岩石地区桩基控制爆破成孔施工工法

岩石地区桩基控制爆破成孔施工工法

1、湖南省第五工程有限公司

2、湖南东方红建设集团有限公司

黄孝芳颜昌明彭治洲郑智洪吴亚萍

摘要：岩石地区的人工挖孔桩爆破成孔因难以控制桩径、掘进慢、耗药量大，一直是施工中的难点。本工法通过采取对岩石区桩基桩心部位进行钻孔形成桩心掏空区，及沿桩心掏空区环向设置炮眼配以毫秒延期雷管分阶（空间）分段（时间）爆破制造临空面的措施，达到降低岩石内部夹制力，减弱爆破强震动，加快掘进速度的目的。爆破后的桩孔断面规整，块度均匀，超（欠）挖量小。

关键词：岩石地区桩基桩心掏空区临空面控制爆破

1. 前言

房屋建筑桩基工程，根据地质水文条件及岩土性质的不同，桩基类型和成孔的方式多种多样。在工程地质条件较好且持力层埋藏较浅的地区，人工挖孔桩以承载力大，造价低和施工质量易于保证等优点而被广泛采用。但岩石地区的人工挖孔桩爆破成孔因难以控制桩径、掘进慢、耗药量大，一直是施工中的难点。

本文结合我公司在石灰岩地区多个桩基工程控制爆破开挖的施工经验，研究总结出一套岩石区人工挖孔桩控制爆破开挖施工工法，运用该工法切实解决了岩石区桩基爆破开挖难度大的问题，有良好的经济效益及社会效益，具有施工安全、快速、经济、可靠的优点。通过多个工程的成功应用，为解决岩石区桩基爆破开挖的需要，我司特编制了此施工工法，在同类工程的人工挖孔桩基爆破开挖中具有良好的推广应用价值。

该工法被评为“湖南省2012年度工程建设省级工法”，申报了国家发明专利并已受理，其关键技术经湖南省住房和城乡建设厅组织的技术专家委员会审查达到国内领先水平。

2. 工法特点

2.0.1 本工法是以整板岩石为对象，对整板岩石区的人工挖孔桩进行控制爆破成孔。

2.0.2由于在整板岩石区进行桩基爆破开挖，岩石内部具有强大的夹制力，利用桩心掏空法兼以桩孔内微差爆破制造临空自由面的原理，达到降低岩石内部夹制力的目的，进行桩基爆破开挖，具有掘进速度快、桩基成孔施工质量易于保证、操作方便简单、施工费用低等优点。

2.0.3 利用潜孔钻机在桩心部位开孔制造爆破第一级临空自由面，桩基内环向设置炮眼配以毫秒延期雷管爆破制造第二级或更多级临空自由面。

2.0.4 桩心部位开孔形成桩心掏空区兼以桩孔内环向微差延时起爆，能有效减少爆破器材用量，降低了爆破时产生的地面强震动及噪音，从而能有效减少对环境的影响。

2.0.5 由于能有效减少爆破器材用量，削弱了爆破能量，能大幅度降低爆破飞石的产生率，增加了安全效益。

3. 适用范围

本工法适用于硬度系数 4.0以上较硬或坚硬浅层整板岩石类地基人工挖孔桩控制爆破成孔，及其它需进行定型爆破开挖的工程。

4. 工艺原理

传统的桩基内岩石爆破开挖是直接在桩孔内岩石上钻炮眼，而后装药同时引爆或分段引爆。而在整板岩石区，运用传统爆破法耗药量大，掘进慢，难以控制成孔桩径，往往炸成一大坑。爆破强震动使得桩基周边及桩底岩石易被震裂，在桩基密度较大区严重影响邻桩开挖，甚至导致桩间相互穿孔以及对桩底持力层造成震裂破坏。

通过对岩石爆破原理的分析，引起整板岩石区桩基爆破难以控制的主要原因是由于岩石密度大，桩基内岩石自由面狭小、作业面较深、岩石内部的夹制力过大，难以消减爆破强震动。本工法通过采取对桩心部位进行钻孔形成桩心掏空区，及沿桩心掏空区环向设置炮眼配以毫秒延期雷管分阶（空间）分段（时间）爆破制造临空面的措施，达到降低岩石内部夹制力，减弱爆破强震动，加快掘进速度的目的。爆破后的桩孔断面规整，块度均匀，超（欠）挖量小，对桩基周边岩石及桩底持力层岩石一般不会造成震裂破碎现象，从而确保了邻桩开挖的安全，桩底持力层的质量也得到了保障。

该工法的关键技术是首先在桩心部位钻三个连环孔，钻至设计桩底，形成桩心掏空区，

制造爆破第一级临空面——再沿桩心掏空区外围由内而外交叉布置若干层环向炮眼——利用毫秒延期雷管由内环向外环逐层引爆，形成更大范围的临空面——最外环炮眼引爆后，桩基轮廓基本成型，继而进行桩孔内清渣、护壁后形成上段桩孔——继续向下重复桩心掏空区外的上述步骤逐段形成桩孔，最终形成整根桩的桩孔。

现以模拟现场1m桩径的桩基控制爆破示意图简要说明其施工工艺原理：

图 4-1 桩基中心开孔形成爆破第一级临空面

图 4-2 桩基内环向炮眼布置

图 4-3 内环炮眼引爆后瞬间形成更大范围的临空面

图 4-4 最外环炮眼引爆后桩基轮廓基本成型

5. 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

→场地土石方开挖、平整→桩基放样定位→桩基中心部位潜孔钻机钻施工准备

→沿桩心掏空区外围由内而外布置若干层环向炮眼→炮眼内装药、由孔形成桩心掏空区

→桩孔内清渣、护壁，进行下一段爆破施工直至完成桩孔。

内环向外环逐层引爆

5.2 施工操作要点

5.2.1施工准备

1. 选定具有爆破资质的专业施工队伍，并履行爆破相关手续。

2. 根据施工图纸及有关技术文件编制施工组织设计及土石方开挖、爆破等专项施工方案。

3. 对工程和施工用材按有关规范、规程进行检查验收。

4. 对使用的各种计量、检测仪器进行检查复验。

5. 对坐标体系及标高进行复核。

6. 选定合适的施工机具及爆破器材。

7. 进行各工种的技术培训及安全教育。

8. 要求现场施工管理人员充分了解、熟悉工艺原理、施工方法和操作要点，有事故预防措施和事故应急处理预案。

5.2.2 场地土石方开挖平整

1. 根据地质勘察报告，摸清工程区域地质、水文情况，同时查明施工区域内地下管线、电缆等障碍物情况，如是基坑开挖应注意地下水降排及对邻近建筑物的影响。

2. 按要求对场地土石方开挖至设计标高，对于裸露岩石的露天爆破开挖应采取覆盖隔离措施，控制用药量及爆破方向，使其不对周边环境构成威胁，裸露岩石开挖面临近设计标高时，注意控制开挖面的平整度。

3. 场地开挖平整完成后，需做好场地内排水措施，如是基坑需在基坑边沿顶部及底部做好排水措施，确保基坑无积水，保证施工质量及安全。