桥墩基础的水下控制爆破

余贤高,吴晓阳

(1.淳安华远古建工程有限公司, 浙江淳安县 311700;2.淳安地坤实业有限公司,浙江淳安县 311700)

桥墩基础的水下控制爆破

余贤高1,吴晓阳2

(1.淳安华远古建工程有限公司, 浙江淳安县 311700;2.淳安地坤实业有限公司,浙江淳安县 311700)

与一般水下钻孔爆破法施工相比,深水桥桩基础采用水下裸露爆破法施工,相对可以降低施工难度、缩短施工工期。详细介绍了淳安县城中湖南路“两隧一桥”桥墩基础水下控制爆破的方案、药量计量、施工步骤及爆破危害的防护措施,对类似工程的施工有一定借鉴作用。

桥墩基础;下裸露爆破;施工方案;安全距离

1 工程概况

浙江省淳安千岛湖经济开发区发展总公司投资建设的“两隧一桥”项目桥梁施工过程中,因大桥的1#桩基础岩面属于北面山体的延续体,岩面倾斜较大,达到45°以上,不利于机械夯桩施工。为保证大桥施工质量,加快大桥桥桩的施工进度,拟采用水下爆破方法对1#桩基础岩面进行处理。

地质勘探表明,施工地段岩性以细砂岩为主,次为粉砂岩,中厚层状为主。岩石的硬度系数f为6～8,较为破碎,利于爆破作业。

爆破区域周围无民房及其他重要建筑物,爆破区域东侧20m处为施工临时浮桥,南侧距离爆区100m左右处为桥墩施工区,西侧为千岛湖水域,北侧为连续山坡地。总体爆破环境良好。

2 爆破施工方案

根据业主合同需要,本工程共需对6个钢护筒(直径2.7m)基础和15个桥桩(直径63cm)基础进行部分爆破(见图1),达到基础相对平整,便于安放。由于总的爆破开挖量不大,如采用水下钻孔爆破法施工,钻孔偏位难以控制,施工难度大、工期长、施工准备复杂、施工成本高。经过对水下地形的勘查,采用水下裸露爆破法施工,相对可以降低施工难度,缩短施工工期。

3 药量计算及药包布置

水下爆破炸药单耗与岩石性质、水深、岩石厚度以及岩石破碎块度要求等有关。在总结有关常规水下钻孔爆破和参照平坦地形裸露爆破的基础上,采用如下公式计算水下倾斜裸露爆破的炸药单耗:

图1 桩基础爆破平面示意

式中:Q——单药包药量,kg;

k——与介质性质、爆破方式有关的系数,k=70～120k/kg.m-3;

p——分层开挖厚度,m,p=0.5m;

h——被炸岩石顶部水深,m;

n——爆破作用指数。

n,f(n)与水深h的对应关系见表1。

表1 水深h和f(n)的对应关系

经计算,对于不同岩石产生破碎的最低药量为Q=10kg,但应通过现场试验确定。对f=6～8的中硬岩石,应取6～8kg。在本工程中,对于直径2.7 m的钢护筒基础爆破单个药包的重量暂定8kg;对于直径63cm的桩基础爆破单个药包重量定为4 kg,在施工时通过爆破试验进行调整。

对于直径63cm的桩基础布置一个药包于倾斜面的中上部,对于直径2.7m的钢护筒基础布置单排2个药包,药包间距为1m,药包放置于倾斜面中上部。

4 爆破施工方案

(1)水下测量定位。通过全站仪精确定位需要爆破的桩基础位置,在基础两端放置沙袋,直径2.7 m的基础在中间部位同一直线上放置3个沙袋,便于潜水员水下投放药包时能准确定位。

(2)药包制作。在陆地上将炸药用塑料袋包扎好,放在编织袋中,药包上方用小沙袋覆盖,用细铁丝将沙袋与药包绑在一起,以不松散脱落为宜。每个药包内插入两发同段非电雷管,雷管的脚线长度保证能够引至岸边。为方便药包在倾斜面上的稳定,在药包上栓一根细绳,并拉到岸上固定。

(3)药包投放。潜水员将药包投放到设定的爆破位置,投放过程中,专人在岸边牵引导爆管,防止导爆管拉断、拉细。潜水员将药包放好后,稳住不动,从岸上拉紧细绳,直到潜水员松手后药包不滑动为止。

(4)连线爆破。将导爆管集中一起,用导爆管雷管反向连接起爆,导爆管的长度必须满足安全规程的规定,同时能够保证爆破员撤离到安全地点的时间。

5 爆破危害的防护措施

5.1 爆破飞石的安全距离

水下裸露爆破由于炸药为反向作用力,加上水的覆盖,飞石很难逸出水面,尤其当水深达到6m以上时,飞石不会飞出水面,本次爆破的安全警戒距离不小于200m。

5.2 爆破震动计算

爆破周围存在的构筑物为施工用的浮桥和南侧施工的桥墩,在爆破时将浮桥的北侧与岸边连接处松开,浮桥仅受到爆破涌浪的影响,爆破地震对其不产生破坏,仅需考虑对南侧正在施工的桥墩的影响。本工程的最大段起爆药量按60kg考虑,由公式V=计算出爆破使南侧桥墩产生的质点振动速度为0.85cm/s,参考《爆破安全规程》〔GB6722-2003〕的规定,本工程的爆破震动对周边建筑物不会产生破坏。

5.3 水中冲击波安全距离计算

人员和施工船舶的水冲击波安全允许距离可按下式计算:

式中:R——水中冲击波的最小安全允许距离,m;

Q——一次起爆的炸药量,kg;

K0——系数,裸露装药条件下,对游泳人员K=250,对潜水员K=320,对船舶K=25～50。

本工程一次总爆破用药量不超过60kg,经过计算:对游泳人员的安全距离为978m,对潜水人员的安全距离为1252m,对船只的安全距离为195m。爆破时须派出船只对周围1.5km以内范围进行巡视,禁止人员潜水或游泳。

6 爆破效果及建议

2006年9月18日下午4时30分,淳安县千岛湖镇城中湖南路“两隧一桥”工程桥墩基础水下爆破成功。本次共对6个钢护筒基础和15个桥桩基础进行一次爆破,达到了基础相对平稳的爆破效果。但由于采用一次性连网爆破,爆破用药量相对集中,使千岛湖中的各种鱼类炸死,造成跟捕渔队的纠纷。建议今后有类似工程,一定要分段实施爆破,另外在爆破前加强在同一水域对鱼类的清赶。

[1]刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京:冶金工业出版社,2003.

[2]陈华腾,钮 强,谭胜禹,等.爆破计算手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1991.

[3]中国工程爆破学会.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.

2010-01-19)