城市污水管爆破施工技術(shù)分析

羅琰

（四川攀峰路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川成都 610023）

0 引言

近年來(lái)我國(guó)城市化進(jìn)程在不斷推進(jìn)，很多城市原有的污水管網(wǎng)已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際使用需要，急需對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造[1]。在對(duì)污水管網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造施工時(shí)會(huì)涉及新舊管道之間的碰管問題[2]。在該位置進(jìn)行施工時(shí)為盡可能減少碰管施工對(duì)原污水管道造成的不利影響，通常采用的是爆破施工技術(shù)[3]。本文以某城市開展的污水管網(wǎng)升級(jí)改造項(xiàng)目為例，對(duì)爆破施工技術(shù)方案及過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)全面的闡述。

1 工程概況

某城市擬對(duì)污水管網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造，本次項(xiàng)目改造主要涉及4 處碰管處，這4 個(gè)碰管處原先的污水管道全部使用鋼筋混凝土管，其型號(hào)分別為 D2000、D2200、D900 和 D1200。其中 D2000 和D2200 型鋼筋混凝土管的長(zhǎng)度為2m，屬于平口管，管道的基礎(chǔ)斷面形狀為180°滿包混凝土。D900 和D1200 型鋼筋混凝土管的長(zhǎng)度均為2.5m，屬于承插管，這種類型管道的基礎(chǔ)斷面形狀為180°砂石基礎(chǔ)。為了盡可能降低管道施工過(guò)程對(duì)原污水管道造成的不利影響，上述的4 處碰管處需要同時(shí)打圍和爆破施工。這對(duì)城市污水管爆破施工技術(shù)提出了相對(duì)較高的要求。

正式施工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，發(fā)現(xiàn)井底與地面之間的距離為8.3m，管道頂部與地面之間的距離為6.1m，井內(nèi)水面與地面之間的距離為3.1m。同時(shí)還對(duì)井水水位的變化情況進(jìn)行了連續(xù)三天的觀察，發(fā)現(xiàn)水位變化范圍在±0.9m?；谝陨蠈?shí)際測(cè)量結(jié)果并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐檢驗(yàn)，最終將4 處碰管井鋼制水工閘門的高度設(shè)置為7.8m。

2 切割爆破方案

新建的污水管道與原有污水管道需要碰管且要求碰管施工過(guò)程中，不能出現(xiàn)斷流的問題?；谝陨蠈?shí)際情況并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擬對(duì)原有污水管道實(shí)施切割爆破的碰管施工方法，需要在污水流量相對(duì)較少的時(shí)間段開展施工工作。

2.1 工程特點(diǎn)及要求

工程特點(diǎn)：整個(gè)施工過(guò)程都在污水井內(nèi)完成，場(chǎng)地受到限制；污水管中有長(zhǎng)度為6.3m 的水頭，在很大程度上提升了施工難度；一旦實(shí)施切割起爆，污水必然會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)將整個(gè)污水井填滿；切割爆破必須一次性完成，確保污水能夠順利排走；要求對(duì)爆破技術(shù)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算和控制，確保達(dá)到理想的效果。

工程要求：碰管處1、2 和4 需要切割爆破的鋼筋混凝土污水管道為兩節(jié)，碰管處3 需要切割爆破的鋼筋混凝土污水管道為一節(jié)；將具體的切割爆破點(diǎn)設(shè)置在兩根管道對(duì)接的縫隙位置；要求切割爆破一次性完成徹底，且將爆破后中間管道利用專業(yè)工具移至地面；對(duì)于不需要切割爆破的污水管道以及其他設(shè)施需要采取措施對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)開展切割爆破和吊裝工作。

2.2 切割爆破方法的選擇

已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，進(jìn)行切割爆破時(shí)，通過(guò)專用切割索進(jìn)行施工能夠取得良好的應(yīng)用效果。對(duì)于本施工項(xiàng)目而言，具體要求如下：①處在兩側(cè)和上部區(qū)域的管道，可以通過(guò)垂直于管面的鉆孔爆破方法實(shí)時(shí)切割。選擇此種爆破切割方法時(shí)，首先要將管道外部區(qū)域包裹的混凝土進(jìn)行徹底剔除；②處在下部區(qū)域的管道，有兩種切割方式可供選擇：a.通過(guò)索狀切割索實(shí)施切割；b.充分利用管道的特殊結(jié)構(gòu)實(shí)施切割，對(duì)于本工程項(xiàng)目主要是利用管道下部區(qū)域的混凝土支座實(shí)施鉆孔爆破切割。

2.3 爆破點(diǎn)基坑開挖與支護(hù)開挖

由于城市污水管網(wǎng)非常復(fù)雜，施工區(qū)域會(huì)存在路面、建筑物等情況。為避免整個(gè)施工過(guò)程對(duì)路面行車以及附近建筑物造成不利影響，項(xiàng)目施工時(shí)不得通過(guò)大開槽的施工模式，而應(yīng)該采用人工方式進(jìn)行開挖，然后利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)。

2.4 舊污水管支撐

原有污水管道底部與爆破井底之間的距離至少60cm，為避免開挖過(guò)程對(duì)原有污水管道造成影響，在開挖過(guò)程中需要采取必要的措施對(duì)原有污水管道進(jìn)行保護(hù)支撐。本項(xiàng)目主要利用C40 混凝土澆筑直墩的方式對(duì)管道實(shí)施保護(hù)，具體施工過(guò)程與要求有：

（1）當(dāng)基坑開挖到與原污水管底部距離為20cm 時(shí)停止施工，找到接頭具體位置。以接縫為對(duì)稱面向兩側(cè)分別挖出40cm，則總寬度為80cm，深度和長(zhǎng)度均為100cm 的溝槽。需要說(shuō)明的是，如果是D900 和D1200 鋼筋混凝土管，則向每側(cè)各挖出30cm，總寬度為60cm 即可。然后向溝槽內(nèi)部澆筑C40 混凝土，相鄰支墩中間的土層不得開挖。

（2）當(dāng)澆筑的混凝土支墩強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%左右時(shí)，可以通過(guò)人工的方式將混凝土管接頭部位的滿包混凝土進(jìn)行剔除。同時(shí)以管道中心為對(duì)稱面，向兩側(cè)各挖出40cm，總寬度為80cm，長(zhǎng)度和深度均為100cm 的溝槽。需要說(shuō)明的是，如果是D900 和D1200 鋼筋混凝土管，則向每側(cè)各挖出30cm，總寬度為60cm 即可。用16 號(hào)鋼絲制作成的鋼筋網(wǎng)將管道兜住，然后向溝槽內(nèi)部澆筑C40 混凝土。

（3）最后通過(guò)人工的方式將管道接頭部位的支墩混凝土和滿包混凝土全部拆除。

2.5 爆破設(shè)計(jì)

（1）上部和兩側(cè)面鉆孔爆破設(shè)計(jì)。鉆孔爆破設(shè)計(jì)時(shí)涉及的一些參數(shù)主要有：管道壁厚為20～22cm，鉆孔直徑和深度分別為36～38mm 和12～15cm，炮孔孔距和排距分別為 15～20cm 和15cm，炮孔設(shè)置2～3 排，本次爆破雖然采取得是鉆孔爆破，但是炸藥其實(shí)處于裸露狀態(tài)，因此需要適當(dāng)增加炸藥單耗，最終將炸藥單耗取為5kg/m3。爆破時(shí)需要將第1 排炮孔設(shè)置在與管道端部距離12cm 左右的位置，其他炮孔按照排距進(jìn)行設(shè)置。結(jié)合相關(guān)理論知識(shí)并考慮實(shí)際情況，最終計(jì)算得到的單孔藥量為20g。完成爆破工作后，位于切割線兩側(cè)寬度分別為10cm 左右的混凝土管，在炸藥爆破力作用下被完全震碎，同時(shí)混凝土與鋼筋被完全分離。通過(guò)這樣的方式可以將廢棄管道和將要保留的管道有效分離，然后利用專業(yè)工具將廢棄混凝土管道運(yùn)輸至地面。

（2）下部區(qū)域鉆孔爆破設(shè)計(jì)?；炷凉艿谋诤裢瑯訛?0～22cm，混凝土內(nèi)部包含有直徑為5mm 的冷拔鋼絲，根據(jù)相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如果采用普通的切割索，對(duì)于混凝土內(nèi)部包含的冷拔鋼絲很難被徹底切斷。雖然可以通過(guò)加大藥量的方法將其全部切斷，但可能會(huì)造成較大的沖擊?；诖耍瑢?duì)于下部區(qū)域采用平行鉆孔爆破方法，利用該種爆破方法能夠在使用較少藥量的前提下順利實(shí)現(xiàn)爆破切割。

鉆孔孔徑大小為36～38mm，孔深度視具體情況而定，炮孔排距以及具體排數(shù)分別為15cm 和2～3 排，結(jié)合實(shí)際情況將炸藥單耗設(shè)置在0.8～1kg/m3范圍內(nèi)。結(jié)合相關(guān)理論計(jì)算公式并考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，平行孔總藥量計(jì)算結(jié)果為200g。

（3）炮孔堵塞。對(duì)于平行孔按照常規(guī)方法對(duì)其實(shí)施堵塞即可，而對(duì)于垂直孔則很難對(duì)其進(jìn)行完全堵塞，此時(shí)可以在炮孔上面涂抹半濕的粘土。

（4）雷管段別及連網(wǎng)。平行孔、垂直孔和連網(wǎng)分別用Ms5、Ms3 和 Ms1 段裝藥。

3 爆破施工方案

3.1 前期準(zhǔn)備

在正式實(shí)施爆破切割工作前需要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，主要包含以下幾個(gè)方面：①為確保整個(gè)施工作業(yè)過(guò)程的便捷性，需要將井內(nèi)積累的水分徹底抽干，同時(shí)將井內(nèi)的垃圾清理干凈；②需要將鋼筋混凝土污水管道外側(cè)包裹的混凝土、支座混凝土等通過(guò)人工方式進(jìn)行拆除，可以輔助使用風(fēng)鎬以提升作業(yè)效率；③一般情況下利用電錘實(shí)施鉆孔即可，如果發(fā)現(xiàn)電錘鉆孔作業(yè)效率不滿足要求時(shí)，可以利用輕型風(fēng)鉆轉(zhuǎn)出5～6cm 深后，用電錘鉆到理想的深度，完成鉆孔工作后需要對(duì)所有的孔進(jìn)行全面檢查。

3.2 吊裝和起爆準(zhǔn)備

完成爆破工作后需要馬上將廢棄管道利用起吊工具運(yùn)輸至地面。因此在正式爆破之前，首先需要利用鋼絲繩和各種卡具將管道固定好并兜住，這樣在完成爆破工作后能夠在第一時(shí)間將廢棄管道運(yùn)輸至地面。本項(xiàng)目中使用的吊裝工具為QY160T 型汽車吊。

按照爆破方案將對(duì)應(yīng)的炸藥進(jìn)行安裝、防護(hù)并連網(wǎng)，正式爆破前還需要對(duì)各個(gè)孔內(nèi)的炸藥情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保無(wú)誤。

3.3 切割爆破

以上準(zhǔn)備工作全部完成后就可以清場(chǎng)并警戒，在規(guī)定的時(shí)間將炸藥起爆，然后立即將廢棄管道利用汽車吊吊至地面，整個(gè)爆破切割過(guò)程全部結(jié)束。

3.4 閘槽沉渣清理和閘門吊裝

廢棄管道吊走后需要馬上在廢棄管道的位置安裝鋼制水工閘門，要求閘門的高度高出當(dāng)前階段水面高度0.5m 以上，結(jié)合實(shí)際情況將4 個(gè)碰管處的閘門寬度分別設(shè)置為4m、3.2m、3.2m 和4.3m。在吊裝閘門前首先需要對(duì)閘槽內(nèi)部的雜物、沉渣等進(jìn)行徹底清理，保證施工區(qū)域的干凈整潔。徹底清潔干凈后需要在4 個(gè)位置同時(shí)進(jìn)行吊裝施工，因此需要準(zhǔn)備4 臺(tái)40t 的吊車，在人工操作下完成整個(gè)吊裝過(guò)程。

3.5 廢棄管道封堵施工

首先把需要廢除的管道附近所有的檢查井井蓋打開，將內(nèi)部的污水全部抽出并向井內(nèi)通風(fēng)，確保安全的情況下派人修筑50cm 厚磚堵頭，最后向廢棄的管道內(nèi)部以及閘門背后澆筑C40早強(qiáng)混凝土，初步統(tǒng)計(jì)本工程項(xiàng)目需要澆筑的混凝土體積為300m3。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)城市污水管網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造時(shí)，新管道與原污水管道碰管時(shí)，為了降低施工過(guò)程對(duì)原污水管道造成的不良影響，通常需要采用爆破施工的方法。本文以某城市開展的污水管網(wǎng)升級(jí)改造項(xiàng)目為例，針對(duì)4 處碰管位置的切割爆破施工方案及過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)介紹與分析。對(duì)于積累城市污水管道爆破切割施工技術(shù)水平，為其他類似工程項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)借鑒具有重要的實(shí)踐意義。