陡坡河床裸露基巖水下爆破技術(shù)研究

羅 凱

中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司

1 前言

水下爆破也和露天爆破一樣，都要用裸露鉆孔和藥室裝藥等方法實(shí)現(xiàn)爆破目的；不同的是水下施工比較復(fù)雜、困難，長期以來多由潛水員在水下進(jìn)行鉆孔和裝藥等技術(shù)作業(yè)。工作范圍既受水深的限制，又受潮汐水流的影響，效果欠佳。

由于水作為介質(zhì)的阻力遠(yuǎn)比空氣大，因此計(jì)算裝藥量時，必須考慮水的深度，才能保證爆破效果；同時水介質(zhì)傳播沖擊波的能力也遠(yuǎn)大于空氣，附近若有其他水工建筑物時，多采取氣泡帷幕方法，降低水中沖擊波的峰值壓力，作為防護(hù)手段。

2 工程概況

新建鐵路鄭州至萬州重慶段站前工程某多線特大橋結(jié)構(gòu)形式為2×24+2×32+（4×32）四線變二線道岔梁（半幅）+1×24+(96+200+96)連續(xù)鋼構(gòu)-拱組合+2×32m，其中10-12跨為（96+200+96）連續(xù)鋼構(gòu)-拱組合結(jié)構(gòu)，橋梁全長741.6m。

下部基礎(chǔ)10#、11#墩設(shè)計(jì)在彭溪河水域范圍，結(jié)構(gòu)為高樁承臺，共設(shè)36 根直徑為2.5m 鉆孔灌注樁。基礎(chǔ)地質(zhì)主要為中、弱風(fēng)化泥巖夾砂巖，墩柱為雙肢薄壁墩，墩高55m。

擬建橋位處彭溪河水域河床橫斷面基本呈“U”型，10#、11#橋墩基礎(chǔ)位于“U”型河床中心線兩側(cè)靠岸邊范圍，地形陡峭基本無覆蓋。10#、11#墩承臺靠岸側(cè)采用水下爆破開挖。

圖1 水下爆破范圍示意圖

3 爆破工程技術(shù)要求

（1）確保爆破施工安全。

（2）開挖深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（3）基底爆破到位，不留殘根。

4 爆破方案

根據(jù)主墩所處基巖結(jié)構(gòu)、尺寸及周圍環(huán)境等特征，為滿足設(shè)計(jì)、工期需要，設(shè)計(jì)采用分層爆破方案。沿水流方向分排鉆孔，根據(jù)雷管的段別、齊爆藥量、及周邊環(huán)境，確定一次鉆孔數(shù)，進(jìn)行作業(yè)。

4.1 施工順序

施工順序詳見圖2。

圖2 炮孔施工順序圖示

4.2 施工機(jī)械選擇

根據(jù)現(xiàn)場情況，本項(xiàng)目擬采用工效較高、性能良好的ZQ100型航道潛孔鉆機(jī)進(jìn)行爆破作業(yè)，爆后利用4m3抓斗式清碴船進(jìn)行清渣。

4.3 鉆孔布置

鉆孔孔位采用GPS 直接測定，水上施工平臺利用拋設(shè)的錨纜移動船位和調(diào)整孔位。在孔位上測量水深，由施工面高程和設(shè)計(jì)高程計(jì)算鉆孔深度。

5 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

5.1 爆破孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場測量的結(jié)果確定具體的爆破臺階高度，根據(jù)設(shè)計(jì)圖臺階高度按5m分層，考慮水流、水深條件影響及清渣的效果，順?biāo)謹(jǐn)嗝孢M(jìn)行施工。

（1）鉆孔直徑Φ90mm。

圖3 炮孔布置示意圖

（2）孔距a的確定：孔距取值a=1.5m。

（3）排距b的確定：排距取值b=1.2m。

（4）鉆孔深度h：鉆孔爆破分層厚度最大為5m，孔深為5m。

（5）炸藥單耗q：選用具有防水性能的乳化炸藥。根據(jù)水的深度情況調(diào)整單耗，由于水面以下有水壓力的作用，夾制作用較大，單耗應(yīng)適當(dāng)取大一些。水下爆破單耗一般為1.0kg/m3～1.8kg/m3，本工程松動爆破取：q=1.5kg/m3。施工前，應(yīng)在相對安全的區(qū)域，進(jìn)行小規(guī)模試爆，根據(jù)試爆的情況，并根據(jù)水的深度變化調(diào)整藥量。

（6）單孔藥量Q：根據(jù)體積法計(jì)算藥量：Q=a×b×h×q，單孔藥量Q=13.5kg。

（7）微差時間選擇：為降低水中沖擊波及振動對周圍構(gòu)筑物的影響，除控制爆破規(guī)模外，還必須采用微差爆破，微差間隔時間設(shè)計(jì)不低于50ms。

（8）裝藥結(jié)構(gòu)：為了使爆破塊度相對均勻，在一定程度上減小爆破地震及水中爆破沖擊波效應(yīng)。采用孔底起爆方式。為確保裝藥到位，可用竹片捆扎藥卷進(jìn)行裝藥，上部用10mm～20mm碎石堵塞。

一次最大起爆藥量：7排×4孔×13.5kg/孔=283.5kg

（9）起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)：采用全非電毫秒延期導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，網(wǎng)路敷設(shè)時，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境采用導(dǎo)爆管雷管延期逐排起爆。起爆網(wǎng)絡(luò)詳見圖4。

圖4 起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

5.2 警戒范圍

爆破時，為確保周圍環(huán)境的安全，需對水面上200m 范圍內(nèi)的機(jī)械設(shè)備、船舶和人員進(jìn)行撤離，700m 范圍內(nèi)嚴(yán)禁游泳、捕魚，900m范圍內(nèi)取消一切水下安裝、潛水作業(yè)。

在爆破前發(fā)布公告。計(jì)劃每天組織爆破兩次，爆破時間段為06：00～07：00、17：30～18：30。

6 結(jié)論

本文對彭溪河多線特大橋主橋橋墩處裸露基巖的水下爆破進(jìn)行了研究。對水下分層爆破網(wǎng)路、鉆孔布置、參數(shù)設(shè)計(jì)等進(jìn)行探討。該技術(shù)的成功應(yīng)用可以克服主墩承臺施工前圍堰的成功下放遇到的技術(shù)難題，為今后類似工程提供借鑒。