內(nèi)蒙古黃河特大橋水中樁基爆破施工技術(shù)

PAGEPAGE11XX鐵路XX特大橋工程水下控制爆破在主橋26#、27#墩樁基施工中應(yīng)用XX局集團(tuán)XX公司XX鐵路項目經(jīng)理部水下控制爆破在主橋26#、27#墩樁基施工中的應(yīng)用1工程概況主橋26#、27#墩承臺位于XX主河槽內(nèi)，河水深約2.5米左右，流速較大。承臺設(shè)計尺寸均為9.6m×10.6m×3.0m，26#、27#墩承臺底嵌入基巖（砂巖、泥巖強度為300~500KPa），26#墩承臺底標(biāo)高為977.68，27#墩承臺底標(biāo)高為977.88，封底混凝土厚1.0m，承臺下設(shè)計為8根直徑1.5m的混凝土灌注樁。26#、27#墩工程地質(zhì)情況如下表：墩號地質(zhì)概況26#27#備注水面標(biāo)高983.46983.46近期實測值河床頂面標(biāo)高981.15981.25實測值基巖頂標(biāo)高979.5979.1設(shè)計值巖層特性981.15~~979..5粉砂；979..5~9778.4砂巖；978..4~9775.1泥巖981.25~~979..1粉砂；979..1~9777.8砂巖；977..8~9776.6泥巖砂巖與泥巖強度度在300~~500KKpa2水下控制爆破方案的確定根據(jù)設(shè)計資料文件，主橋26#、27#墩承臺嵌入基巖深度分別為1.8m與1.2m；加封底混凝土厚度（1.0m），承臺嵌入巖石深度分別為2.8與2.2m。雖然砂巖與泥巖強度在300~500Kpa之間，且存在不同程度的風(fēng)化，屬于軟弱巖層，但雙壁鋼圍堰下沉過程中，由于巖石的存在而難以下沉到位，同時，采用長臂挖掘機試挖，因水下施工有難度再加之臂長無法施力，挖掘機難以挖除整體基巖。因此，通過綜合考慮，采用水下鉆巖爆破進(jìn)行基巖，長臂挖掘機配合抓碴，能夠縮短工期，能保證雙壁鋼圍堰下沉順利著床，確保施工質(zhì)量。3水下控制爆破施工設(shè)計3.1爆破范圍：由于鋼圍堰設(shè)計尺寸R=16.8m，為保證鋼圍堰刃角位置的爆破效果及便于長臂挖掘機的清碴，擬采用圓弧形爆破范圍，尺寸大致為19.8m×19.8m。3.2鉆孔設(shè)計：（1）最小抵抗線：根據(jù)實際情況，最小抵抗線的選取應(yīng)比在陸地上鉆孔淺眼爆破要減少15%左右，w=1.8m。（2）孔徑：鉆孔鉆機采用XJ-100型地質(zhì)鉆，在浮平臺上進(jìn)行垂直鉆孔，d=110mm（3）孔間距：a=1.15w=2.07m（4）鉆孔深度和超鉆深度：根據(jù)爆破巖石的性質(zhì)和爆破的深度而言，鉆孔深度為H=2.2~2.8m，超鉆深度為Δh=0.3H=0.7~0.9m。（5）單耗計算：q=q1+q2+q3+q4q1取1.0kg/m3，q2=0.01H0，q3=0.02h3（h3為覆蓋層厚度m），q4=0.03H（6）單孔裝藥量：考慮水深的影響，單孔裝藥量可按下式計算：Q=KwaH（1.45+0.45e-0.33（H0/w））其中w為最小抵抗線（m），a為孔間距（m），H為孔深（m），H0為水深（m），K為巖石單位耗藥量（kg/m3），取0.72kg/m3（陸地松動爆破取值）。（7）堵塞：因采取水下爆破，水具有不可壓縮性，可以考慮采用密封水作為堵塞物，形成水壓塞。3.3裝藥結(jié)構(gòu)和起爆網(wǎng)路設(shè)計：由于炸藥采用特制的乳化炸藥，防水性能好，裝藥采用整體連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)；根據(jù)水下爆破的情況，水深較淺，考慮采用非電導(dǎo)爆管雙向起爆網(wǎng)路（具體裝藥結(jié)構(gòu)和起爆網(wǎng)路見附圖）。3.4水下爆破炮孔布置示意圖（附后）4水下爆破施工工序、施工工藝及施工工期安排4.1水下爆破施工次序：a、采用套管插打跟管掘進(jìn)，日循環(huán)分排分段爆破方式。b、鉆孔：鉆機采用XJ-100型地質(zhì)鉆，在浮平臺上進(jìn)行垂直鉆孔，d=110mm。鉆機在浮平臺上設(shè)計的滑槽上前后移動進(jìn)行鉆孔c、先進(jìn)行第七排（中間一排）拉底開槽，分排按次序循環(huán)鉆爆（見炮孔布置示意圖）。10T浮吊配合移鉆機拔套管。為了保證爆破效果，必須用高壓風(fēng)進(jìn)行清孔，防止泥砂回流填塞炮孔。d、拉槽完成后，采取分區(qū)域爆破。即第七排—第八排—第九排—第十排—第十一排—第五排—第四排—第三排—第二排—第一排。4.2水下爆破施工工藝：見下頁水下爆破施工工藝流程圖水下爆破施工工藝流程圖施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備測量放樣測量放樣鉆孔平臺拼裝、鉆機就位鉆孔平臺拼裝、鉆機就位插打套管插打套管鉆孔作業(yè)鉆孔作業(yè)成孔成孔高壓風(fēng)清孔高壓風(fēng)清孔裝藥裝藥拔套管拔套管起爆網(wǎng)路連接起爆網(wǎng)路連接撤離鉆孔平臺撤離鉆孔平臺人員撤離并發(fā)布安全警戒信號人員撤離并發(fā)布安全警戒信號通電爆破通電爆破下一排炮循環(huán)下一排炮循環(huán)爆破完成爆破完成長壁挖掘機試抓碴長壁挖掘機試抓碴長壁挖掘機圍堰內(nèi)抓碴長壁挖掘機圍堰內(nèi)抓碴圍堰下沉圍堰下沉（1）鉆孔作業(yè)平臺：采用駁船作為鉆孔作業(yè)平臺，XJ-100型地質(zhì)鉆機就位于工作平臺上進(jìn)行鉆孔。（2）鉆孔：先下套管到硬基巖上（通過淤泥、覆蓋層進(jìn)入基巖），然后用直徑較小的接桿鑿巖鉆機在套管內(nèi)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。（3）清孔：為了保證爆破效果，必須用高壓風(fēng)進(jìn)行清孔，防止泥砂回流填塞炮孔。（4）裝藥：由于水下施工，采用防水炸藥（乳化炸藥）。裝藥時，可在打好炮孔后拔出鉆桿時，通過套管往孔內(nèi)插入一根塑料軟管，然后拔出套管，塑料軟管將炮孔連接到水面上，在適當(dāng)?shù)臅r候通過套管進(jìn)行裝藥。（5）起爆：每個炮孔裝入至少兩發(fā)雷管，根據(jù)起爆順序和分段起爆方式連接起爆網(wǎng)路。（6）檢查：起爆后應(yīng)對炮孔檢查，確定無盲炮后方可進(jìn)行清碴工作。（7）清碴：水下爆破的清碴主要采用挖泥船（抓斗挖泥船），利用長臂挖掘機進(jìn)行抓碴清基，必要時可以由水下潛水員進(jìn)行人工配合。4.3施工工期安排：原則安排：主橋28#墩圍堰下沉到位后，27#墩必須爆破完成（如可能清碴到設(shè)計標(biāo)高，然后下27#墩鋼圍堰，27#墩圍堰就位后，26#墩爆破完成。具體見施工工期安排：（附后）5水下爆破施工5.1施工準(zhǔn)備：施工準(zhǔn)備工作包括爆破施工手續(xù)的辦理、設(shè)備的進(jìn)場和鉆孔作業(yè)平臺的拼裝、就位。爆破施工有著其特殊性，施工前必須在公安部門進(jìn)行備案和辦理相關(guān)手續(xù)方可進(jìn)行爆破作業(yè)；進(jìn)場設(shè)備見下表：序號名稱數(shù)量型號備注1清碴平臺1300T鐵駁2長臂挖掘機1CTA325配18m長臂3鉆孔平臺12組2M×6M4偏心跟管掘進(jìn)鉆鉆機1YC-60（1100m套管）視情況增加5空壓機19M36吸泥泵16寸口徑7錨機43T定位平臺5.2爆破裝藥量計算（以26#墩為例）：a、臺階高度：河床面標(biāo)高：++981..15m承臺底標(biāo)高：++977..68m封底混凝土底面面標(biāo)高：+9766.88mm為著床超爆底標(biāo)標(biāo)高：+9855.88mm（L0）超鉆深度：++974..88m鉆孔深度：+9981.115-（+9744.88）=6.33mb、裝藥量計算：：（1）單耗計算：qq=q1++q2+qq3+q44其中q1取1.1kg//m3；q2=00.01**H0；q3=00.02hh3（h3為覆蓋層層厚度m）；q4=00.03HH。根據(jù)巖石堅固系系數(shù)：f=6，查表可可知q1=00.5，則水下下爆破取值值為1.0，同時水水下垂直孔孔q1=11.1。q2=0.011*H0==0.011*2.55=0.0025；q3=00.02**h3=00.02**2.0==0.044；q4=00.03**H=0..03*44.3=00.1299則單位耗藥量：：q=q11+q2++q3+qq4=1..1+0..025++0.044+0.1129=11.2944kg//m3單位耗藥量取值值：q=11.2944kg//m3（2）考慮水深的影影響，單孔孔裝藥量可可按下式計計算：Q=KwaH（1.455+0.445e-00.33（H0/w））其中：w為最小小抵抗線（m）；a為孔間距距（m）；H為孔深（m）；H0為水深（m）；K為巖石單位耗藥藥量（kg/mm3），取0.722kg//m3。（陸地地松動爆破破取值），因因在水下爆爆破，則K=q==1.2994kgg/m3單孔裝藥量：QQ=KwaaH（1.455+0.445e-00.33（H0/w））=1.2294*11.8*11.2*55.3*（1.455+0.445e（-0.333*2..5/1..8））=442.7㎏5.3裝藥結(jié)構(gòu)構(gòu)與網(wǎng)路連連接：根據(jù)施工組織（采采用雙向起起爆網(wǎng)路等等）要求，需需要爆破器器材數(shù)量（針針對26#、27#墩）如下下表：序號名稱數(shù)量型號備注1乳化炸藥6.83T9cm×40ccm特制炸藥2電雷管100紙殼引爆雷管3非電導(dǎo)爆管雷管管501段+100m1001段+15m孔外連接8003段+15m炮孔內(nèi)4起爆器材1＞10v起爆裝置5電線100m起爆網(wǎng)路采用雙雙向起爆網(wǎng)網(wǎng)路，連接接方式采用用族聯(lián)——串聯(lián)——族聯(lián)——串聯(lián)的方方式，用紙紙殼電雷管管引爆。5.4清碴在一個墩爆破全全部完成后后，利用長長臂挖掘機機水下試抓抓碴，對水水下巖碴進(jìn)進(jìn)行置換，同同時查看抓抓碴效果，即即比較清碴碴與回淤速速度的大小小。如果回回淤速度較較慢，則采采取提前清清碴的方案案，即在鋼鋼圍堰下沉沉前，進(jìn)行行清碴，清清到設(shè)計標(biāo)標(biāo)高后，開開始圍堰下下沉；如果果回淤的速速度快，則則只能采取取在圍堰下下沉到基巖巖后邊抓碴碴邊下沉的的方案進(jìn)行行清碴和圍圍堰的下沉沉。5.5水下巖坎坎（殘余孤孤石）的處處理水下爆破施工由由于其特殊殊性，施工工難度較大大。雖然，爆爆破設(shè)計考考慮了超爆爆和超鉆及及適當(dāng)加大大裝藥量等等措施來控控制剩余巖巖坎或孤石石的存在，但但施工中少少量大塊孤孤石仍有存存在的可能能性。當(dāng)遇遇到這種情情況時采取取水下裸露露藥包爆破破進(jìn)行單獨獨處理，由由潛水員下下水摸清巖巖坎或孤石石的存在位位置和大小小，然后，將將設(shè)計好的的藥爆貼于于巖石表面面，聯(lián)線進(jìn)進(jìn)行爆除。6水下爆破安全防防護(hù)6.1爆破安安全組織結(jié)結(jié)構(gòu)：安全總指揮安全總指揮安全警戒員爆破員技術(shù)員鉆爆隊管理員6.2水下爆破破安全防護(hù)護(hù)：（1）水下爆破飛石石：在水深深2~4m時，飛石石安全距離離可選為100~~200mm。在爆破破期間，非非爆破人員員，一律不不得進(jìn)入爆爆破施工警警戒區(qū)域（100M圍域）；；水中1000米范圍內(nèi)內(nèi)不得有人人在河中游游泳；水中中2000米范圍內(nèi)內(nèi)不得有人人進(jìn)行潛水水作業(yè)。（2）為加強XX水水生動物（如如魚類），防防止水中沖沖擊波的危危害，可采采用“氣泡帷幕”方式進(jìn)行行防護(hù)。在在鋼圍堰周周圍，被保保護(hù)的目標(biāo)標(biāo)前的水底底處設(shè)置有有兩排氣孔孔的鋼管和和壓縮空氣氣的發(fā)射裝裝置。在爆爆破前往發(fā)發(fā)射裝置輸輸入壓縮空空氣后，氣氣泡就從鋼鋼管的兩側(cè)側(cè)氣孔中連連續(xù)不斷的的發(fā)射出細(xì)細(xì)小的氣泡泡，眾多的的氣泡從水水底往水面面方向移動動，形成一一道氣泡“帷幕”，以減弱弱水中沖擊擊波對保護(hù)護(hù)目標(biāo)的破破壞。（3）水中地震波：：可用薩道道夫振動速速度公式v=k（Q1/33/R）α校核地震震情況。6.3爆破器材材的安全運運輸：（1）由爆破專業(yè)人人員專車負(fù)負(fù)責(zé)爆破器器材領(lǐng)取、運運輸，作到到使用數(shù)目目明確，剩剩余器材及及時返還。（2）爆破器材領(lǐng)用用手續(xù)要齊齊全，運輸輸炸藥和雷雷管的車輛輛應(yīng)分開，不不得在同一一車上運輸輸雷管和炸炸藥。（3）爆破器材的發(fā)發(fā)放應(yīng)有詳詳細(xì)的記錄錄，做到隨隨領(lǐng)隨用。7結(jié)論7.1對于于嵌入基巖巖的鋼圍堰堰下沉，為為縮短工期期，加快施施工進(jìn)度，采采用水下爆爆破施工方方案是切實實可