市政道路工程大型現(xiàn)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(yè)園公路工程為兼具高速和市政標(biāo)準(zhǔn)的市政道路工程，順線路走向在兩側(cè)輔道位置各設(shè)置一條單孔現(xiàn)澆鋼筋混凝土雨水箱涵，長度共計4 316m。箱涵頂板、底板和側(cè)墻均厚300mm，內(nèi)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(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)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(jìn)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(zhì)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(qiáng)度達(dá)到80MPa。由于巖石強(qiáng)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(jìn)度要求，也會造成成本的極大浪費(fèi)；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(jìn)行爆破。鑒于施工特點(diǎn)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(jìn)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(jìn)行二次破碎，既滿足施工進(jìn)展需要，又極大節(jié)約施工成本。

2.2 施工工藝及設(shè)備選型

雨水箱涵基槽有規(guī)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(zhì)量，采取空壓機(jī)+潛孔鉆機(jī)進(jìn)行機(jī)械鉆孔，具體需要的施工設(shè)備有中、高風(fēng)壓空壓機(jī)3 臺、KQD8 潛孔鉆機(jī)3 臺、GT190 液壓破碎錘2 臺等。

2.3 爆破工藝參數(shù)確定

根據(jù)現(xiàn)場情況及地形特點(diǎn)，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(shù)設(shè)計

各爆破參數(shù)設(shè)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(dāng)加大炸藥單耗，本工程初步按照0.3kg/m3進(jìn)行設(shè)計。在孔網(wǎng)參數(shù)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(jīng)驗(yàn)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(jī)鉆進(jìn)效率和便于挖掘機(jī)挖裝、運(yùn)輸渣石，根據(jù)不同位置的地質(zhì)情況，實(shí)際鉆孔深度L依據(jù)不同巖石強(qiáng)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(yàn)確定

以EK8+020～EK8+120 雨水箱涵基槽爆破進(jìn)行試爆，其中，巖層厚度涉及2m、3m，經(jīng)過試爆，對單位炸藥消耗量q、間距a、排距b取值進(jìn)行微調(diào)，巖層厚度在1m 以內(nèi)時調(diào)小炮孔間距、適當(dāng)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(diào)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(jī)進(jìn)場后順利施工，施工前對爆破區(qū)域進(jìn)行表層土方清理，由于巖石區(qū)域石筍林立且標(biāo)高不統(tǒng)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(jī)和挖掘機(jī)配合進(jìn)行表層土方清理，確保潛孔鉆機(jī)可以順利進(jìn)入施工場地進(jìn)行鉆孔施工。

表1 修正后的淺孔爆破參數(shù)計算表

3.2 爆破

3.2.1 現(xiàn)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(jié)果布設(shè)。施工前由測量人員對鉆孔位置進(jìn)行施放，施工人員采用竹竿扎紅色布條進(jìn)行孔位標(biāo)識，潛孔鉆機(jī)依據(jù)標(biāo)識施鉆，鉆孔完成后在孔內(nèi)放置DN40mm 塑料PVC 套管內(nèi)襯，防止塌孔。一個施工段鉆孔完成后采用袋裝砂進(jìn)行PVC 管口封堵，防止孔內(nèi)進(jìn)入雜物堵塞鉆孔。

3.2.2 爆破器材與起爆網(wǎng)絡(luò)

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(shù)碼雷管。

2）裝藥結(jié)構(gòu)：為了便于操作及保證裝藥質(zhì)量，采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。

3）起爆網(wǎng)絡(luò)：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(zhǔn)備

裝藥前首先對炮眼進(jìn)行檢查驗(yàn)收，測量炮眼位置、深度符合要求后進(jìn)行裝藥施工。

3.2.4 裝藥

裝藥嚴(yán)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(dāng)加壓搗實(shí)，保證堵塞長度且中間無間隔。

3.2.6 防護(hù)

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

3.2.7 起爆及警戒

起爆站設(shè)在距爆破點(diǎn)＞100m 的安全地點(diǎn)，從炸藥進(jìn)場開始布置人員現(xiàn)場進(jìn)行警戒看護(hù)，300m 警戒范圍內(nèi)的人員、設(shè)備在爆破前20min 全部撤離，在通往爆區(qū)的各個道口設(shè)置警戒崗，各警戒崗派2 名人員負(fù)責(zé)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(jī)對石方以上的土方進(jìn)行二次清理。施工時由挖掘機(jī)清理土方，清理出的土方由槽頂?shù)耐诰驒C(jī)裝至自卸汽車運(yùn)輸?shù)街付▍^(qū)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(jìn)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(jìn)行破碎，破碎完成一處向前推進(jìn)進(jìn)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(yùn)輸棄方

基槽石方經(jīng)爆破和液壓破碎錘破碎后采用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖、裝車。由于基槽深度大，開挖時采用2 臺挖掘機(jī)接力的方式施工，在基槽深度一半位置設(shè)立操作平臺，基槽內(nèi)的挖掘機(jī)開挖的石方放置到操作平臺上，再由另一臺挖掘機(jī)倒運(yùn)塊石至基槽頂部，基槽頂部配備1 臺挖掘機(jī)裝車，通過接力開挖及裝車設(shè)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(yàn)收

清理完成后，對基槽進(jìn)行斷面尺寸及底標(biāo)高的驗(yàn)收工作，對于基槽寬度、標(biāo)高不足部分，及時采用液壓破碎錘進(jìn)行破碎修正【2】，驗(yàn)收合格后進(jìn)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(zhǔn)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(xiàn)場采用3 臺潛孔鉆機(jī)，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(shè)，炮孔排距1.5m，間距1.2m，每天工作10h，1 臺潛孔鉆機(jī)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(jī)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(zhì)量

經(jīng)施工驗(yàn)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(chǎn)生松動效果，又能對大塊巖石進(jìn)行“肢解”，分裂成塊徑在1～2m 的塊石便于進(jìn)行二次破碎。

經(jīng)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(shè)計要求，表觀質(zhì)量良好。

5 結(jié)語

綜上所述，本文通過總結(jié)G324 線塘步嶺至玉柴工業(yè)園公路工程中雨水箱涵施工成槽工藝，很好地解決了在復(fù)雜的巖石地基中大方量基槽開挖的難題，在實(shí)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。