緊鄰現狀橋梁鉆孔灌注樁水下爆破技術研究

程道財，于懷磊

（中交第二航務工程局有限公司第六工程分公司，武漢430000）

1 工程概況

岱家山大橋主橋承臺最外側距現狀通行橋梁岱山二橋9m，主橋承臺鉆孔灌注樁已全部施工完成，鉆孔灌注樁外側被混凝土包裹。通過水下探摸等方式確定混凝土包裹范圍，為確保后續承臺施工鋼圍堰順利下放，采用水下爆破對混凝土進行清除。

2 工程重難點

本工程重點和難點內容主要包括：

1）水下爆破周邊環境復雜，距現狀橋梁距離近，爆破振動和水擊波不能對岱山二橋產生破壞影響；

2）待爆破物包裹在鉆孔灌注樁外側，不能對灌注樁產生破壞影響。

3 總體爆破方案

采用微差起爆（數碼電子雷管逐孔起爆），控制爆破振動對周邊構筑物的影響；對現有灌注樁的保護，采用由外及里，靠近鉆孔灌注樁附近采用光面爆破的方法，控制爆破對灌注樁的影響。

4 爆破方案設計

4.1 炮孔布置

本工程水下爆破主要目的是為承臺鋼圍堰施工提供前提條件。所以，圍堰內混凝土必須全部破碎清除，而圍堰外側混凝土可以不必清除，如圖1 所示，承臺邊線外側1m 范圍內爆破開槽，開槽寬度1.5～2.0m。

為了確保爆破應力波不對灌注樁產生破壞影響，炮孔布置距灌注樁鋼護筒不小于50cm，利用鉆孔樁鋼護筒與包裹混凝土之間施工縫自動破裂破碎。

4.2 炮孔參數

跑孔孔徑110mm，間距1.0mm×1.0mm, 單孔藥量控制在1.6～2.0kg。 炮孔布置及炮孔參數詳見圖1。

圖1 炮孔布置平面示意圖

4.3 起爆網絡

本次爆破分2 次起爆，第一次：抽槽爆破一次性起爆，主要目的是形成一個臨空面；第二次：在爆破參數及起爆網絡確認后，所有炮孔一次起爆。

起爆雷管采用電子數碼雷管逐孔起爆，為保證起爆質量，每個炮孔采用雙發雷管進行微差起爆。微差原則是，先靠近臨空面的炮孔先爆，符合光面爆破的原則[1]。

灌注樁外側炮孔起爆順序由兩側向中間起爆，灌注樁內側炮孔由江岸側向黃陂側逐排起爆，每排起爆順序由兩側向中間起爆[2]。

5 爆破安全校核與防護

本工程爆破有害效應主要為爆破振動、爆炸水擊波對岱家山二橋的振動影響，爆炸應力波對既有灌注樁的影響。

5.1 水擊波影響

根據GB 6722—2014《爆破安全規程》相關規定及我國水下爆破實驗研究中積累的大量有關水下沖擊波物理參數實驗數據，并歸納成廣泛應用的經驗公式，水下沖擊波峰值壓力計算公式為：

式中，K為實驗參數；Q為裝藥量，kg；R為距爆源的距離，m；α為壓力衰減系數。對于水下爆破常用工業炸藥，K和α 的取值如表1 所示。

5.1.1 水擊波對岱家山二橋橋墩影響

根據表1 的推薦結果，本工程與鐵科院水下群孔爆破相似，因此，取值，K=3.04，α=1.45，由于采用逐孔爆破，Qmax=2.4kg，R=9m，代入式（1）得：

Pm=0.191Pa，小于岱家山二橋橋墩混凝土極限抗壓強度，結構安全。

表1 水下沖擊波峰值壓力系數

5.1.2 水擊波對灌注樁鋼護筒影響

取值：K=3.04，α=1.45，由于采用逐孔爆破，Qmax=0.8kg，R=0.5m，代入式（1）得Pm=0.22Pa，小于灌注樁鋼護筒限抗壓強度，結構安全。

5.2 爆破振動影響

參照GB 6722—2014《爆破安全規程》本工程爆破屬于水下深孔爆破，則爆破振動對現狀橋梁的控制標準，取其安全允許振動振速為:[V]=5cm/s。根據GB 6722—2014《爆破安全規程》，爆破振動安全允許距離計算公式為：

取值：Qmax=2.4kg，R=9m，K=80，α=1.5，代入式（2）得振速：V=4.64cm/s＜[V]=5cm/s，結構安全[3]。

6 結語

通過對現場的全面了解及爆破方案的嚴謹設計，采用“小規模、密打孔、少裝藥、間隔微差”爆破技術。施工過程中嚴格控制，達到了預期效果，爆破產生的沖擊波和振動對現狀橋梁及鉆孔灌注樁影響均在可控范圍內，總體控制爆破較為成功，對其他類似工程可提供借鑒意義。