城市污水管爆破施工技術(shù)分析

羅琰

（四川攀峰路橋建設(shè)集團有限公司，四川成都 610023）

0 引言

近年來我國城市化進程在不斷推進，很多城市原有的污水管網(wǎng)已經(jīng)無法滿足實際使用需要，急需對其進行升級改造[1]。在對污水管網(wǎng)進行升級改造施工時會涉及新舊管道之間的碰管問題[2]。在該位置進行施工時為盡可能減少碰管施工對原污水管道造成的不利影響，通常采用的是爆破施工技術(shù)[3]。本文以某城市開展的污水管網(wǎng)升級改造項目為例，對爆破施工技術(shù)方案及過程進行了系統(tǒng)全面的闡述。

1 工程概況

某城市擬對污水管網(wǎng)進行升級改造，本次項目改造主要涉及4 處碰管處，這4 個碰管處原先的污水管道全部使用鋼筋混凝土管，其型號分別為 D2000、D2200、D900 和 D1200。其中 D2000 和D2200 型鋼筋混凝土管的長度為2m，屬于平口管，管道的基礎(chǔ)斷面形狀為180°滿包混凝土。D900 和D1200 型鋼筋混凝土管的長度均為2.5m，屬于承插管，這種類型管道的基礎(chǔ)斷面形狀為180°砂石基礎(chǔ)。為了盡可能降低管道施工過程對原污水管道造成的不利影響，上述的4 處碰管處需要同時打圍和爆破施工。這對城市污水管爆破施工技術(shù)提出了相對較高的要求。

正式施工前對施工現(xiàn)場進行了實際測量，發(fā)現(xiàn)井底與地面之間的距離為8.3m，管道頂部與地面之間的距離為6.1m，井內(nèi)水面與地面之間的距離為3.1m。同時還對井水水位的變化情況進行了連續(xù)三天的觀察，發(fā)現(xiàn)水位變化范圍在±0.9m?；谝陨蠈嶋H測量結(jié)果并結(jié)合相關(guān)實踐檢驗，最終將4 處碰管井鋼制水工閘門的高度設(shè)置為7.8m。

2 切割爆破方案

新建的污水管道與原有污水管道需要碰管且要求碰管施工過程中，不能出現(xiàn)斷流的問題。基于以上實際情況并結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，擬對原有污水管道實施切割爆破的碰管施工方法，需要在污水流量相對較少的時間段開展施工工作。

2.1 工程特點及要求

工程特點：整個施工過程都在污水井內(nèi)完成，場地受到限制；污水管中有長度為6.3m 的水頭，在很大程度上提升了施工難度；一旦實施切割起爆，污水必然會在極短時間內(nèi)將整個污水井填滿；切割爆破必須一次性完成，確保污水能夠順利排走；要求對爆破技術(shù)參數(shù)進行嚴格計算和控制，確保達到理想的效果。

工程要求：碰管處1、2 和4 需要切割爆破的鋼筋混凝土污水管道為兩節(jié)，碰管處3 需要切割爆破的鋼筋混凝土污水管道為一節(jié)；將具體的切割爆破點設(shè)置在兩根管道對接的縫隙位置；要求切割爆破一次性完成徹底，且將爆破后中間管道利用專業(yè)工具移至地面；對于不需要切割爆破的污水管道以及其他設(shè)施需要采取措施對其進行保護，同時開展切割爆破和吊裝工作。

2.2 切割爆破方法的選擇

已有的實踐經(jīng)驗表明，進行切割爆破時，通過專用切割索進行施工能夠取得良好的應(yīng)用效果。對于本施工項目而言，具體要求如下：①處在兩側(cè)和上部區(qū)域的管道，可以通過垂直于管面的鉆孔爆破方法實時切割。選擇此種爆破切割方法時，首先要將管道外部區(qū)域包裹的混凝土進行徹底剔除；②處在下部區(qū)域的管道，有兩種切割方式可供選擇：a.通過索狀切割索實施切割；b.充分利用管道的特殊結(jié)構(gòu)實施切割，對于本工程項目主要是利用管道下部區(qū)域的混凝土支座實施鉆孔爆破切割。

2.3 爆破點基坑開挖與支護開挖

由于城市污水管網(wǎng)非常復(fù)雜，施工區(qū)域會存在路面、建筑物等情況。為避免整個施工過程對路面行車以及附近建筑物造成不利影響，項目施工時不得通過大開槽的施工模式，而應(yīng)該采用人工方式進行開挖，然后利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對基坑進行支護。

2.4 舊污水管支撐

原有污水管道底部與爆破井底之間的距離至少60cm，為避免開挖過程對原有污水管道造成影響，在開挖過程中需要采取必要的措施對原有污水管道進行保護支撐。本項目主要利用C40 混凝土澆筑直墩的方式對管道實施保護，具體施工過程與要求有：

（1）當基坑開挖到與原污水管底部距離為20cm 時停止施工，找到接頭具體位置。以接縫為對稱面向兩側(cè)分別挖出40cm，則總寬度為80cm，深度和長度均為100cm 的溝槽。需要說明的是，如果是D900 和D1200 鋼筋混凝土管，則向每側(cè)各挖出30cm，總寬度為60cm 即可。然后向溝槽內(nèi)部澆筑C40 混凝土，相鄰支墩中間的土層不得開挖。

（2）當澆筑的混凝土支墩強度達到設(shè)計值的70%左右時，可以通過人工的方式將混凝土管接頭部位的滿包混凝土進行剔除。同時以管道中心為對稱面，向兩側(cè)各挖出40cm，總寬度為80cm，長度和深度均為100cm 的溝槽。需要說明的是，如果是D900 和D1200 鋼筋混凝土管，則向每側(cè)各挖出30cm，總寬度為60cm 即可。用16 號鋼絲制作成的鋼筋網(wǎng)將管道兜住，然后向溝槽內(nèi)部澆筑C40 混凝土。

（3）最后通過人工的方式將管道接頭部位的支墩混凝土和滿包混凝土全部拆除。

2.5 爆破設(shè)計

（1）上部和兩側(cè)面鉆孔爆破設(shè)計。鉆孔爆破設(shè)計時涉及的一些參數(shù)主要有：管道壁厚為20～22cm，鉆孔直徑和深度分別為36～38mm 和12～15cm，炮孔孔距和排距分別為 15～20cm 和15cm，炮孔設(shè)置2～3 排，本次爆破雖然采取得是鉆孔爆破，但是炸藥其實處于裸露狀態(tài)，因此需要適當增加炸藥單耗，最終將炸藥單耗取為5kg/m3。爆破時需要將第1 排炮孔設(shè)置在與管道端部距離12cm 左右的位置，其他炮孔按照排距進行設(shè)置。結(jié)合相關(guān)理論知識并考慮實際情況，最終計算得到的單孔藥量為20g。完成爆破工作后，位于切割線兩側(cè)寬度分別為10cm 左右的混凝土管，在炸藥爆破力作用下被完全震碎，同時混凝土與鋼筋被完全分離。通過這樣的方式可以將廢棄管道和將要保留的管道有效分離，然后利用專業(yè)工具將廢棄混凝土管道運輸至地面。

（2）下部區(qū)域鉆孔爆破設(shè)計。混凝土管的壁厚同樣為20～22cm，混凝土內(nèi)部包含有直徑為5mm 的冷拔鋼絲，根據(jù)相關(guān)實踐經(jīng)驗，如果采用普通的切割索，對于混凝土內(nèi)部包含的冷拔鋼絲很難被徹底切斷。雖然可以通過加大藥量的方法將其全部切斷，但可能會造成較大的沖擊。基于此，對于下部區(qū)域采用平行鉆孔爆破方法，利用該種爆破方法能夠在使用較少藥量的前提下順利實現(xiàn)爆破切割。

鉆孔孔徑大小為36～38mm，孔深度視具體情況而定，炮孔排距以及具體排數(shù)分別為15cm 和2～3 排，結(jié)合實際情況將炸藥單耗設(shè)置在0.8～1kg/m3范圍內(nèi)。結(jié)合相關(guān)理論計算公式并考慮現(xiàn)場實際情況，平行孔總藥量計算結(jié)果為200g。

（3）炮孔堵塞。對于平行孔按照常規(guī)方法對其實施堵塞即可，而對于垂直孔則很難對其進行完全堵塞，此時可以在炮孔上面涂抹半濕的粘土。

（4）雷管段別及連網(wǎng)。平行孔、垂直孔和連網(wǎng)分別用Ms5、Ms3 和 Ms1 段裝藥。

3 爆破施工方案

3.1 前期準備

在正式實施爆破切割工作前需要做好相關(guān)準備工作，主要包含以下幾個方面：①為確保整個施工作業(yè)過程的便捷性，需要將井內(nèi)積累的水分徹底抽干，同時將井內(nèi)的垃圾清理干凈；②需要將鋼筋混凝土污水管道外側(cè)包裹的混凝土、支座混凝土等通過人工方式進行拆除，可以輔助使用風(fēng)鎬以提升作業(yè)效率；③一般情況下利用電錘實施鉆孔即可，如果發(fā)現(xiàn)電錘鉆孔作業(yè)效率不滿足要求時，可以利用輕型風(fēng)鉆轉(zhuǎn)出5～6cm 深后，用電錘鉆到理想的深度，完成鉆孔工作后需要對所有的孔進行全面檢查。

3.2 吊裝和起爆準備

完成爆破工作后需要馬上將廢棄管道利用起吊工具運輸至地面。因此在正式爆破之前，首先需要利用鋼絲繩和各種卡具將管道固定好并兜住，這樣在完成爆破工作后能夠在第一時間將廢棄管道運輸至地面。本項目中使用的吊裝工具為QY160T 型汽車吊。

按照爆破方案將對應(yīng)的炸藥進行安裝、防護并連網(wǎng)，正式爆破前還需要對各個孔內(nèi)的炸藥情況進行仔細檢查，確保無誤。

3.3 切割爆破

以上準備工作全部完成后就可以清場并警戒，在規(guī)定的時間將炸藥起爆，然后立即將廢棄管道利用汽車吊吊至地面，整個爆破切割過程全部結(jié)束。

3.4 閘槽沉渣清理和閘門吊裝

廢棄管道吊走后需要馬上在廢棄管道的位置安裝鋼制水工閘門，要求閘門的高度高出當前階段水面高度0.5m 以上，結(jié)合實際情況將4 個碰管處的閘門寬度分別設(shè)置為4m、3.2m、3.2m 和4.3m。在吊裝閘門前首先需要對閘槽內(nèi)部的雜物、沉渣等進行徹底清理，保證施工區(qū)域的干凈整潔。徹底清潔干凈后需要在4 個位置同時進行吊裝施工，因此需要準備4 臺40t 的吊車，在人工操作下完成整個吊裝過程。

3.5 廢棄管道封堵施工

首先把需要廢除的管道附近所有的檢查井井蓋打開，將內(nèi)部的污水全部抽出并向井內(nèi)通風(fēng)，確保安全的情況下派人修筑50cm 厚磚堵頭，最后向廢棄的管道內(nèi)部以及閘門背后澆筑C40早強混凝土，初步統(tǒng)計本工程項目需要澆筑的混凝土體積為300m3。

4 結(jié)束語

針對城市污水管網(wǎng)進行升級改造時，新管道與原污水管道碰管時，為了降低施工過程對原污水管道造成的不良影響，通常需要采用爆破施工的方法。本文以某城市開展的污水管網(wǎng)升級改造項目為例，針對4 處碰管位置的切割爆破施工方案及過程進行了詳細介紹與分析。對于積累城市污水管道爆破切割施工技術(shù)水平，為其他類似工程項目提供經(jīng)驗借鑒具有重要的實踐意義。