橋墩基礎的水下控制爆破

余賢高,吳曉陽

(1.淳安華遠古建工程有限公司, 浙江淳安縣 311700;2.淳安地坤實業有限公司,浙江淳安縣 311700)

橋墩基礎的水下控制爆破

余賢高1,吳曉陽2

(1.淳安華遠古建工程有限公司, 浙江淳安縣 311700;2.淳安地坤實業有限公司,浙江淳安縣 311700)

與一般水下鉆孔爆破法施工相比,深水橋樁基礎采用水下裸露爆破法施工,相對可以降低施工難度、縮短施工工期。詳細介紹了淳安縣城中湖南路“兩隧一橋”橋墩基礎水下控制爆破的方案、藥量計量、施工步驟及爆破危害的防護措施,對類似工程的施工有一定借鑒作用。

橋墩基礎;下裸露爆破;施工方案;安全距離

1 工程概況

浙江省淳安千島湖經濟開發區發展總公司投資建設的“兩隧一橋”項目橋梁施工過程中,因大橋的1#樁基礎巖面屬于北面山體的延續體,巖面傾斜較大,達到45°以上,不利于機械夯樁施工。為保證大橋施工質量,加快大橋橋樁的施工進度,擬采用水下爆破方法對1#樁基礎巖面進行處理。

地質勘探表明,施工地段巖性以細砂巖為主,次為粉砂巖,中厚層狀為主。巖石的硬度系數f為6～8,較為破碎,利于爆破作業。

爆破區域周圍無民房及其他重要建筑物,爆破區域東側20m處為施工臨時浮橋,南側距離爆區100m左右處為橋墩施工區,西側為千島湖水域,北側為連續山坡地。總體爆破環境良好。

2 爆破施工方案

根據業主合同需要,本工程共需對6個鋼護筒(直徑2.7m)基礎和15個橋樁(直徑63cm)基礎進行部分爆破(見圖1),達到基礎相對平整,便于安放。由于總的爆破開挖量不大,如采用水下鉆孔爆破法施工,鉆孔偏位難以控制,施工難度大、工期長、施工準備復雜、施工成本高。經過對水下地形的勘查,采用水下裸露爆破法施工,相對可以降低施工難度,縮短施工工期。

3 藥量計算及藥包布置

水下爆破炸藥單耗與巖石性質、水深、巖石厚度以及巖石破碎塊度要求等有關。在總結有關常規水下鉆孔爆破和參照平坦地形裸露爆破的基礎上,采用如下公式計算水下傾斜裸露爆破的炸藥單耗:

圖1 樁基礎爆破平面示意

式中:Q——單藥包藥量,kg;

k——與介質性質、爆破方式有關的系數,k=70～120k/kg.m-3;

p——分層開挖厚度,m,p=0.5m;

h——被炸巖石頂部水深,m;

n——爆破作用指數。

n,f(n)與水深h的對應關系見表1。

表1 水深h和f(n)的對應關系

經計算,對于不同巖石產生破碎的最低藥量為Q=10kg,但應通過現場試驗確定。對f=6～8的中硬巖石,應取6～8kg。在本工程中,對于直徑2.7 m的鋼護筒基礎爆破單個藥包的重量暫定8kg;對于直徑63cm的樁基礎爆破單個藥包重量定為4 kg,在施工時通過爆破試驗進行調整。

對于直徑63cm的樁基礎布置一個藥包于傾斜面的中上部,對于直徑2.7m的鋼護筒基礎布置單排2個藥包,藥包間距為1m,藥包放置于傾斜面中上部。

4 爆破施工方案

(1)水下測量定位。通過全站儀精確定位需要爆破的樁基礎位置,在基礎兩端放置沙袋,直徑2.7 m的基礎在中間部位同一直線上放置3個沙袋,便于潛水員水下投放藥包時能準確定位。

(2)藥包制作。在陸地上將炸藥用塑料袋包扎好,放在編織袋中,藥包上方用小沙袋覆蓋,用細鐵絲將沙袋與藥包綁在一起,以不松散脫落為宜。每個藥包內插入兩發同段非電雷管,雷管的腳線長度保證能夠引至岸邊。為方便藥包在傾斜面上的穩定,在藥包上栓一根細繩,并拉到岸上固定。

(3)藥包投放。潛水員將藥包投放到設定的爆破位置,投放過程中,專人在岸邊牽引導爆管,防止導爆管拉斷、拉細。潛水員將藥包放好后,穩住不動,從岸上拉緊細繩,直到潛水員松手后藥包不滑動為止。

(4)連線爆破。將導爆管集中一起,用導爆管雷管反向連接起爆,導爆管的長度必須滿足安全規程的規定,同時能夠保證爆破員撤離到安全地點的時間。

5 爆破危害的防護措施

5.1 爆破飛石的安全距離

水下裸露爆破由于炸藥為反向作用力,加上水的覆蓋,飛石很難逸出水面,尤其當水深達到6m以上時,飛石不會飛出水面,本次爆破的安全警戒距離不小于200m。

5.2 爆破震動計算

爆破周圍存在的構筑物為施工用的浮橋和南側施工的橋墩,在爆破時將浮橋的北側與岸邊連接處松開,浮橋僅受到爆破涌浪的影響,爆破地震對其不產生破壞,僅需考慮對南側正在施工的橋墩的影響。本工程的最大段起爆藥量按60kg考慮,由公式V=計算出爆破使南側橋墩產生的質點振動速度為0.85cm/s,參考《爆破安全規程》〔GB6722-2003〕的規定,本工程的爆破震動對周邊建筑物不會產生破壞。

5.3 水中沖擊波安全距離計算

人員和施工船舶的水沖擊波安全允許距離可按下式計算:

式中:R——水中沖擊波的最小安全允許距離,m;

Q——一次起爆的炸藥量,kg;

K0——系數,裸露裝藥條件下,對游泳人員K=250,對潛水員K=320,對船舶K=25～50。

本工程一次總爆破用藥量不超過60kg,經過計算:對游泳人員的安全距離為978m,對潛水人員的安全距離為1252m,對船只的安全距離為195m。爆破時須派出船只對周圍1.5km以內范圍進行巡視,禁止人員潛水或游泳。

6 爆破效果及建議

2006年9月18日下午4時30分,淳安縣千島湖鎮城中湖南路“兩隧一橋”工程橋墩基礎水下爆破成功。本次共對6個鋼護筒基礎和15個橋樁基礎進行一次爆破,達到了基礎相對平穩的爆破效果。但由于采用一次性連網爆破,爆破用藥量相對集中,使千島湖中的各種魚類炸死,造成跟捕漁隊的糾紛。建議今后有類似工程,一定要分段實施爆破,另外在爆破前加強在同一水域對魚類的清趕。

[1]劉殿中.工程爆破實用手冊[M].北京:冶金工業出版社,2003.

[2]陳華騰,鈕 強,譚勝禹,等.爆破計算手冊[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,1991.

[3]中國工程爆破學會.工程爆破理論與技術[M].北京:冶金工業出版社,2004.

2010-01-19)