閩江特大橋深水基礎(chǔ)水下基坑控制爆破施工技術(shù)

鮮云兵

（中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 212151）

1 工程概況

南龍鐵路閩江特大橋位于福建省南平市延平區(qū)境內(nèi)，橋梁長度1066.41m，橋梁跨越峰福鐵路及閩江Ⅳ級航道。其中17#、18#主墩水下基礎(chǔ)尺寸為30.25m×19.75m，水深15m～20m，基礎(chǔ)埋置于閩江河床巖層下7m～10m，需進(jìn)行巖質(zhì)基礎(chǔ)水下基坑開挖，開挖坑底平面尺寸為39.75m×29.25m，邊坡坡率1：0.5，水下爆破總方量為2.2萬方。基坑爆破開挖距離峰福鐵路最近距離159m。

2 施工方案

2.1 總體施工方案

橋墩基坑水下爆破采用平臺作業(yè)船鉆孔，每艘作業(yè)船上配兩臺高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)，孔徑為138mm，分片分層爆破，一次分片爆破面積不大于50m2，每次爆破深度不大于3.5m，分2～3次爆至設(shè)計標(biāo)高，先從橋墩中間開始按排鉆孔爆破，然后向兩側(cè)放坡方向推進(jìn)。每層爆破完成后進(jìn)行清碴，清碴平臺兩艘，錨艇四艘，每臺清碴平臺配一臺長臂挖機(jī)（臂長25m），清渣后再進(jìn)行下一次鉆孔爆破施工，循環(huán)直至基坑清碴完成至設(shè)計標(biāo)高。邊坡處根據(jù)邊坡底高程鉆孔至邊坡線處，鉆孔角度為垂直孔，邊坡坡度為1：0.5，施工至邊坡時，按放坡要求每排間隔改為50cm，以保證邊坡的平順度。

2.2 施工測量控制

1）平面控制，施工區(qū)平面控制網(wǎng)點布設(shè)必須滿足《水運(yùn)工程測量規(guī)范》 （JTJ203—2001） 及相關(guān)技術(shù)文件要求。①施工基線方向的允許誤差值±12秒；②施工基線長度的允許誤差值l／10000；2） 施工船舶定位，爆破作業(yè)船采用RTK—DGPS定位（精度：±3cm+1ppm）技術(shù)，在閩江岸上開闊地設(shè)立RTK—DGPS基準(zhǔn)站控制點，由RTK—DGPS定位系統(tǒng)把作業(yè)船上的鉆機(jī)孔位的平面位置顯示到電腦顯示窗口，定位時，移動錨具，使實測孔位與設(shè)計孔位點的平面偏差控制在0.2m以內(nèi)；3）高程控制，水下基坑爆破作業(yè)時，根據(jù)實時水位數(shù)據(jù)對作業(yè)船上的RTK儀器進(jìn)行水位校正，以便能夠正確控制鉆孔的深度。作業(yè)船進(jìn)行施工時，直接能從電腦上觀測得到實際水位高程。

2.3 工程設(shè)備

本工程處于閩江上游，采用當(dāng)?shù)刈饨璐弧⒑附悠囱b成所需作業(yè)平臺，然后將鉆機(jī)、空壓機(jī)、拋錨設(shè)備、定位設(shè)備等由陸運(yùn)至施工地點。

爆破鉆孔：鉆孔機(jī)具安設(shè)在浮平臺上，同時裝有拋錨的錨機(jī)6臺，首尾兩具中錨，錨纜長

100～200m；兩側(cè)共四具邊錨，錨纜長80～150m。

石渣清理：爆破完畢后，采用定制的浮船作為載體搭載長臂挖掘機(jī)進(jìn)行爆渣開挖后運(yùn)輸船運(yùn)輸，清渣平臺如照片2。

爆破鉆孔、石碴清理浮平臺采用長30m，寬10m的方駁，拋設(shè)八字錨定位，錨纜長度不小于50m。

2.4 爆破設(shè)計

1）爆破器材的選取，水下爆破采用防水性能好的高能乳化炸藥，藥卷用塑料袋包裝，藥卷直徑為中110mm，每條藥卷長度50cm，重量約為4kg，炸藥的爆力為320ml，用8#銅殼電雷管作為擊發(fā)元件、非電導(dǎo)爆管為傳爆元件，非電雷管為起爆元件引爆藥包。

2）鉆孔布置示意圖

3） 單孔藥量計算，炮孔裝藥量經(jīng)驗公式為Q=q×a×b×H式中：Q—炮孔裝藥量，kg；

q—炸藥單耗，kg/m3；

a、b、H—孔距、排距、孔深，m；

①單位耗藥量（q）

水下鉆孔爆破單位炸藥消耗量按巖石堅硬程度取值：一般軟巖或風(fēng)化巖，取1.72 kg/m3；中等硬度巖，取2.09 kg/m3；堅硬巖石取2.47kg/m3。本工程取2.47 kg/m3。

上述爆破參數(shù)W、a、b、q根據(jù)經(jīng)驗選取，最終參數(shù)經(jīng)試爆確定。

圖2 基坑爆破孔位斷面圖

說明：

1）a--孔距，b--排距，H--高度，h～超深；

2）圖示為梅花形布孔方式；

3）根據(jù)現(xiàn)有施工船舶的性能及施工經(jīng)驗，確定以下參數(shù)：

鉆孔孔距：a=1.5m

鉆孔排距：b=2.0m

鉆孔直徑：D=138mm

藥卷直徑：d=110mm

巖層厚度：H=3～3.5m（單次）

鉆孔超深：h=1.5～2.0m

實際孔深=巖層厚度+2.0m

②單孔標(biāo)準(zhǔn)裝藥量（Q）

單孔藥量（與爆破巖層厚度有關(guān)，以巖層厚3.5m為例）：

③ 堵塞段 （h0）

h0=w=1.5m，計劃堵塞1.5m，采用碎石或粗砂進(jìn)行堵塞。

2.5 布孔、鉆孔

采用梅花形布孔，起爆時采用微差起爆的順序，利用其空中碰撞達(dá)到塊度均勻的效果。采用高風(fēng)壓鉆機(jī)鉆孔，孔徑138mm，一次鉆孔到設(shè)計底高程（加超鉆深度）。鉆孔完成后施工人員通過測深繩放入轉(zhuǎn)機(jī)套管內(nèi)檢查孔深是否到位。孔位、孔深、角度符合爆破設(shè)計的要求，誤差在允許的范圍內(nèi)，鉆孔精度的控制具體如下：

①鉆孔位精度，鉆孔作業(yè)應(yīng)盡可能地按爆破設(shè)計的炮孔間距和排距鉆孔，為了保證爆破效果，鉆孔孔位誤差為±10cm，對于一些不能按設(shè)計鉆孔的炮位，應(yīng)適當(dāng)?shù)厍昂笞笥乙苿樱荒茌p易地取消炮孔。

②鉆孔角度的精度，為了控制爆破飛石，在鉆孔作業(yè)時，特別是同一排炮孔，傾斜角度的誤差不大于±5度。

③鉆孔深度的精度，嚴(yán)格控制鉆孔深度，一般誤差不大于±30cm。對于個別的堵孔、卡孔現(xiàn)象，用炮棍搗通或用高壓風(fēng)管吹通，否則，應(yīng)重新補(bǔ)孔。

2.6 裝藥與堵塞

使用合適炮棍進(jìn)行裝藥，在裝藥過程中引導(dǎo)炸藥保證順利裝藥和堵塞長度。起爆雷管必須按設(shè)計要求放入孔內(nèi)，并在周圍用炸藥將空隙填滿，同時將雷管的導(dǎo)線引至孔口保護(hù)好。裝藥完畢后，藥室中間采用空氣間隔堵塞，孔口采用細(xì)沙料充填。

2.7 起爆網(wǎng)路聯(lián)接

爆破采用非電毫秒差導(dǎo)爆管雷管及導(dǎo)爆索，起爆網(wǎng)路采用非電導(dǎo)爆網(wǎng)路，具有起爆網(wǎng)絡(luò)抗擾性強(qiáng)、安全性好、起爆可靠、起爆數(shù)量不受限制、使用方便等特點。

1）網(wǎng)路聯(lián)結(jié)形式，采用非電毫秒差導(dǎo)爆雷管的空內(nèi)延時起爆網(wǎng)路。每孔裝入兩發(fā)毫秒差導(dǎo)爆管雷管，孔內(nèi)導(dǎo)爆索聯(lián)接各個藥卷，以確保爆破的可靠性。

2）延期形式，孔內(nèi)采用毫秒差導(dǎo)爆管（小于500毫秒）雷管延期起爆，以降低每段齊爆的藥量，充分達(dá)到延期和減震的目的。

3）爆破方式，孔外接導(dǎo)爆索聯(lián)接各個孔雷管的導(dǎo)爆管，最終采用非電起爆器引爆導(dǎo)爆索來引爆整個網(wǎng)路。

當(dāng)總藥量趨近一次最大起爆藥量時，檢查導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)路有無漏接和錯接，接點連接牢固，做好起爆前的準(zhǔn)備工作。

2.8 石渣清理

整片爆破完成后開始石渣清理，同樣采用GPS-RTK定位系統(tǒng)將平臺定位到開挖位置，由平板泊位上載有的長臂挖機(jī)清挖，從墩坑的邊坡處開始清挖，然后向另一側(cè)邊坡推進(jìn)。

石渣清理需分層進(jìn)行，每層的開挖深度70～100cm，若未達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，可由鉆爆船補(bǔ)爆后繼續(xù)清挖。

水下清碴施工的關(guān)鍵是清挖船的移船定位、浚深控制作業(yè)。山區(qū)河流的一個最主要特征是流速較大，因而施工船舶必須平行于水流方向作業(yè)，清挖船在施工中采用錨纜控制平面位置，在施工水域清挖船拋設(shè)主錨纜及八字錨纜，主錨纜用以控制船體上、下移位，八字錨纜（或橫錨纜）控制船體左、右移位，錨位必須設(shè)浮標(biāo)標(biāo)志。

3 質(zhì)量保證措施

3.1 測量定位質(zhì)量保證措施

1加強(qiáng)對施工水位的觀測，以保證施工浚深。鉆孔前采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位放樣，要求實際孔位與設(shè)計孔位偏差在±0.2m范圍之內(nèi)，準(zhǔn)確測量基巖頂面高程，以確保鉆孔深度達(dá)到設(shè)計要求，避免漏爆；2）在下、起鉆前都要實時察看水位，以確定下鉆深度，在施鉆過程中，水位每變化0.1m要修正一次下鉆深度，確保設(shè)計深度。鉆工通過下鉆控制孔深。鉆孔完畢，炮工用測深繩檢查孔深。

3.2 鉆爆施工質(zhì)量保證措施

1）鉆孔不宜分層，應(yīng)一次鉆深到位。鉆機(jī)船移位時不得越過已裝藥的炮孔，以免刮斷導(dǎo)爆管造成盲炮；2）控制鉆孔深度，并做好施工水位、爆破簽證記錄，填寫鉆機(jī)船施工記錄；3）必須嚴(yán)格按爆破設(shè)計控制裝藥量和起爆順序。

3.3 開挖質(zhì)量保證措施

1）加強(qiáng)施工平臺RTK儀器的校核、觀測，發(fā)現(xiàn)誤差及時調(diào)整；2）清挖船嚴(yán)格按照定位軟件設(shè)置的開挖線標(biāo)志施工，并經(jīng)常校核；3）清挖船施工時，根據(jù)水位、坡高、地質(zhì)、吃水、沖淤及實際挖深等情況調(diào)整抓斗下放深度。

4 結(jié)語

1）通過優(yōu)化爆破設(shè)計參數(shù)及試爆試驗，嚴(yán)格控制單次最大起爆量及總裝藥量，有效的控制了爆破對既有閩江通行航道及鄰近峰福鐵路既有線的影響；2）對于橋位處閩江水深、基坑體積大、巖石硬度高及巖面完整等實際情況，通過精確水下測量定位措施，合理設(shè)計了水上作業(yè)平臺。