淡议舂陵水大桥桥墩围堰基础水中爆破施工技术

淡议舂陵水大桥桥墩围堰基础水中爆破施工技术

 王芹1 ,王凯2

1 海逸恒安项目管理有限公司 山东省济南市 250014     2山东恒远地理信息技术有限公司   山东省济南市  250014  

摘要：水下爆破技术，发展至今仍属于一门年轻的学科，在许多方面有待进一步研究、实践、发展,随着爆破技术和相邻学科的发展，爆破理论的研究也有了长足的进步。特别是岩体结构力学、岩体动力学和数值模拟技术的发展，使爆破理论的研究更科学化、更系统化和更实用化。本文主要介绍湖南省瓦松铁路舂陵水大桥围堰基础水中爆破技术以及新型爆破方法，望对以后工作有学习之处。

关键词 水下爆破     爆破技术    钻孔    安全

1.舂陵水大桥围堰基础概况

该工程位于湖南省衡阳市衡南县与常宁市交界处的舂陵河内，为舂陵水大桥的3#、4#桥墩的围堰基础。该基础位于水下，现有水深约5~6m左右，围堰基础呈长方形布置，长15.4m，宽11.6m，开挖深度约4m不等。围堰底部基础壁厚1.0m，预计每个基础的开挖方量500~600m³，共计约1000~1200m³。水下地形条件复杂，河床以砂卵石为主，桥墩上游壅水处流速略有降低，桥墩附近局部及上游区域流速也有所减小，流速最大减小值约为0.32m/s，流速减小值为0.02m/s的最大影响范围至上游约1000m处，上游其他区域流速减小0.01m/s左右，桥墩之间及上下游一定距离范围内略有增大，流速增大值约为0.25m/s，流速增加值为0.05m/s的最大影响范围为桥墩之间及下游约410m范围内。

舂陵水大桥河流底部为第四系冲积砂层，其中3#、4#桥墩的承台以下13.90m处于强风化砂岩，强度为σ=350kpa，承台以下13.90m~17.30m处于弱风化砂岩，强度为σ=800kpa承台以下17.30m~23.80m又处于强风化砂岩之中，23.80m以下又处于弱风化砂岩中，岩层结构清晰可辨，层理明显，属于岩层力学系，层厚15.4m，平均厚度7.67m，岩层标高35.1m，层顶埋深20.0m，急需水下爆破。

2.爆破方案

2.1爆破孔网参数设计

该爆破技术采用世界一流爆破技术，根据被爆破的对象特征、开挖面积和深度，同时考虑到周边建筑物的安全，确定采用分批小规模延期松动爆破方案，设计爆破的参数如下：

表1 开挖深度为4m时的爆破参数

（1）钻孔直径D的选择

采用D=φ90mm的钻机钻孔

（2）抵抗线W的确定

W=KD

K---系数，取20~25

考虑水下清渣装运的方便，为减小爆破块度，最小抵抗线W=1.5m。

（3）孔距a

孔距a=m*W

m为炮孔密集系数。本设计取m=1.0，所以a=1.5m。

（4）由于有水的作用，炮孔利用率较低，应考虑超深，设计钻孔深度h=4.2~4.5m。

（5）炸药单耗

q=0.5+Kh

K----系数，很据岩性k=0.05~0.15；

h----水深，5m

q=0.5+0.15*5=1.25Kg/m³

选用具有防水性能的乳化炸药。根据水的深度情况调整单耗，水浅，药量降低；水深，药量适量增加。由于底部有水压力的作用，夹制作用较大，单耗应适当取大些，因爆破区域范围较大，应在相对安全的区域、进行小规模的试爆，根据试爆的情况，并根据水的深度变化调整药量。

（6）单孔药量Q1

根据体积法及炮孔堵塞长度要求等计算药量：Q1=10.0Kg.

（7）微差时间选择

未降低水中冲击波及爆破震动对周围环境的影响，除控制一次爆破规模外，还必须采取微差爆破，微差爆破，微差间隔时间设计为50ms。

（8）装药结构

装药直径比炮孔直径要小，装药直径设计为70mm，同时 为了使爆破块度相对均匀、大小合适，采用连续装药、孔底起爆方式。采用不耦合装药结构，在一定程度上也可减小爆破震动及水中爆破冲击波效应。为确保装药到位，可用PVC管进行装药，上部用河沙堵塞。

本工程全部采用乳化炸药。为方便装药考虑，装药结构设计为连续装药。

（9）炮孔布置

边界炮孔必须在设计的围堰外边界线以外，窄边11.6m，布置8个炮孔，宽边15.4m，布置11个炮孔，每个围堰基础布置88个炮孔。

单排炮孔布置以围堰基础中轴线为基点向两侧按1.5m间距均匀布置，排间炮孔按梅花形交错布置。

（10）起爆网络

采用非电导爆管雷管延期逐孔起爆。

为降低水中冲击波及振动对周围的影响，除控制一次爆破规模外，还必须采用微差爆破，微差间隔时间设计为50ms。

（11）一次爆破的规模

为防止盲炮产生，已装药炮孔不能停留时间过长，考虑到爆破安全及爆破负面影响等问题，一次爆破规模以当天钻孔数量为宜。原则上不超过20个炮孔，即两排炮孔爆破一次。一次爆破总药量不超过200kg，同段一次最大装药量不超过50kg。

2.2爆破振动安全药量

爆破振动安全药量可用下式进行计算：

Q=R³（V/KK’）3/α

参照及类比国内外水电工程有关资料，建筑物最近的民房，R=150m，衰减系数取1.5，K=250.振动速度按2.0cm/s进行核算。本工程中采用逐孔起爆，同段起爆药量控制在50kg以内，所以起爆振动不会对周围建筑物构成威胁。

随着离建筑物距离的增大，同段起爆药量可以适当加大，但是最大不易超过26kg。

表2距离建筑物不同远处的许可同段起爆药量

2.3爆破水中冲击波安全计算

水中冲击波压力，可按水中钻孔爆破经验公式进行估算：

PM=K(Q1/3/R)β

PM----水中冲击波峰值压强，MPa

β=1.13；

K=53.3;

Q---TNT炸药量，Kg；

R---药包中心至目标的距离

表3距离爆破点不同距离处的冲击波压力

3.爆破流程

3.1工艺流程

（1）钻孔：严格按设计要求进行钻孔。

（2）清孔：为保证爆破效果，必须用高压风进行清孔。

（3）装药：采用乳化炸药。

（4）起爆：采用分区延期微差爆破网络。

（5）检查：起爆后应由安全人员进行检查，确认无问题后，再进行清查工作。

（6）清查：清查主要用挖泥船。

3.2爆破材料及施工机具

（1）石方主要利用机械开挖，部分坚硬地段采用爆破。预计需要乳化炸药2000kg。

（2）非电导爆管延期雷管400发，每孔装两发雷管，包括起爆用雷管。

（3）冲击钻1台，凿岩机1台

（4）炮线300m。

（5）起爆器2台。

（6）挖泥船1条。

（7）泥驳1条。

（8）交通船1条。

4.安全注意事项

4.1爆炸物品管理

（1）使用的爆炸物品必须到公安部门办理相关购买手续，严禁从其他工地挪用爆炸物品。

（2）爆炸物品的运输，保管和使用必须符合《中华人民共和国民用爆破物品管理条例》和《爆破安全规程》GB6722-2014.

（3）雷管不得与炸药混运。

（4）爆炸物品的装卸必须轻拿轻放，严禁在装卸过程中丢失爆破器材。

（5）存放雷管和炸药的地点必须是公安机关审批的地点。

（6）对爆破器材的管理建立领取和清退制度，收发爆破器材必须有账。

（7）领取爆破器材的人员必须持有有效的爆破人员作业证。

（8）所有与爆破物品接触的人员，要穿劳保服，严禁穿化纤类衣服。

4.2爆破器材的质量检测

（1）对炸药的性能进行测试，对炸药的爆力进行试验，为正式爆破的药量提供依据。

（2）对雷管的起爆能力进行测试，保证所选用的雷管必须是合格的雷管。

（3）所有爆破器材的测试必须在安全的地方进行。

4.3建立安全保卫程序和制度

（1）安全保卫部门负责工地内的安全保卫工作，并监督、检查各项安全保卫工作；

（2）重要设施、易燃易爆等危险物品、重点部位实行安全保卫值班制度；

（3）工地进行爆破作业时，由安全保卫部门负责进行保卫警戒；

（4危险施工区域进行封闭管理，施工人员挂牌上岗，严禁无关人员进入施工现场。

（5）定期或不定期的进行安全生产总结，对安全生产做的好的进行表彰，对安全工作做的差的给予批评，并落实整改意见限期整改。

（6）加强劳动保护和纪律管理，施工现场的工作人员，根据作业种类和工作特点，按照国家有关劳动保护规定配备相应的劳保用具。凡参加本工程的工作人员进入施工现场必须佩戴安全帽及其他劳保用品，严禁穿拖鞋、高跟鞋或者赤膊进入施工现场。

5.发展愿景

目前爆破技术的发展还不成熟，创新是水下爆破技术发展的不竭动力，发展新型爆破器材来提高爆破水平，爆破安全技术的发展，对爆破技术应用范围的扩大有着重要意义，只有解决爆破有关安全技术问题，控制爆破技术才能发挥更大作用，并防止爆破危害。水下爆破研究的理论基础主要是爆轰学、冲击波理论和流体动力学理论，纯粹的理论探讨意义不大，应与试验研究和数值模拟结合起来。

参考文献

[1]瓦松铁路先关基础资料及现场勘查资料

[2]中华人民共和国《爆破安全作业规程》（GB6722-2014）

[3]《控制爆破技术》，中国矿业大学出版社；

[4]《水下爆破》，中南工业大学出版社；

[5]《爆破手册》，冶金工业出版社。