基坑土方边坡采用挂网喷浆支护，范围为基坑上口外侧1.0米至基坑内土石分界处；

3、基坑石方边坡采用锚杆支护；

4、基坑底宽为考虑土建工作面及石方超挖后的宽度，宽度按泵池底

板每侧加1.0米。

静态爆破断面示意图

注：

1、基坑放坡系数为：土方1：0.67，石方1：0.5；

2、石方分层爆破，首先基坑北侧区域①爆破一层挖除后，出现临空面，然后进行南侧区域②爆破，由北向南依次循环，直至坑底；

3、基坑底宽为考虑土建工作面及石方超挖后的宽度，基坑底宽按泵池底板每侧加1.0米；

4、挖掘机工作平台位于基坑开挖边线，平面尺寸为8.5米*8.5米；

5、自卸汽车出渣口与挖掘机工作平台相连，宽度5.0米，坡度为10%。