市政道路工程大型現澆混凝土雨水箱涵成槽工藝研究

郝春慶

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島066000）

1 工程概況

G324 線塘步嶺至玉柴工業園公路工程為兼具高速和市政標準的市政道路工程，順線路走向在兩側輔道位置各設置一條單孔現澆鋼筋混凝土雨水箱涵，長度共計4 316m。箱涵頂板、底板和側墻均厚300mm，內孔尺寸有1 800mm×1 500mm、1 600mm×1 600mm、1 800mm×1 800mm、4 000mm×3 500mm、3 500mm×3 000mm、2 000mm×1 800mm、3 000mm×3 000mm、2 500mm×2 200mm（寬×高）等多種形式，其中，2 500mm×2 200mm 為主要結構形式，現場里程樁號為：EK8+020～EK8+715、WK8+020～WK8+715，本文主要以此種箱涵為例進行成槽方法論述。

2 施工工藝

2.1 施工方案

雨水箱涵的基槽位置巖石頂面起伏較大，高差1.3～3.7m，巖層上部覆蓋一層粉質黏土，巖石底部成面狀分布、根基牢固，巖層石筍林立，溶洞率高，巖石抗壓強度達到80MPa。由于巖石強度高，僅使用液壓破碎錘直接破碎巖石效率極低，不僅無法滿足施工進度要求，也會造成成本的極大浪費；若使用純爆破成槽，溶洞、石筍又會極大地減弱爆破效果，且工程處于城市邊緣無法采用大藥量進行爆破。鑒于施工特點和不同工藝的施工效果，該工程采用小藥量松動爆破加破碎錘破碎的工藝進行雨水箱涵成槽，即采用松動爆破先將巖石爆破成活動大塊體，再使用液壓破碎錘進行二次破碎，既滿足施工進展需要，又極大節約施工成本。

2.2 施工工藝及設備選型

雨水箱涵基槽有規則形狀要求，巖層爆破深度在1～3m，因此選擇淺孔臺階爆破方式施工。考慮到施工效率及爆破質量，采取空壓機+潛孔鉆機進行機械鉆孔，具體需要的施工設備有中、高風壓空壓機3 臺、KQD8 潛孔鉆機3 臺、GT190 液壓破碎錘2 臺等。

2.3 爆破工藝參數確定

根據現場情況及地形特點，爆破孔徑確定為φ42mm，采用淺孔臺階式松動微差控制爆破，其個別飛石可控范圍大，空氣沖擊波泄露少，爆破振動小，適用于本工程。

2.3.1 淺孔臺階式松動爆破參數設計

各爆破參數設計具體為：

1）單位炸藥消耗量q。淺孔爆破相對于深孔爆破需適當加大炸藥單耗，本工程初步按照0.3kg/m3進行設計。在孔網參數不變的情況下，若巖石硬時取稍大單耗。

2）炮孔直徑d。炮孔直徑取42mm。

3）底盤抵抗線Wd。適宜抵抗線的選擇可參考經驗公式Wd=（0.5～0.9）Ht（Ht為階梯高度）計算，一般取0.5Ht，同時宜≤30d【1】。

4）鉆孔深度L。按照潛孔鉆機鉆進效率和便于挖掘機挖裝、運輸渣石，根據不同位置的地質情況，實際鉆孔深度L依據不同巖石強度來選擇。

5）炮孔間距a和炮孔排距b。炮孔間距a=（0.8～1.5）Wd，炮孔排距b=（0.8～1.2）a。

6）單孔裝藥量Q。單排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的裝藥量Q=qabL。

由于淺孔爆破鉆孔孔徑、孔間距較小，所以布孔比較方便，采用梅花型布孔，垂直鉆孔。

2.3.2 工藝試驗確定

以EK8+020～EK8+120 雨水箱涵基槽爆破進行試爆，其中，巖層厚度涉及2m、3m，經過試爆，對單位炸藥消耗量q、間距a、排距b取值進行微調，巖層厚度在1m 以內時調小炮孔間距、適當減少藥量，可有效降低飛濺；巖層厚度在3m 及以上時增加單位炸藥消耗量，由0.3kg/m3調整至0.4kg/m3，以便更好地對巖層松動、破碎。最終得到修正后的淺孔爆破計算見表1。

3 施工工藝

3.1 清表

為確保潛孔鉆機進場后順利施工，施工前對爆破區域進行表層土方清理，由于巖石區域石筍林立且標高不統一，給表層土方清理造成極大困難，施工時既要保證盡量清理多余土方，又要確保場地盡量平整。鑒于此種情況，采用推土機和挖掘機配合進行表層土方清理，確保潛孔鉆機可以順利進入施工場地進行鉆孔施工。

表1 修正后的淺孔爆破參數計算表

3.2 爆破

3.2.1 現場布孔及鉆孔施工

采用梅花形狀布置，間距按照表1 中計算結果布設。施工前由測量人員對鉆孔位置進行施放，施工人員采用竹竿扎紅色布條進行孔位標識，潛孔鉆機依據標識施鉆，鉆孔完成后在孔內放置DN40mm 塑料PVC 套管內襯，防止塌孔。一個施工段鉆孔完成后采用袋裝砂進行PVC 管口封堵，防止孔內進入雜物堵塞鉆孔。

3.2.2 爆破器材與起爆網絡

1）爆破器材的選擇：炸藥為二號巖石乳化炸藥，雷管為電子數碼雷管。

2）裝藥結構：為了便于操作及保證裝藥質量，采用連續裝藥結構。

3）起爆網絡：每9 組為一個起爆段落，每組2 個炮孔；每組之間延遲25ms。在保證爆破效果的同時控制爆破飛石及爆破震動的影響，單組最大藥量5.5kg，一次最大起爆藥量49.5kg。

3.2.3 裝藥前的準備

裝藥前首先對炮眼進行檢查驗收，測量炮眼位置、深度符合要求后進行裝藥施工。

3.2.4 裝藥

裝藥嚴格按照表1 中計算所得藥量分裝。

3.2.5 堵塞

堵塞時將炮泥送入炮眼后用炮棍適當加壓搗實，保證堵塞長度且中間無間隔。

3.2.6 防護

采用2 層厚8～10cm 的橡膠板編織而成的覆蓋層對炮孔進行加壓覆蓋，防止碎石飛濺。

3.2.7 起爆及警戒

起爆站設在距爆破點＞100m 的安全地點，從炸藥進場開始布置人員現場進行警戒看護，300m 警戒范圍內的人員、設備在爆破前20min 全部撤離，在通往爆區的各個道口設置警戒崗，各警戒崗派2 名人員負責警戒。

3.3 開挖土方

為保證石方的二次破碎和開挖，基槽爆破后采用挖掘機對石方以上的土方進行二次清理。施工時由挖掘機清理土方，清理出的土方由槽頂的挖掘機裝至自卸汽車運輸到指定區域。

3.4 二次破碎石方

基槽土方清理后石方裸露，采用GT190 和GT165 型液壓破碎錘配合進行直徑＞50cm 石塊的破碎工作。施工時操作手操作GT190 型液壓破碎錘擺布石塊，對＞50cm 的塊石進行破碎，破碎完成一處向前推進進行下一處的施工，GT165 型液壓破碎錘在GT190 型液壓破碎錘的后方，對破碎的石方再次翻找處理，確保爆破的石方全部破碎至50cm 以下，以保證基槽開挖一次成型。

3.5 開挖運輸棄方

基槽石方經爆破和液壓破碎錘破碎后采用挖掘機進行開挖、裝車。由于基槽深度大，開挖時采用2 臺挖掘機接力的方式施工，在基槽深度一半位置設立操作平臺，基槽內的挖掘機開挖的石方放置到操作平臺上，再由另一臺挖掘機倒運塊石至基槽頂部，基槽頂部配備1 臺挖掘機裝車，通過接力開挖及裝車設備的配合，保證基槽開挖的施工效率和施工效果。

3.6 基槽驗收

清理完成后，對基槽進行斷面尺寸及底標高的驗收工作，對于基槽寬度、標高不足部分，及時采用液壓破碎錘進行破碎修正【2】，驗收合格后進行下道工序施工。

4 施工效果

4.1 功效分析

本文所介紹段落長度1 390m，基槽開挖共計用時35d，其中施工準備3d，正式施工時間32d，開挖石方量27 221m3，則石方開挖施工總效率為778m3/d，施工效率高，滿足工期要求。

現場采用3 臺潛孔鉆機，每天可鉆孔段落長度45m。箱涵基槽開挖頂面按照4 排孔布設，炮孔排距1.5m，間距1.2m，每天工作10h，1 臺潛孔鉆機可施工45m÷3 臺÷1.2m×4 孔÷10h=5孔/h，巖層厚度按照3m 計算，每臺潛孔鉆機在平面中平均施工效率為5 孔/h×3m/孔=15m/h。

4.2 爆破效果及成槽質量

經施工驗證，雨水箱涵基槽巖石爆破效果較好，淺孔爆破既能對巖石產生松動效果，又能對大塊巖石進行“肢解”，分裂成塊徑在1～2m 的塊石便于進行二次破碎。

經過液壓破碎錘二次破碎及修整后的雨水箱涵基槽，線形較好，基槽深度、輪廓均能滿足設計要求，表觀質量良好。

5 結語

綜上所述，本文通過總結G324 線塘步嶺至玉柴工業園公路工程中雨水箱涵施工成槽工藝，很好地解決了在復雜的巖石地基中大方量基槽開挖的難題，在實際施工中取得了較好的效果，對類似的工程有較大的借鑒意義。