大型船闸基坑爆破开挖技术研究

唐 桢 李永森

(四川港航建设工程有限公司，四川 成都 610041)

1 概述

在船闸基坑开挖施工时，时常会遇到岩质边坡开挖问题，工程中通常采用爆破开挖以提高施工效率。工程实践表明，爆破开挖施工质量和工期受掏槽质量、炸药布设、钻孔定位等工序的施工情况质量影响显著。

为提升船闸基坑爆破开挖的施工效率、改善现场施工质量，一些学者和工程技术人员进行了有针对性的研究，如万国权[1]、戴会超[2]、王青屏[3-5]、刘利军[6]、陈和勇[7]、陈德志[8]、王国强[9]、刘金和[10]、余明昌[11]等从不同角度对爆破开挖技术进行研究；罗鹏飞[12]、潘中清[13]、段瑞超[14]、佟锦嶽[15]、刘利军[16]、卢文波[17]等对爆破开挖影响因素及控制指标进行了系统研究。

分析表明，现有研究成果虽在适宜的工况下取得了较好的工程建设效果，但研究主要针对岩石爆破本身，从工程施工全过程角度改善爆破施工质量的研究成果较少。同时，现有工程措施和技术成果中，尚存在环境影响降低、施工效率提升、施工结构改善、施工工艺简化等问题亟需解决。鉴于此，为弥补现有技术的不足，文章以工程为对象、工艺为核心，对大型船闸混凝土浇筑技术进行了研究。

2 工程技术问题及施工难点

2.1 爆破孔精确定位难度大

船闸基坑开挖是后续工程施工的基础，其空间形状要求较高。对于岩质基坑工程，常涉及爆破孔空间定位、孔深及走向精确控制等问题，超限偏差必然会对爆破施工质量产生不良影响。

2.2 炸药安放及定位问题

炸药安放施工时，通常借助炸药放置导管进行炸药定位，易出现炸药定位深度不准确、炸药封堵难度大等问题；同时，多种类型爆破材料分步填充，其工作效率难以提升。

2.3 局部破碎岩体稳定性差

岩质基坑开挖时，常常会遇到地质构造带，常规的加固措施虽可满足提升稳定性的要求，但其施工工期较长、施工工序较为复杂。对此，如何快速提升破碎岩体的稳定性、缩短工程施工工期是基坑爆破施工时亟需解决的一个工程问题。

2.4 现场施工平台快速搭设

在钻孔及修坡施工时，常常需搭设现场施工平台。目前工程中通常采用满堂脚手架，其施工工期较长、现场移动难度大，且难以满足空间位置调整的需要。

3 施工工艺原理及特点

1)在待开挖土层内依次布设主爆孔、缓冲孔和预裂孔，并使缓冲孔和预裂孔的长度小于主爆孔，可形成组合爆破系统，全面提升爆破施工效果。

2)研究技术采用定位条板围合成水袋、炸药和炮泥的存放空腔，并且在不同材料分界处设置了横向分割板和定位箍板，可在降低爆破材料定位和布设难度的同时，提高现场的施工效率。

3)研究技术在软弱围岩部位设置补强注浆管、表层固化体和补强压板，可从多个角度增强软弱围岩的整体性，改善边坡结构的受力性状。

4)研究技术在马道保护层与承载平台之间设置平台支墩和平台转轮，在内部撑杆的外撑锚板的上部和下部分别设置上撑板和下撑板，现场拼装、移动方便，与马道保护层连接牢固，可节省现场施工措施费用，降低引孔施工的难度。

5)研究技术提出了一种钻孔工作平台，该平台在外侧土体上设置坡面锚筋和平台锚筋，在底部支撑板与外侧土体之间设置板底支墩和移动转轮；平台与外侧土体连接强度高，现场移动方便，并可根据施工需要动态调整顶部高程和倾斜角度。

4 施工工艺流程与操作要点

4.1 施工工艺流程

大型船闸基坑爆破开挖施工工艺流程如图1所示。

4.2 操作要点

1)组合爆破施工：在待开挖土层内依次布设主爆孔、缓冲孔和预裂孔，并使缓冲孔和预裂孔的长度小于主爆孔；采用定位条板和定位箍板围合形成炸药、水袋和炮泥的装设空腔；采用水压组合爆破施工工艺进行爆破施工，并通过控制缓冲孔和预裂孔的深度和炸药用量，爆破形成马道保护层和留置保护层，见图2，图3。

2)掏槽辅助装置设置：在马道保护层与承载平台之间设置平台支墩和平台转轮，使承载平台与锚固栓管连接牢固；在内部撑杆的外撑锚板的上部和下部分别设置了上撑板和下撑板，在内部撑杆与承载平台相接处设置撑杆连接板和撑杆螺栓；在支架钻机与承载平台之间设置钻机撑杆和高程调节杆，并在钻机撑杆和高程调节杆与承载平台相接处均设置压力分散板，如图4所示。

3)掏槽施工：在掏槽区域钻设斜向掏槽孔和竖向掏槽孔，并使斜向掏槽孔呈放射状布设，通过斜向掏槽孔和竖向掏槽孔进行爆破开挖施工，形成掏槽区域，见图5。

4)软弱围岩加固施工：在软弱围岩部位设置补强注浆管、表层固化体和补强压板；补强压板的两侧通过连接锚筋与外侧土体连接牢固；自马道保护层向下沿竖直方向或斜向钻设补强注浆管，并在补强注浆管的外侧设置管外注浆体，如图6所示。

5)钻孔工作平台搭设：在外侧土体上设置坡面锚筋和平台锚筋，在底部支撑板与外侧土体之间设置板底支墩和移动转轮；在底部支撑板上部设置4根～6根平台撑柱，并在相邻的平台撑柱之间设置连接横杆；平台撑柱上设置第二高程调节螺栓，与底部支撑板之间设置撑柱补强筋，与钻孔平台板之间设置角度调节轴和斜向固定杆；在平台撑柱上设置连接套环；使连接定位杆底部的杆底连接环与坡面锚筋连接。

6)马道保护层开挖：在钻孔工作平台上布设钻机，向马道保护层内钻设水平爆破孔；采用马道保护层上布设钻机，钻设竖直爆破孔；同步通过水平爆破孔和竖直爆破孔进行爆破施工，见图7。

5 结语

受诸多不确定性因素影响，大型船闸基坑爆破开挖的施工质量和工期一直是工程施工控制的难点。文章针对大型船闸基坑爆破开挖施工的实际情况，进行了有针对性的技术研究，得到了以下结论：

1)基于工程技术问题及施工难点，进行技术创新，形成了一套较为完善的大型船闸基坑爆破开挖施工技术；结合现有技术，对该技术的工艺原理进行分析论述。

2)结合工程实际，对研究技术的施工工艺流程和关键技术要点进行了系统研究，阐明了研究技术的工程适用性和工程应用价值。