浈江特大桥基岩深孔水压控制爆破设计与施工

2012-07-26翟振才何广沂张晓东潘宝石

铁道建筑 2012年11期

翟振才，何广沂，张晓东，潘宝石

(1.中建六局赣韶铁路项目部，广东韶关 512500;2．铁道部建筑研究设计院，北京 100038)

1 工程概况

江口浈江特大桥位于广东省韶关市始兴县江口镇，中心里程DK131+072.00，本桥跨越浈江，桥位处浈江比较直顺，河宽约180 m。线路与水流斜交角度约为70°，桥全长754.245 m。桥位处设计流量Q1/100=4 470 m3/s，设计水位H1/100=92.00 m。浈江按Ⅶ级航道设计。设计勘测水位为H=85.99 m。16#～21#桥墩在江口浈江水电站水库内，桥墩一级承台尺寸为7.9 m×9.9 m，水深平均在9 m左右，承台底在水面以下10.5 m左右，承台埋置深度为2.12～3.12 m之间，河床地层为砂岩夹砾石。

2 施工方法的选定

2.1 深水基岩深孔水压爆破的地质基础

17#承台围堰底高程为83.270 m，承台底高程为83.471 m，由高程83.471 m至高程83.011 m为细圆砾土，杂色，母岩成分以砂岩为主，圆棱状，粒径2～20 mm约占65%，20～60 mm约占15%，余为砂粒，黏粒，饱和，稍密。由高程83.011 m至高程70.400 m为粉砂岩，紫红色，弱风化，粉细粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，岩体较完整。

18#承台围堰底高程为82.178 m，承台底高程为80.059 m，由高程82.178 m至高程76.500 m为粉砂岩，紫红色，弱风化，粉细粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，岩体较完整。

19#承台围堰底高程为81.833 m，承台底高程为80.148 m，由高程81.833 m至高程75.400 m为粉砂岩，紫红色，弱风化，粉细粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，岩体较完整。

20#承台围堰底高程为82.736 m，承台底高程为80.236 m，由高程82.736 m至高程79.600 m为粉砂岩，紫红色，弱风化，粉细粒结构，节理裂隙发育，岩体较破碎。由高程79.600 m至高程61.800 m为粉砂岩，紫红色，弱风化，粉细粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，岩体较完整。

2.2 深水基岩深孔水压爆破施工环境(见表1)

表1 江口浈江特大桥水中环境 m

2.3 爆破安全和效果要求

在确保施工便桥的安全和已成钻孔灌制桩的质量的前提下，确保清除基岩深1.5 m，不能留根欠挖;确保清除基岩的水平面达到设计要求，即沿江流向长10 m，垂直江方向8 m。要有效地控制飞石、水中击波和振动，确保施工便桥的安全不受伤害。基岩经爆破后松动破碎，人工清渣方便，毋须“改炮”。

3 单壁钢围堰施工

3.1 围堰外止水前清理

围堰外基岩采用零星爆破清除，爆破完后，用一台长臂挖掘机停在钢便桥及施工马道上，将炸松的岩石挖到运输车辆上运至弃土场抛弃。

残余的废渣可用空气吸排泥装置进行吸除。每炸完一层后进行清渣处理及吸排处理，再进行下一层的爆破作业。

3.2 单壁钢围堰的体外止水封底

封底前，潜水员对水下做最后检查确保封底顺利进行。为抵抗透水压力，围堰内封底需浇注厚1.2 m的钢围堰封底混凝土。进行18#～20#封底时采用下部嵌岩50 cm，上部与钢围堰咬合100 cm，水下浇注封底混凝土按常规套管法浇注工艺施工，封底混凝土采用C30水下混凝土，以确保浇注的质量。

3.3 单壁钢围堰抽水加固

封底完成后，待混凝土强度达到设计强度的100%以后，进行抽水加固，采用边抽水边加固，并及时观测是否存在围堰漏水及上浮情况，如有漏水情况，潜水员进行水下探摸，找到漏水位置，进行封堵;如有上浮现象，立即停止抽水并反向围堰内注水，然后在围堰上堆码砂袋以增加抗浮力，稳定后再进行抽水加固，抽水到位后即可进行施工。

4 爆破设计

4.1 爆破设计

前面述及挖深基岩仅1.5 m，如地上爆破，采取人工风枪打眼即可，但基岩在深水之下，必须采取“深水深孔控制爆破”，以有效地控制飞石、击波和振动，确保安全。

4.1.1 炮眼布置

炮眼的分布，即炮眼的排距(b)和间距(a)与基岩的挖深(H)息息相关，其相互关系式为b≤H/2，理论最大b值为0.75 m，考虑深水钻眼困难大，钻速慢，为减少钻眼数量，故选取b为1 m，为弥补这一缺陷，故适当增加单位耗药量，以满足基岩松动破碎的目的。

本次选取部分患者开展研究,分别给予患者硝普钠静脉滴注治疗以及酚妥拉明静脉滴注治疗,其中硝普钠治疗下的患者与接受静脉滴注治疗前比较病情改善效果更为显著,而且没有患者出现严重不良反应,具有较高的安全性,与酚妥拉明进行比较综合应用价值更高,应当得到广泛使用。

炮眼分布为梅花形，即等边三角形，但受基岩开挖水平面尺寸的限制，由常规a=1.1b，改为a=b，即a为1 m。如图1所示，每个承台布炮眼104个，4个承台合计布炮眼416个。

图1 承台平面(基岩)炮眼分布(单位:m)

4.1.2 炮眼深度

为达到开挖深度避免欠挖，炮眼深度必须大于开挖深度，其炮眼深度L与开挖深度H的关系式为L=1.2H，故L为1.8 m。

4.1.3 炮眼装药量

承台基岩爆破体积为10.0 m×8.0 m×1.5 m=120 m3。水下爆破单位耗药量远大于地上爆破，针对该爆破工点水深和基岩地质，故取单位耗药量q为2 kg/m3，经计算每个炮眼装药量2.3 kg。每个承台基岩爆破装药为239.2 kg，3个承台合计为717.6 kg，而实际用药量见后文说明。

4.1.4 起爆网路

起爆网路采用导爆管非电起爆系统。为了有效地控制振动效应，设计为“同列同段孔外等间距控制微差起爆网路”，即沿江流向一直线的炮眼为一列，同一列均装同一段别的毫秒雷管;垂直江流向一直线上的炮眼为一排，同一(二)排在炮眼口处用同一段毫秒雷管并联，形成并串联网路。设计的网路如图2所示。

4.2 钻爆挖运施工

4.2.1 钻炮眼

对水下深孔爆破应该选择相应的钻机，其钻眼直径以40～60 mm为宜，以下限最理想。钻眼必须按设计进行，要保障钻眼的位置和深度。

每个炮眼钻到位之后立即安放套管，以防炮眼被淤泥或钻屑堵塞。套管选择PC塑料硬管，既便宜又轻巧，其直径略小于钻眼直径，其长度为一端插入炮眼最底部，另一端露出水面。

图2 起爆网络

4.2.2 炮眼装药结构

使用的炸药为直径32 mm乳化炸药(隧道用药)，每卷重200 g，长200 mm，按上述设计每个炮眼装2.3 kg，实际可装2.4 kg，计12卷，每2卷为一组连续绑扎在φ6(φ8)的钢筋上，钢筋一端插入炮眼底，另一端露出水面，装药长度为1.2 m，最后用砂回填0.6 m深。炮眼装药结构如图3所示。每个承台用药量为249.6 kg，3个承台合计为748.8 kg。

图3 炮眼装药结构(单位:m)

4.2.3 根据实际情况调整后的爆破设计

由于在钢围堰加固、抽水后，在基岩上1.0 m范围内有最低一层内部加固支撑，所以对爆破设计进行了最后的参数调整。

4.2.4 装药结构调整

使用的炸药为直径32 mm乳化炸药，每卷重200 g，长200 mm，按上述设计每个炮眼装0.4 kg，每2卷为一组连续绑扎在竹片上，竹片一端插入炮眼底，另一端露出水面，装药长度为0.4 m，最后用砂回填0.3 m深;鉴于爆破装药时孔内存水情况，将药卷上下的水袋取消，直接使用孔内存水替代，装药不耦合系数为0.8。爆破至设计高程分两次进行。

4.2.5 铺设复式网络

水下爆破如出现哑炮，要比露天爆破处理难度大，为杜绝哑炮的出现，应铺设复式网络，即炮眼双雷管起爆炸药，孔外双雷管并串联。

毫秒雷管的长度应为12 m，如达不到要求，也应露出水面，这样必须准备连通管，每个承台毫秒雷管256个。

4.2.6 围堰内炮渣的清除

每次爆破完成后，由人工将炮渣装入吊箱内，吊车吊运至栈桥上的运输车运出，吊箱为圆柱形，外底部加设第三点吊挂点以便于吊箱翻转弃渣。