专利名称：深基坑直壁成型方法
技术领域：
本发明涉及土石方开挖爆破技术，尤其是在泥岩、砂岩等较为复杂地质条件下进 行超深基坑开挖的技术，具体为一种用于制作炼钢水处理系统旋流池的深基坑直壁成型方法。
背景技术：
在建筑工程中经常会遇到基坑开挖工程，针对不同的工程地质条件，如泥岩、砂岩 构成的岩体结构，在基坑开挖中经常还需要使用土石方开挖爆破技术，特别是在开挖直径、 深度都达到几十米的深池或深坑时，由于岩石错层分布，使用机械法进行破碎、开挖的难度 很大，而爆破作业的技术性和安全性都要求较高，爆破时引起的地震波以及飞石等又会对 周围的人员、建筑和设施造成较大的危害。目前，在基坑开挖工程中，普遍采用放坡的方式，即当挖方超过一定深度时，在其 边沿放出的足够的边坡，这样可防止土壁塌方，确保施工安全。如中国专利200810052889. 2 公开的“软土地基大面积浅基坑成型方法”，就是将基坑地表下标高范围内的土体先进行放 坡处理，然后依次进行支护、降水、土方开挖以及坑底加固等操作。但是，这种机械放坡大开 挖的方式主要适用于较浅的软土基坑，在超深基坑的开挖中会遇到大量的岩石，因此其施 工难度很大；而且在放坡开挖时需分多个台阶，并形成很长的马道，导致开挖面及开挖线达 几十米，对临近的其他项目施工造成了严重的影响，使得厂房基础等无法施工，同时，在池 壁浇砼后，要进行土方回填，也会对池壁结构产生非常大的侧压力，这种附加荷载会造成基 坑结构的不稳定，还存在一定的安全隐患。不仅如此，考虑到工程施工进度以及对工程费用 的分析，放坡开挖的方式不仅耗时长、工程量大，而且在挖掘、搬运以及回填中产生的费用 也相当高，其工程周期长、经济成本太高的不利因素也直接影响了施工工艺的推广。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于介绍一种施工难度小、防护安 全性较高、施工周期短而且工程成本相对较低的旋流池深基坑直壁成型方法。本发明的技术方案深基坑直壁成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 (1)设置预裂孔按照设计要求在基坑预设范围的边沿钻设若干个预裂孔，所述预裂孔采 用全坑深一次钻孔成型，在每个预裂孔内都填装炸药卷以及与炸药卷相连的导爆索，所述 导爆索均连接到孔外的瞬发电雷管；(2)设置中深孔在预裂孔所围成的基坑表层上设置 中深孔，所述中深孔包括从外向内依次布置的缓冲孔、主爆孔和掏槽孔，在缓冲孔、主爆孔 和掏槽孔内均设置有分段炸药卷和非电毫秒微差雷管，所述非电毫秒微差雷管与孔外的瞬 发电雷管连接；(3)将全部瞬发电雷管串联后连接到引爆器；(4)由引爆器对预裂孔先超前 齐发起爆，所述预裂孔与掏槽孔的起爆间隔为100 300ms ;(5)再依次引爆掏槽孔、主爆孔 和缓冲孔，所述掏槽孔、主爆孔和缓冲孔的起爆间隔为30 60ms ； (6)挖装运输将爆破后 的碎石及泥土挖出并运走；(7)壁面支护在起爆后形成的壁面上设置由钢丝网和混凝土构成的支护架；(8)依次重复操作步骤(2)、(3)、(5)、(6)和(7)，直至预设的基坑底部，再 通过人工对基坑底部修整摊座。所述预裂孔和中深孔均设置在竖直方向上，且每个孔的深度偏差率均小于0. 5%。 预裂孔内炸药卷的装药密度为500 600g/m，炸药卷设置在预裂孔的中心位置，预裂孔的 不耦合系数为3. 5 3. 8。所述中深孔均为不耦合装药，其中，每个缓冲孔内均设置有两个起爆药包，所述起 爆药包分别位于药柱的1/3和2/3处。在起爆时，本方法采取掏槽孔、主爆孔、缓冲孔由内向外依次起爆的方式，作用在 于在主爆前，通过掏槽孔的引爆将岩石中央粉碎，再引爆主爆孔，这样爆炸的能量在岩石 中扩展得更快，对岩石的破坏力更强，有利于减少大块岩石的形成，同时还可减少炸药的用 量，降低了地震波的强度；然后再引爆相对靠外侧的缓冲孔，使主爆孔爆炸产生的飞石等与 缓冲孔起爆时产生的冲击波相抵消，可有效控制飞石的飞行距离，避免危害周围的建筑和 人员，起到了很好的保护作用；经过缓冲后的爆能再经过最外侧预裂孔的衰减，其传递到基 坑直壁时能量已经较小，这也有利于保护直壁不被破坏，提高开挖的质量。
本发明采用直壁开挖的方式，吸收了竖向定向爆破以及边坡支护的施工工艺，特 别适用于超深基坑中的岩层开挖项目，其施工相对独立，经济指标更是相对于放坡大开挖 可节省50%以上，具有很好的推广价值。相对于现有技术，本发明具有以下优点1、施工难度小，采用了竖向定向爆破的方式对岩石层进行破碎处理，并对产生的 大块岩体或泥石采取现场二次爆破或机械法进行破碎，极大的降低了施工难度，所产生的 岩石粒径可控制在500 X 500 X 500mm2以下，大块率可控制在15%以下，方便挖装和运输；2、防护安全性有较大提高，在爆破时采用了周边预裂、中央分层松动的控制爆破， 在后排的掏槽孔和主爆孔起爆时，前排的缓冲孔的爆渣可起到阻挡作用，减少了飞石和地 震波的扩散；3、施工周期缩短，由于采用了爆破和机械挖掘共同作用的方式，施工作业的时间 大幅度减少，提高了工作效率，而且工程质量稳定，项目进度较快；4、降低了成本，减少了开挖、回填石方的工程量，直接节省了大笔的工程费用，获 得了良好的综合效益。
图1为本发明的施工工序流程图；图2为本发明的布孔方式俯视图。图中，1一预裂孔，2—缓冲孔，3—主爆孔，4一掏槽孔。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。如图1和图2所示，一种深基坑直壁成型方法，是根据基坑的形状特点和要求，以 及环境对爆破工程的限制要求，采用周边预裂、中央分层松动的控制爆破，包括如下步骤 (1)设置预裂孔1 按照设计要求在基坑预设范围的边沿钻设若干个预裂孔1，所述预裂孔1采用全坑深一次钻孔成型，在每个预裂孔内都填装炸药卷以及与炸药卷相连的导爆索，所述导爆索均连接到孔外的瞬发电雷管，预裂孔内采用不耦合装药，预裂孔的不耦合系数即 炮孔直径与炸药卷的直径之比为3. 6，其炸药卷的装药密度为550g/m，为保证预裂效果，每 个预裂孔使用两根导爆索，炸药卷均勻绑扎到导爆索上，并一起绑扎在竹片上，放到预裂孔 的中心位置；(2)设置中深孔在预裂孔1所围成的基坑表层上设置中深孔，所述中深孔包 括从外向内依次布置的缓冲孔2、主爆孔3和掏槽孔4，所述中深孔的孔深均为8m且为不耦 合装药，其中主爆孔3的孔径稍大于缓冲孔2和掏槽孔4，主爆孔内的装药量设置为55kg左 右，在缓冲孔2、主爆孔3和掏槽孔4内均设置有分段炸药卷和非电毫秒微差雷管，所述非电 毫秒微差雷管与孔外的瞬发电雷管连接，每个缓冲孔内的装药量设置为30kg，装药时其药 量的精度差要求不超过Ikg即可，在每个缓冲孔内还分别设置有两个起爆药包，所述起爆 药包分别位于药柱的1/3和2/3处；(3)将全部瞬发电雷管串联后连接到孔外的引爆器，弓丨 爆器采用多排炮孔一次性点火并按预裂孔、掏槽孔、主爆孔和缓冲孔的先后顺序引爆，预裂 孔1先齐发超前起爆，所述预裂孔与掏槽孔的起爆间隔为200ms ;(4)再依次引爆掏槽孔4、 主爆孔3和缓冲孔2，所述掏槽孔4、主爆孔3和缓冲孔2的起爆间隔均为50ms ； (5)挖装运 输将爆破后的碎石及泥土挖出并运走；(6)壁面支护在起爆后形成的壁面上设置由钢丝 网和混凝土构成的支护架；(7)依次重复操作步骤(2)、(4)、(5)和(6)，采用自上层向下层 分阶段钻爆开挖的方式，直至预设的基坑底部，在基坑底部预留0. 5m保护层，再通过人工 对基坑底部修整摊座。参见图1，在进行爆破前，需做好必要的施工准备和对施工场地进行清理表层处 理。先要对爆破器材和所使用的雷管外观进行必要的检查，对炸药感度等进行现场检验，杜 绝使用质量不符合要求的爆破器材。其次，需逐孔进行清理并确定药量，用高压风吹出孔内 岩屑及积水，必要时用小桶或竹竿(或细钢筋)缠棉纱汲干孔底存水，然后量出每孔深度， 定出每孔药量，在钻孔时，还要求每个孔的深度偏差率均小于0. 5 %，这样才能保证各孔的 装药量符合规定值，通常装药量的精度要求控制在Ikg以内。装药前在每孔前立一小牌或 纸片，上面分别标明孔号、孔深、装药量、填塞长度及起爆雷管段数。在确定每孔药量时，根 据具体情况作必要的增减，当某处实际炮孔的间距、排距过大，则应适当增加单孔药量；当 实际间距、排距比设计值小时，则应减小单孔药量。在装药时，预裂孔按预设装药密度和位置装药，爆破孔内炸药卷都应装到药孔底 部，并且在底部还应加强装药，同时需避免发生装药过程中孔的中部卡住，造成堵死装不到 底的情况。在放入雷管时，采用反向起爆，这样对于硬岩和韧性大的岩石爆破效果更好。放 好雷管后，用半干湿(含水量10%左右)的沙粘土或粘土与岩屑的混合物填塞，在填塞过程 中分层用炮棍捣实。考虑到爆破工程中爆破飞石、爆破地震波和空气冲击波是最主要的危害，因此在 爆破施工时在爆破部位采取覆盖一层棕垫加一层铁皮的方式，并结合各孔内精确控制的起 爆药量以及设置独特的布孔方式，可有效控制爆破飞石和地震波的影响，极大的减小的爆 破造成的危害，而且由于空气冲击波的效应远小于爆破地震波，因此同样的不会造成影响。爆破后，对于部分大块的岩石可用反铲挖掘机装液压破碎头破碎，再由塔机垂直 运至车上。为防止地表水流入基坑内，在基坑顶部外场需设置排水沟，先在基坑外场地用 ClO砼厚IOOmm作硬化处理，然后在基坑顶部设置排水沟，排水沟采用300X300大小，排水沟与主排水通道相连。在基坑内设有潜水泵或扬程水泵，潜水泵或扬程水泵的出水口设置 在排水沟内，通过潜水泵或扬程水泵可将坑内的积水抽出。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方 案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理 解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本技术方案的宗旨和范围， 均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
深基坑直壁成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤(1)设置预裂孔按照设计要求在基坑预设范围的边沿钻设若干个预裂孔，所述预裂孔采用全坑深一次钻孔成型，在每个预裂孔内都填装炸药卷以及与炸药卷相连的导爆索，所述导爆索均连接到孔外的瞬发电雷管；(2)设置中深孔在预裂孔所围成的基坑表层上设置中深孔，所述中深孔包括从外向内依次布置的缓冲孔、主爆孔和掏槽孔，在缓冲孔、主爆孔和掏槽孔内均设置有分段炸药卷和非电毫秒微差雷管，所述非电毫秒微差雷管与孔外的瞬发电雷管连接；(3)将全部瞬发电雷管串联后连接到引爆器；(4)由引爆器对预裂孔先超前齐发起爆，所述预裂孔与掏槽孔的起爆间隔为100～300ms；(5)再依次引爆掏槽孔、主爆孔和缓冲孔，所述掏槽孔、主爆孔和缓冲孔的起爆间隔为30～60ms；(6)挖装运输将爆破后的碎石及泥土挖出并运走；(7)壁面支护在起爆后形成的壁面上设置由钢丝网和混凝土构成的支护架；(8)依次重复操作步骤(2)、(3)、(5)、(6)和(7)，直至预设的基坑底部，再通过人工对基坑底部修整摊座。
2.根据权利要求1所述的深基坑直壁成型方法，其特征在于，所述预裂孔和中深孔均 设置在竖直方向上，且每个孔的深度偏差率均小于0.5%。
3.根据权利要求1所述的深基坑直壁成型方法，其特征在于，所述预裂孔内炸药卷的 装药密度为500 600g/m，炸药卷设置在预裂孔的中心位置，预裂孔的不耦合系数为3. 5 3.8 ο
4.根据权利要求1所述的深基坑直壁成型方法，其特征在于，所述中深孔均为不耦合 装药，其中，每个缓冲孔内均设置有两个起爆药包，所述起爆药包分别位于药柱的1/3和 2/3 处。
5.根据权利要求1所述的深基坑直壁成型方法，其特征在于，在基坑顶部外场设置有 排水沟，在基坑内设有潜水泵或扬程水泵，所述潜水泵或扬程水泵的出水口设置在排水沟 内。
全文摘要
深基坑直壁成型方法，是在基坑预设边沿钻设若干个预裂孔，并采用全坑深一次钻孔成型，在每个预裂孔内都填装炸药卷以及与孔外瞬发电雷管相连的导爆索；在基坑表层上从外向内依次布置缓冲孔、主爆孔和掏槽孔，在缓冲孔、主爆孔和掏槽孔内均设置分段炸药卷和非电毫秒微差雷管，所述非电毫秒微差雷管与瞬发电雷管连接；将全部瞬发电雷管串联后连接到引爆器，采用多排炮孔一次性点火并按预裂孔、掏槽孔、主爆孔和缓冲孔的先后顺序引爆；爆破后依次进行挖装运输和壁面支护，然后依次分阶梯爆破，直至预设的基坑底部，最后由人工对基坑底部修整摊座。本发明的方法施工难度小、防护安全性高、施工周期缩短，而且工程质量稳定，获得了良好的综合效益。
文档编号E02D17/02GK101806066SQ201010133779
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者姜元庆, 杨曙东, 罗欣 申请人:重庆钢铁(集团)有限责任公司