岩石爆破技术在深基坑施工中的应用

岩石爆破技术在深基坑施工中的应用
主要介绍深基坑施工中的主要施工工序，围护桩、止水桩、支撑体系和土石方的开挖爆破施工。

尤其是石方爆破对其他工序的影响以及在施工中采取了比较科学合理措施，从而保证了基坑工程的顺利施工。

标签深基坑；冲（钻）孔灌注桩；悬脚桩；搅拌旋喷桩；钢格构柱；控制爆破；换撑
前言
近年来，随着建筑业的迅猛发展，城市内深基坑工程施工越来越多，技术日益多样化且日趋成熟。

但是在城市深基坑施工中，有基岩控制爆破的则不多见。

本文通过基坑施工实例并注重对基岩控制爆破作一介绍以供同行参考。

1.工程概况及场地环境
本工程位于福州市中心，场地东侧为城市干道花园路、南侧为圣庙路，北侧现为教学楼，西侧紧邻居民住宅楼。

基坑四周边长为：东侧长96m，西侧长98m，北侧长87m，南侧长54m。

基坑边与围墙及邻近建筑最小距离仅3m。

本工程设3层地下室，地下建筑面积约13000m2，基坑支护围护桩采用直径为700至900的冲（钻）孔灌注桩；止水桩位于冲（钻）孔灌注桩外侧采用直径500的两排搅拌旋喷桩。

水平设两道支撑系统，采用内支撑体系圆环状钢筋混凝土方梁。

基坑第一道支撑梁面标高为相对标高-2.5m，（以下标高均为相对标高），第二道支撑梁面为-7.0m。

竖向支撑桩采用450×450钢格构柱，嵌入中风化岩石500。

地下室基坑底标高为-13.9m，局部-14.9m。

基坑开挖面积约5000m2，土方量约60000m3，石方量约21000m3，基坑基岩采用控制爆破。

2.工程地质和水文地质条件
2.1工程地质条件
场地地质条件比较复杂，自上而下分布的主多地层为：
各土层的力学指标
序
号土层
类型平均
厚度
（m）重度（kN/m3）粘聚
力（Kpa）内摩
擦角
（度）特点
①杂填土3.6 18 8 14 天然稳定性较差开挖后易
变形
②粘性土1.0 18 17 12
③淤泥8.6 16.2 9 9
④粉质
粘土0.80 19.7 25 15
⑤粉砂0.5 17.5 8 23
⑥淤泥
质土 1.0 17.9 18 8
⑦坡积土1.1 20 22 24 天然稳定性较好开挖后
不易变形
⑧残积土0.4 19.9 22 25
⑨强化岩1.1 19 20 30
⑩中风
化岩 5.0 20.4 100 55
北侧和西侧基岩埋深较深，南侧和东侧埋深较浅，基岩埋深最浅的在地面以下约6.5m，局部存在着孤石。

在粉砂层中，局部存在着夹层流塑状淤泥。

2.2水文地质条件
场地内地下水有三种类型：①上层滞水。

主要存在于杂填土层的孔隙中，具有承压性，富水性弱，受大气降水和地表水的补给。

②松散层承压水，主要存在于砂层孔隙中，具承压性，富水性弱。

③基岩裂隙承压水，具承压性，富水性弱。

总体讲，施工中只要采用合理的集水明排，影响不大。

3.冲（钻）孔围护桩的设计要求与施工
3.1设计要求
冲（钻）孔桩总根数为320根，桩中心间距为1m，桩位分别为φ700、φ800、φ900，钢筋笼主筋规格分别为12φ25+4φ14、18φ25+4φ14、20φ25+4φ14。

其中φ14为构造筋，φ25对称地分布在桩的正面和背面，间距75mm，通长配筋，箍筋为φ6@200。

桩入中微化0.5m，桩身砼采用C25 ，立柱支撑采用角钢与钢板现场加工成450×450钢格构柱，放入成孔中，下浇0.8m的砼。

3.2冲（钻）孔桩施工
3.2.1在施工初期，采用GPS—15型钻孔桩机施工，由于在中微风化嵌岩过程中，进尺慢，约四天成桩一根。

故我建议改换成乌克斯—22型冲孔桩机，约一天半成桩一根。

效率提高了，工期也得到保证。

3.2.2成孔时，若孔底标高高于基坑底标高，这类桩下文简称悬脚桩。

3.2.3为防止水下灌注砼中堵管，一方面加强导管的检查检修，连接时加橡皮垫，保证导管不漏水漏气，另一方面砼的拌制严格按设计配合比施工。

施工完成后未出现桩堵管现象。

3.2.4動测结果：随机抽取64根桩，Ⅰ类桩占75%，Ⅱ类桩占25%，满足设计要求及施工规范要求。

4.搅拌旋喷桩的设计要求及施工
4.1设计要求
桩径为φ500，桩长11m，若打不到设计桩长，则须进入强风化层。

钻头叶片为6片，叶片直径不小于500。

水泥采用PO32.5硅酸盐水泥，水灰比为0.55～0.6：1，高压水泥注浆液液压力为5～10Mpa，水泥用量约100kg/m。

搅拌钻头下沉和提升速度不大于60cm/min，钻进达到设计标高后应在原位搅拌30～60秒。

桩顶标高与压顶梁的底标高相等，垂直度偏差不超过1%。

4.2施工原理
搅拌旋喷桩是在两根钻孔桩之间外侧打下去，利用搅拌钻头的叶片切削土体，使切削后的土体与喷出的水泥浆液经搅拌混合后形成固化体而达到不透水的目的，该桩机属福建省建科所研制，钻杆长15～20m。

优点是成桩速度快，缺点是机体庞大。

4.3施工方法及质保措施。

4.3.1准确确定孔位，然后搅拌头对准孔位中心钻进，并随时校核钻杆垂直度保证〈1%，使钻头送至设计标高或强风化层。

4.3.2施工时，我严格按照设计的各种施工参数，跟班监督，发现偏差及时纠正。

4.3.3做好每根桩的施工纪录，真实准确。

4.3.4要求班组严格遵守操作规程并进行质量自检。

4.4止水效果
4.4.1土方开挖后，排桩间在桩身范围内未出现漏水。

4.4.2在基坑西南侧约6m长的部分在冠梁底存在少量渗漏水。

原因是该部位止水桩的桩顶标高出偏差引起的。

经处理后不再渗漏。

4.4.3悬脚桩部分，中微风化岩裂隙水渗出，属正常.采用明沟排水，不影响施工。

4.4.4在东侧排桩，有一处出现漏泥（即流塑状淤泥），涌出约2m3。

经分析，认为搅拌旋喷桩在该夹层下沉及提升速度不够慢，没能使其固化而造成涌泥，后用注浆技术进行注浆防漏，没有再漏泥。

4.4.5经验收，总体止水效果满足設计要求。

5.土方开挖及石方爆破施工技术
5.1工程特点
基坑南侧为店面，最近约1m；西侧民宅最近约15m；北侧为教学楼，最近约5m；东侧北部为店面，最近约2m，南部为临时停车场。

施工外围场地较小，且位于市中心，工期又急。

基坑上部土方开挖、下部基岩控制爆破，其中还穿插的工序有：支撑梁、钢格构柱换撑、悬脚桩如有位移打岩石锚杆、基岩表面测标高等工序。

5.2设计要求
5.2.1基坑土方开挖应在灌注桩达到设计强度后进行，挖土方应及时运走，然后浇捣冠梁及水平支撑。

5.2.2下阶段土方开挖必须在水平支撑达到设计强度后方可进行。

土方开挖应分层均匀开挖，开挖面高差不宜超过1m。

5.2.3基坑土方挖至设计标高后，宜沿排桩局部先行封底，不得暴露过长时间。

悬脚桩若桩底出现位移的征兆均须在桩脚增设锚杆。

5.3土方施工
为加快施工，且减短无支撑状态下基坑侧面停滞时间，经施工、监理、设计等单位协商后，我们决定采用分区开挖土方并形成现浇钢筋砼支撑的方法，分A、B、C、D四区，并形成施工流水图。

挖至设计标高后进行支撑梁的施工。

冠梁以上土方开挖后及时做喷涂混凝土护坡、安全护栏及排水沟施工。

土方开挖现场配备四台反铲挖掘机，两台小型反铲挖掘机和五十部运土汽车。

两台小型反铲挖掘机主要用于支撑梁下的土方开挖并转运出来。

土方开挖分三层，在基坑东侧的设置运输坡道，经过支撑梁处，经设计加固处理并在梁面上填土铺钢板以保护支撑梁不致受损。

最后的土方开挖采用八台卷扬机起吊机械，将坡道剩余的土方吊装上车外运。

5.4基岩爆破
5.4.1岩石面鉴定、测量
土方开挖揭露基岩时，我及时会同勘察等有关人员鉴定基岩，确认后与监理、业主方一起测量岩石面的标高。

本次基岩石面标高的测量采用把基坑分隔成网状的数百个2m×2m的小方块，测量每个小方块的岩面标高，以该标高的平均标高作为石方的计量依据。

部分有遇孤石另行签证。

5.4.2爆破方案
本次爆破点位于市中心，基坑周边建筑物密集，但具体区域位于-8～-12m，所以本次爆破的危害主要体现在爆破地震危害和爆破飞石的危害。

根据该环境特点及岩土工程勘察报告提供的岩石性能和分布，建议选择小型、小药量、小震动的爆破方案。

选择使用小口径（d=40～42mm）炮孔进行浅孔控制爆破，这样有利于减少单孔装药量，有利爆破点的安全防护覆盖，有利减少飞石的飞出，可以有效地降低爆破地震的危害。

根据场地内基岩石是北低南高，安排爆破的顺序是由北向南，使爆破时炮孔主抛方向朝着基坑北侧的空地。

进行试爆破，为正式施工爆破提供参数。

5.4.3爆破参数选择
爆破参数选择如下表：根据浅孔控制爆破采用覆盖的情况，为方便装药、填塞，决定炮孔均打垂直孔，以梅花状分布，有利提高岩石的破碎程度，方便装车外运。

炮孔直径：
40～42mm 单孔装药：0.3kg
炮孔深：
1.5～1.8m 炮孔抵抗线：
0.6～1m
炮药单耗
0.35～0.4kg/m3 孔距、孔排距
0.6～1m
5.4.4爆破预防措施
（1）认真学习本工程施工图纸，弄清施工图中的施工范围和地形边界高层，及时进行设计文件交底，进行技术会审，并做好会议记录。

（2）对所有参与施工的爆破技术人员及工人进行不间断的安全意识灌输，减少麻痹思想，确保安全。

（3）执证上岗，爆破应由持有公安部核发的爆破工程技术证件的人员现场组织实施。

（4）建立健全质量保证体系，配备专职质检人员和兼职质检员，对工作质量严格考核，实施安全质量否决权。

（5）建立完善的技术质量管理制度，施工中执行自检、互检制度。

（6）严格执行测量验收制度，及时整理测量成果，纠正误差，确保精度。

（7）爆破器材的申购、运输、存放、领取使用等应严格执行《民用爆炸物品管理条例》和GB6722-2003《爆破安全规程》的相关规定。

存放的炸药、雷管限当天使用量，并分开专人看管。

（8）制定相应的应急措施，并做好准备，保证随时有效运作。

5.4.5爆破技术措施
（1）施爆前，对周边居民进行解释说明，宣传控制爆破的安全性，解除人们对爆破震动的恐惧心理。

必要时提供费用住入宾馆过渡。

（2）每次爆破前参加爆破的有关人员都要对爆点的地质、地形、岩性、节理裂隙及软弱夹层等情况作好勘察记录并进行评价、预估，为适当调整爆破参数提供依据。

（3）布孔要由爆破技术人员实施，利用测量工具，放样、布孔。

然后打孔、装药、填塞。

每道工序认真检查，详细纪录，确保符合要求。

（4）爆破专业技术人员应对造孔进行过程控制，巡回检查造孔质量，最大限度的减少造控误差。

（5）在作业前爆破专业技术人员应向作业人员作详尽的技术交底，并跟班进行全过程的技术指导和控制。

钻孔过程应严格按照现场技术人员的技术交底进行钻凿，不得超钻或少钻。

（6）装药前由专业爆破技术员确定每个炮孔的装药量和雷管段别，并确定每单响炮的炮孔数量，然后爆破员才能进行装填作业。

鉴于本次爆破的炮孔较浅且均打垂直炮孔，因此装药量采用一次性装入孔底并填塞的方式，填塞长度及质量严格按照技术交底进行施工，保证堵塞质量。

（7）1.本次爆破采用单孔单段或排间分段的起爆方式，使单段起爆炸药量符合设计要求，所有裸露接头均采用胶布包缠，与大地绝缘。

未起爆前电爆网路应处于短路闭合状态。

（8）在施工中按校核的最大单段起爆药量进行分段、装药，每次统一装填、覆盖好5～6响炮，每炮15～20个炮孔，警戒到位后用数台起爆器逐次起爆。

可大大降低单次放炮的药量，有利于减小爆破震动。

现场爆破点采用胶皮覆盖五层，确保无飞石飞出。

施工中遇前排抵抗线较小或有软弱夹层或裂隙时，采用间隔堵塞装填技术，以防止飞石及冲天炮，并保证堵塞质量。

安全防护必须做到不留死角，严防飞石及爆破震动造成的危害。

（9）在爆区进行装药联线时，施工区内20～30m范围内不得有闲杂人随意出入，严禁烟火，也不得有施工机械，并做好安全警戒工作。

警戒的联络信号要清晰可靠，开始装药的同时开始警戒。

爆破现场设一名专职安全监察员并挂牌上岗，对爆破作业安全实施全过程督察并统一协调。

（10）起爆后，由爆破技术人员先进入爆点，检查有无盲炮及其他险情，确认无任何险情后，才可以下达解除警戒命令，警戒人员方可撤离警戒哨卡。

若爆破施工中出现瞎炮、盲炮等应由爆破技术人员按规定确定处理方案，经负责人审批后按方案处理，不应有麻痹思想，确保安全。

（11）遇有雷雨与大雨等恶劣气象条件时，禁止施爆。

（12）为减小对民宅的影响，主要沿基坑西侧，先施工一条宽约4m，深到基坑底标高的防震沟。

（13）做好爆破施工原始数据记录，并认真作好施工日记。

（14）收集整理技术资料和文件，作好竣工资料整理工作。

5.5悬脚桩区域岩面控制爆破
在基岩的爆破施工中，在悬脚桩区域，为保护桩脚基岩的稳定性，爆破时，排桩外基岩预留2m，然后人工凿岩0.7m，余1.3m，由于在施工过程中爆破控制的比较理想，保证了悬脚处基岩的稳定性，因而未出现桩脚位移，岩石锚杆桩最后无需施工。

5.6 换撑施工
支撑梁的重量靠钢格构柱支撑。

支撑立柱底标高在基坑底标高以上的有12根，需换撑。

需要换撑的立柱分主、副支撑，首先让副撑受力，对主撑进行割断并挖孔。

挖孔孔壁采用C25砼，壁厚200，护壁配竖向筋φ8@200，环向筋配φ6@250。

挖孔方式采用控制爆破。

待挖至基坑底标高以下500时，进行主撑格构柱焊接，长度到底，并采用C25砼500厚封底，孔内填满砂。

待砼强度达到设计要求后，即可拆除副撑，进行周围基岩的爆破施工。

挖孔内填砂是为了防止现场石块掉入，以免在爆破时对钢格构柱造成损坏。

5.7 预防爆破影响支撑梁
为了预防爆破损坏支撑梁，在浇支撑梁砼前，梁底垫砂厚度大于0.5m，使基岩与支撑梁隔离。

待支撑梁砼强度满足设计要求后进行岩石爆破，以保证不会破坏支撑梁。

5.8 爆破对立柱支撑的影响
在爆破施工中，根据监测发现5#、6#支撑桩出现角钢压屈变形，随后组织人力、物力对该部位进行顶撑加固，所幸未酿成大的事故，对施工影响不大。

分析事故原因，主要是爆破产生动荷载造成的。

然后按设计要求加固后继续施工。

6.结束语
6.1嵌岩桩的施工工艺选择。

本工程中微风岩石属于细粒致密花岗岩，裂隙比较发育，采用冲击桩机比较适合。

6.2 止水桩的施工，因为桩顶顶标在地面以下，隐蔽性强，不易精确控制，为防止冠梁底与止水桩顶渗漏水，止水桩顶标高宜高出冠梁底标高300mm。

6.3 搅拌旋喷桩机，钻杆进入强风化层易折断变形，需改进。

比如在加压部位加设弹性较大的弹簧以缓冲压力。

6.4 设计应充分考虑爆破施工对钢格构立柱支撑等工序的影响，采取可靠的设计方案，确保支撑体系的稳定。

在爆破施工中，受影响的相关工序应严格按照设计要求施工并加强基坑监测，制定应急预案。

因在闹市区爆破，应严控不得有飞石。

6.5 搅拌旋喷桩按一般设计参数在流塑状淤泥中难以形成固化柱体。

当有钻头在通过该层时，放慢下沉或提升速度，保证有足够的浆液与该层混合，才能达到固化目的，从而保证止水止泥。

6.6 由于本基坑施工在招标时，标的仅限于基坑支护及土石方施工，不含主体施工，措施费没有采用塔吊，故基坑底土石方的收尾工作采用人工及卷扬机吊装，其效率较低。

今后类似工程，应予以考慮采用安装塔吊施工。