湞江特大橋基巖深孔水壓控制爆破設(shè)計(jì)與施工

翟振才，何廣沂，張曉東，潘寶石

(1.中建六局 贛韶鐵路項(xiàng)目部，廣東韶關(guān) 512500;2．鐵道部建筑研究設(shè)計(jì)院，北京 100038)

1 工程概況

江口湞江特大橋位于廣東省韶關(guān)市始興縣江口鎮(zhèn)，中心里程DK131+072.00，本橋跨越湞江，橋位處湞江比較直順，河寬約180 m。線路與水流斜交角度約為70°，橋全長(zhǎng)754.245 m。橋位處設(shè)計(jì)流量Q1/100=4 470 m3/s，設(shè)計(jì)水位H1/100=92.00 m。湞江按Ⅶ級(jí)航道設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)勘測(cè)水位為H=85.99 m。16#～21#橋墩在江口湞江水電站水庫(kù)內(nèi)，橋墩一級(jí)承臺(tái)尺寸為7.9 m×9.9 m，水深平均在9 m左右，承臺(tái)底在水面以下10.5 m左右，承臺(tái)埋置深度為2.12～3.12 m之間，河床地層為砂巖夾礫石。

2 施工方法的選定

2.1 深水基巖深孔水壓爆破的地質(zhì)基礎(chǔ)

17#承臺(tái)圍堰底高程為83.270 m，承臺(tái)底高程為83.471 m，由高程83.471 m至高程83.011 m為細(xì)圓礫土，雜色，母巖成分以砂巖為主，圓棱狀，粒徑2～20 mm約占65%，20～60 mm約占15%，余為砂粒，黏粒，飽和，稍密。由高程83.011 m至高程70.400 m為粉砂巖，紫紅色，弱風(fēng)化，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較完整。

18#承臺(tái)圍堰底高程為82.178 m，承臺(tái)底高程為80.059 m，由高程82.178 m至高程76.500 m為粉砂巖，紫紅色，弱風(fēng)化，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較完整。

19#承臺(tái)圍堰底高程為81.833 m，承臺(tái)底高程為80.148 m，由高程81.833 m至高程75.400 m為粉砂巖，紫紅色，弱風(fēng)化，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較完整。

20#承臺(tái)圍堰底高程為82.736 m，承臺(tái)底高程為80.236 m，由高程82.736 m至高程79.600 m為粉砂巖，紫紅色，弱風(fēng)化，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎。由高程79.600 m至高程61.800 m為粉砂巖，紫紅色，弱風(fēng)化，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較完整。

2.2 深水基巖深孔水壓爆破施工環(huán)境(見(jiàn)表1)

表1 江口湞江特大橋水中環(huán)境 m

2.3 爆破安全和效果要求

在確保施工便橋的安全和已成鉆孔灌制樁的質(zhì)量的前提下，確保清除基巖深1.5 m，不能留根欠挖;確保清除基巖的水平面達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即沿江流向長(zhǎng)10 m，垂直江方向8 m。要有效地控制飛石、水中擊波和振動(dòng)，確保施工便橋的安全不受傷害。基巖經(jīng)爆破后松動(dòng)破碎，人工清渣方便，毋須“改炮”。

3 單壁鋼圍堰施工

3.1 圍堰外止水前清理

圍堰外基巖采用零星爆破清除，爆破完后，用一臺(tái)長(zhǎng)臂挖掘機(jī)停在鋼便橋及施工馬道上，將炸松的巖石挖到運(yùn)輸車(chē)輛上運(yùn)至棄土場(chǎng)拋棄。

殘余的廢渣可用空氣吸排泥裝置進(jìn)行吸除。每炸完一層后進(jìn)行清渣處理及吸排處理，再進(jìn)行下一層的爆破作業(yè)。

3.2 單壁鋼圍堰的體外止水封底

封底前，潛水員對(duì)水下做最后檢查確保封底順利進(jìn)行。為抵抗透水壓力，圍堰內(nèi)封底需澆注厚1.2 m的鋼圍堰封底混凝土。進(jìn)行18#～20#封底時(shí)采用下部嵌巖50 cm，上部與鋼圍堰咬合100 cm，水下澆注封底混凝土按常規(guī)套管法澆注工藝施工，封底混凝土采用C30水下混凝土，以確保澆注的質(zhì)量。

3.3 單壁鋼圍堰抽水加固

封底完成后，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%以后，進(jìn)行抽水加固，采用邊抽水邊加固，并及時(shí)觀測(cè)是否存在圍堰漏水及上浮情況，如有漏水情況，潛水員進(jìn)行水下探摸，找到漏水位置，進(jìn)行封堵;如有上浮現(xiàn)象，立即停止抽水并反向圍堰內(nèi)注水，然后在圍堰上堆碼砂袋以增加抗浮力，穩(wěn)定后再進(jìn)行抽水加固，抽水到位后即可進(jìn)行施工。

4 爆破設(shè)計(jì)

4.1 爆破設(shè)計(jì)

前面述及挖深基巖僅1.5 m，如地上爆破，采取人工風(fēng)槍打眼即可，但基巖在深水之下，必須采取“深水深孔控制爆破”，以有效地控制飛石、擊波和振動(dòng)，確保安全。

4.1.1 炮眼布置

炮眼的分布，即炮眼的排距(b)和間距(a)與基巖的挖深(H)息息相關(guān)，其相互關(guān)系式為b≤H/2，理論最大b值為0.75 m，考慮深水鉆眼困難大，鉆速慢，為減少鉆眼數(shù)量，故選取b為1 m，為彌補(bǔ)這一缺陷，故適當(dāng)增加單位耗藥量，以滿(mǎn)足基巖松動(dòng)破碎的目的。

本次選取部分患者開(kāi)展研究,分別給予患者硝普鈉靜脈滴注治療以及酚妥拉明靜脈滴注治療,其中硝普鈉治療下的患者與接受靜脈滴注治療前比較病情改善效果更為顯著,而且沒(méi)有患者出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng),具有較高的安全性,與酚妥拉明進(jìn)行比較綜合應(yīng)用價(jià)值更高,應(yīng)當(dāng)?shù)玫綇V泛使用。

炮眼分布為梅花形，即等邊三角形，但受基巖開(kāi)挖水平面尺寸的限制，由常規(guī)a=1.1b，改為a=b，即a為1 m。如圖1所示，每個(gè)承臺(tái)布炮眼104個(gè)，4個(gè)承臺(tái)合計(jì)布炮眼416個(gè)。

圖1 承臺(tái)平面(基巖)炮眼分布(單位:m)

4.1.2 炮眼深度

為達(dá)到開(kāi)挖深度避免欠挖，炮眼深度必須大于開(kāi)挖深度，其炮眼深度L與開(kāi)挖深度H的關(guān)系式為L(zhǎng)=1.2H，故L為1.8 m。

4.1.3 炮眼裝藥量

承臺(tái)基巖爆破體積為10.0 m×8.0 m×1.5 m=120 m3。水下爆破單位耗藥量遠(yuǎn)大于地上爆破，針對(duì)該爆破工點(diǎn)水深和基巖地質(zhì)，故取單位耗藥量q為2 kg/m3，經(jīng)計(jì)算每個(gè)炮眼裝藥量2.3 kg。每個(gè)承臺(tái)基巖爆破裝藥為239.2 kg，3個(gè)承臺(tái)合計(jì)為717.6 kg，而實(shí)際用藥量見(jiàn)后文說(shuō)明。

4.1.4 起爆網(wǎng)路

起爆網(wǎng)路采用導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)。為了有效地控制振動(dòng)效應(yīng)，設(shè)計(jì)為“同列同段孔外等間距控制微差起爆網(wǎng)路”，即沿江流向一直線的炮眼為一列，同一列均裝同一段別的毫秒雷管;垂直江流向一直線上的炮眼為一排，同一(二)排在炮眼口處用同一段毫秒雷管并聯(lián)，形成并串聯(lián)網(wǎng)路。設(shè)計(jì)的網(wǎng)路如圖2所示。

4.2 鉆爆挖運(yùn)施工

4.2.1 鉆炮眼

對(duì)水下深孔爆破應(yīng)該選擇相應(yīng)的鉆機(jī)，其鉆眼直徑以40～60 mm為宜，以下限最理想。鉆眼必須按設(shè)計(jì)進(jìn)行，要保障鉆眼的位置和深度。

每個(gè)炮眼鉆到位之后立即安放套管，以防炮眼被淤泥或鉆屑堵塞。套管選擇PC塑料硬管，既便宜又輕巧，其直徑略小于鉆眼直徑，其長(zhǎng)度為一端插入炮眼最底部，另一端露出水面。

圖2 起爆網(wǎng)絡(luò)

4.2.2 炮眼裝藥結(jié)構(gòu)

使用的炸藥為直徑32 mm乳化炸藥(隧道用藥)，每卷重200 g，長(zhǎng)200 mm，按上述設(shè)計(jì)每個(gè)炮眼裝2.3 kg，實(shí)際可裝2.4 kg，計(jì)12卷，每2卷為一組連續(xù)綁扎在φ6(φ8)的鋼筋上，鋼筋一端插入炮眼底，另一端露出水面，裝藥長(zhǎng)度為1.2 m，最后用砂回填0.6 m深。炮眼裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。每個(gè)承臺(tái)用藥量為249.6 kg，3個(gè)承臺(tái)合計(jì)為748.8 kg。

圖3 炮眼裝藥結(jié)構(gòu)(單位:m)

4.2.3 根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整后的爆破設(shè)計(jì)

由于在鋼圍堰加固、抽水后，在基巖上1.0 m范圍內(nèi)有最低一層內(nèi)部加固支撐，所以對(duì)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行了最后的參數(shù)調(diào)整。

4.2.4 裝藥結(jié)構(gòu)調(diào)整

使用的炸藥為直徑32 mm乳化炸藥，每卷重200 g，長(zhǎng)200 mm，按上述設(shè)計(jì)每個(gè)炮眼裝0.4 kg，每2卷為一組連續(xù)綁扎在竹片上，竹片一端插入炮眼底，另一端露出水面，裝藥長(zhǎng)度為0.4 m，最后用砂回填0.3 m深;鑒于爆破裝藥時(shí)孔內(nèi)存水情況，將藥卷上下的水袋取消，直接使用孔內(nèi)存水替代，裝藥不耦合系數(shù)為0.8。爆破至設(shè)計(jì)高程分兩次進(jìn)行。

4.2.5 鋪設(shè)復(fù)式網(wǎng)絡(luò)

水下爆破如出現(xiàn)啞炮，要比露天爆破處理難度大，為杜絕啞炮的出現(xiàn)，應(yīng)鋪設(shè)復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，即炮眼雙雷管起爆炸藥，孔外雙雷管并串聯(lián)。

毫秒雷管的長(zhǎng)度應(yīng)為12 m，如達(dá)不到要求，也應(yīng)露出水面，這樣必須準(zhǔn)備連通管，每個(gè)承臺(tái)毫秒雷管256個(gè)。

4.2.6 圍堰內(nèi)炮渣的清除

每次爆破完成后，由人工將炮渣裝入吊箱內(nèi)，吊車(chē)吊運(yùn)至棧橋上的運(yùn)輸車(chē)運(yùn)出，吊箱為圓柱形，外底部加設(shè)第三點(diǎn)吊掛點(diǎn)以便于吊箱翻轉(zhuǎn)棄渣。

5 結(jié)語(yǔ)

深水基巖爆破清除鉆爆挖運(yùn)四大施工環(huán)節(jié)，必須抓緊鉆眼，鉆眼速度快與慢直接影響工期。在整個(gè)施工過(guò)程中，通過(guò)精準(zhǔn)的爆破設(shè)計(jì)，單壁鋼圍堰外圍止水效果良好，縮短了施工工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 何廣沂．節(jié)能環(huán)保工程爆破［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2007．

［2］ 何廣沂．工程爆破新技術(shù)［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2000．

［3］ 顧毅成，史雅語(yǔ)，金驥良．工程爆破安全［M］．北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2001．

［4］ 王慧東．橋梁墩臺(tái)與基礎(chǔ)工程［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2005．

［5］ 陳鐵騎．錦屏二級(jí)水電站特大洞室控制爆破施工技術(shù)研究［J］．鐵道建筑，2009(2):34-36．