0 引言

在城市及周边环境条件复杂地段进行深基坑岩石开挖，严禁采用明爆作业。静态爆破具有不产生振动、操作安全简单、周边环境影响小，因而使用广泛。在静爆作业前，一般采用简易的人工手提式钻凿机钻凿静爆孔，但在静爆孔钻凿过程中会产生大量粉尘，严重污染大气环境。而目前所采用的降尘措施效果差，不能从根源上解决静爆孔钻凿过程中粉尘污染对现场操作人员和过往行人的身心健康及周边环境的不良影响，现场文明作业条件差。

本文针对以上岩石静爆孔钻凿时存在降尘效果差的施工难题，提出了深基坑岩石水平斜孔无尘钻凿静爆开挖技术，即从静爆孔钻凿时产生粉尘的源头入手，从根源上解决钻凿岩石静爆孔时的扬尘治理难题，经多个工程现场试验与改进，取得了显著成效，实现了质量可靠、施工安全、文明环保、便捷经济的目标，达到预期效果。

深基坑岩石水平斜孔无尘钻凿静爆开挖技术原理是在采用钻凿静爆孔时就在孔底直接喷出高压水气流，直接将钻凿孔内产生的粉尘淹没在高压水流中，完全杜绝粉尘扩散。

利用凿岩钻机上的风水联动冲洗装置，利用空压机向孔内压入高压空气的同时注入水流，形成高压射水，不断冲洗钻孔，消除粉尘。具体来说，即在钻机本身连接空压机，同时外接1条供水软管，空心钻杆钻孔的同时，向孔内注水，通过控制注水流量大小和时间，在空压机提供的高压气流作用下，水流与气流会在钻孔内形成高压混合水气流，利用水流隔断粉尘在大气中的扩散，同时又不影响钻杆钻进，保证了静爆钻孔成效和速度，实现了简易快速降尘的目的，确保粉尘不泄露飞扬扩散，而是随着水流流出孔外，达到尘源处有效降尘的目的，而流出的泥水集中处理，也不会污染环境。原理如图1所示。

1) 水平孔及斜孔静爆钻孔

使用手持式便携凿岩钻机可进行任意角度的静爆孔钻凿，包括水平孔、斜孔的钻凿，弥补了传统基坑底爆破孔只能在提供施工临空面后才能钻凿垂直钻孔的不足，如图2, 3所示。

2) 同步钻孔内注入清水降尘，实现无尘作业

现有的降尘思路多是在静爆钻孔粉尘逸出后洒水或水雾喷射吸附处理，使其形成大颗粒沉团在重力作用下沉降，而本方法的降尘原理在于利用连接在钻机上的软管，使清水顺着钻头注入孔内，形成高压水气混合物，在钻孔内喷射，直接淹没、沉淀源头处 (即钻孔中) 的粉尘，实现了简易快速降尘的目的，确保粉尘不泄露飞扬，也不影响钻杆钻进;其次由于降尘发生在尘源地，而不是粉尘已在空中造成二次污染后再做处理，降低降尘难度，提高降尘力度和效果。

3) 利用水平临空面达到静爆破岩目标

在水平斜孔静爆孔成孔后，往孔内灌注静爆药剂，直接利用现有水平临空面致裂岩体，从而达到水平斜孔静爆破岩的目的。弥补了传统基坑底爆破孔只能在提供了施工临空面 (竖向或水平临空面) 后才能垂直临空面钻凿爆破钻孔的不足，如图4所示。

1) 降尘效果好

水与粉尘的结合在钻孔底部发生，静爆孔钻凿过程中产生的粉尘一经逸出马上被吸附、沉淀，在粉尘产生源头处直接沉降处理，避免了粉尘在空气中扩散造成二次污染。

2) 操作简便、劳动强度低

本技术所用手持式便携凿岩钻机的操作十分简便，易于施工人员领会掌握，只需连接空压机，把软管接入设备，工人就可以按照正常的施工方法钻孔，无需花费更多的时间和精力管理设备，对施工作业无添加任何额外负担，甚至可以在稳定架设好钻机后让其自行钻孔，工人只需在一旁实行旁站监管，劳动强度大大降低。

3) 钻孔施工限制小，可多工作面施工

使用手持式便携凿岩钻机可在0°～90°范围内钻凿静爆孔，包括水平钻斜孔，大大降低了一些施工场地难以布设凿岩机具设备带来的钻孔困难。

4) 节约施工成本

利用水作为降尘的主要材料具有良好的经济效益，水源可选取生活用水，在缺水城市可选用生产循环水和河水，便于采集使用。

5) 安全文明施工效果好

手持式便携凿岩钻机产生的噪声较小，并且具有质量轻、体积小、占地面积少，操作轻便，安全性能高，便于场地内灵活移动安排，可大面积、多工作面布置，施工机动性强，便于现场施工管理等优点。

适用于各类静爆钻孔的降尘处理。

深基坑岩石水平斜孔无尘钻凿静爆开挖技术流程如图5所示。

1) 由爆破技术人员按参数准确定位布孔，用白石灰标记，便于凿岩人员施工。

2) 布孔首先确定是否存在临空面，水平斜孔的钻孔方向应尽量做到水平微斜。

3) 钻凿岩石时，同一排静爆孔应尽量保持在一个平面上。

4) 采用气腿式凿岩钻机钻凿静爆孔时，布孔方式为:1.2m (横向) ×0.3m (纵向) 。钻孔孔深为3～4m，如图6所示。

1) 本工程使用型号为LGY-5/8的空压机。检查空压机各连接部位螺丝有无松动、柴油发动机机身有无渗漏、油和水有无缺少、电起动系统电路接线是否正常、蓄电池是否充足、压气管路各阀门开闭是否灵活并处于开机前位置，操作把手应置于零位，油断路器在断开位置，调节卸荷器，使空压机处于无负荷状态。风压宜为0.4～0.6MPa，不得小于0.4MPa;压缩空气应保持干燥;风管不得缠绕、打结，不得受车辆、杂物碾压。

2) 在水源位置拉设水管与手持式便携凿岩钻机相连，再分别接入多条分流软管，水管不得缠绕、打结，不得受车辆、杂物碾压，保证注水均匀充足;水压宜为0.2～0.3MPa，水压过高可能造成水向机腔内倒灌，破坏正常润滑，水压过低则流量小，钻孔粉尘不能完全被淹没、沉淀、排出。

3) 本工程采用天水YT28气腿式凿岩机钻取静爆孔，支腿可以自由伸缩，长度控制在1.8～3.5m，钻孔直径45mm，钻孔深度3～4m，单机施工效率为50m³/d。开钻前检查钻机各零部件的完整性和转动情况，检查风路、水路是否完好、畅通，各连接接头是否紧固有效。

4) 检查钻机钎杆是否弯曲、中心孔有无堵塞，若发现此类情况应进行处理或更换。

5) 检查钻机钎头是否锋利、合金片是否缺损或脱落，不合格者禁止使用，进行更换。

6) 钻机与空压机在预设钻孔位置安装就位，安放前场地清理平整，保持摆放点平稳，使钻孔点与钻机距离适宜。

7) 静爆钻孔前先采用压缩空气吹出风管内的水份和杂物，保证钻机正常使用。

8) 1台空压机可配置5～6个凿岩钻机同时作业，静爆工效可达300m³/d。

1) 钻孔时不得用手、脚去挡钎头，把钻机操纵阀开到慢速运转位置，待孔位稳固并钻进20～30mm后再把操纵阀开到中速运转位置钻进，当钻进约50mm且钻头不会脱离孔口时再全速钻进。退钎时应慢速徐徐拨出。

2) 钻孔过程中要均匀适当注水，除领钎外风锤前方严禁有人。

3) 在钻孔过程中要经常检查风管和水管的连接是否牢固，有无脱扣现象，如接头不紧应停钻处理好后再开始工作。

4) 钻孔人员要站在风锤侧面，禁止正对孔口位置操作，工作人员脚要蹬实，禁止骑在气腿上钻孔，防止断钎伤人;施工底板较硬或较光滑时，派专人用脚踩住气腿底座，以防设备滑动和断钎伤人。

5) 钻孔深度在2m以上时，应先采用短钎杆钻孔，待钻到1～3m深度后再换长钎杆。

6) 在倾角超过25°以上的上山迎头钻孔，作业人员身后要设防滑设施，以防发生事故。

7) 工作面平整的炮眼位置要事先捣平才允许凿岩钻孔，防止操作人员施工中打滑或炮眼移位。

8) 钻孔施工完毕后，技术人员对各孔实际孔深、孔距、排距、最小抵抗线和孔倾角进行测量记录。

1) 根据施工当天天气温度情况，选择合适的时间点灌药，最佳温度为10～20℃。

2) 向钻好的静爆孔中灌装液态静爆药剂，药剂发生水化反应使晶体变形，产生体积膨胀，将膨胀力施加给孔壁，经过约8～12h后达到最大值，胀裂岩石。

3) 完成静爆破岩，随后采用挖掘机将其分解破除，以达到开挖目的。

本工艺施工过程中，注水降尘的整体用水量较少，降尘过程中产生的少量泥水主要以散流形式渗入地基土中。若遇场地内散排泥水较多的情况，可将降尘产生的泥水引流并收集至场地内的集排水系统，便于场内污水集中处理。

本工艺现场施工主要机械设备按单机配备，主要施工机械、设备配置如表1所示。

深圳地区某房地产开发项目总用地面积为67 128.93m²，基坑开挖深度8.37～11.48m。根据钻探揭露，场地内地层自上而下依次为:素填土层、填石层、第四系坡积层、下伏基岩为早白垩世粗粒花岗岩。基坑采用土钉支护，基坑开挖范围内分布微风化花岗岩层，层顶埋藏浅，平均厚度约2.5m，开挖范围内均可见。微风化花岗岩单轴饱和抗压强度为50～90MPa，为坚硬岩，岩体较完整。经计算，基坑底微风化花岗岩的爆破量约为17万m³。

2015年11月起，该项目开始大体量岩层的破碎开挖运除工作，为基础施工做准备。由于场地附近有居民住宅小区和在建工程，对施工环保和振动控制要求高，禁止直接使用炸药爆破的方式进行岩石清除工作，只能采取静爆措施。因此，本项目岩石爆破施工的难点主要表现在: (1) 岩层埋藏浅、体量大、硬度高，爆破施工难度大; (2) 周边有市政道路与居民住宅区，禁止炸药爆破方式施工; (3) 采用静爆开挖方式，施工效率低，且静爆孔凿时扬尘大，对周边居民日常生活造成严重影响; (4) 开发项目为高档住宅，工期紧、任务重。

由于场地面积大、爆破石方工程量大、工期紧张，在进行爆破施工时，必须确保不因粉尘问题给工程正常施工造成困扰，因此在爆破施工前，充分了解行情、走访其他类似工程，学习和了解情况，采用了岩石水平斜孔无尘钻凿静爆施工技术，在场地内投入了35台凿岩钻机进行钻凿静爆孔并降尘。在施工过程中，基本实现了无尘静爆，降尘效果显著，获得了业主和监理的一致好评。

深基坑岩石水平斜孔无尘钻凿静爆开挖技术有效地解决了岩石静爆孔钻凿时存在的降尘效果差的施工难题，具有机具设备简单、操作简便、静爆降尘效果好、环保节能的特点，有利于现场绿色文明施工。