橋墩基礎(chǔ)的水下控制爆破

余賢高,吳曉陽(yáng)

(1.淳安華遠(yuǎn)古建工程有限公司, 浙江淳安縣 311700;2.淳安地坤實(shí)業(yè)有限公司,浙江淳安縣 311700)

橋墩基礎(chǔ)的水下控制爆破

余賢高1,吳曉陽(yáng)2

(1.淳安華遠(yuǎn)古建工程有限公司, 浙江淳安縣 311700;2.淳安地坤實(shí)業(yè)有限公司,浙江淳安縣 311700)

與一般水下鉆孔爆破法施工相比,深水橋樁基礎(chǔ)采用水下裸露爆破法施工,相對(duì)可以降低施工難度、縮短施工工期。詳細(xì)介紹了淳安縣城中湖南路“兩隧一橋”橋墩基礎(chǔ)水下控制爆破的方案、藥量計(jì)量、施工步驟及爆破危害的防護(hù)措施,對(duì)類似工程的施工有一定借鑒作用。

橋墩基礎(chǔ);下裸露爆破;施工方案;安全距離

1 工程概況

浙江省淳安千島湖經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)發(fā)展總公司投資建設(shè)的“兩隧一橋”項(xiàng)目橋梁施工過(guò)程中,因大橋的1#樁基礎(chǔ)巖面屬于北面山體的延續(xù)體,巖面傾斜較大,達(dá)到45°以上,不利于機(jī)械夯樁施工。為保證大橋施工質(zhì)量,加快大橋橋樁的施工進(jìn)度,擬采用水下爆破方法對(duì)1#樁基礎(chǔ)巖面進(jìn)行處理。

地質(zhì)勘探表明,施工地段巖性以細(xì)砂巖為主,次為粉砂巖,中厚層狀為主。巖石的硬度系數(shù)f為6～8,較為破碎,利于爆破作業(yè)。

爆破區(qū)域周圍無(wú)民房及其他重要建筑物,爆破區(qū)域東側(cè)20m處為施工臨時(shí)浮橋,南側(cè)距離爆區(qū)100m左右處為橋墩施工區(qū),西側(cè)為千島湖水域,北側(cè)為連續(xù)山坡地?？傮w爆破環(huán)境良好。

2 爆破施工方案

根據(jù)業(yè)主合同需要,本工程共需對(duì)6個(gè)鋼護(hù)筒(直徑2.7m)基礎(chǔ)和15個(gè)橋樁(直徑63cm)基礎(chǔ)進(jìn)行部分爆破(見(jiàn)圖1),達(dá)到基礎(chǔ)相對(duì)平整,便于安放。由于總的爆破開(kāi)挖量不大,如采用水下鉆孔爆破法施工,鉆孔偏位難以控制,施工難度大、工期長(zhǎng)、施工準(zhǔn)備復(fù)雜、施工成本高。經(jīng)過(guò)對(duì)水下地形的勘查,采用水下裸露爆破法施工,相對(duì)可以降低施工難度,縮短施工工期。

3 藥量計(jì)算及藥包布置

水下爆破炸藥單耗與巖石性質(zhì)、水深、巖石厚度以及巖石破碎塊度要求等有關(guān)。在總結(jié)有關(guān)常規(guī)水下鉆孔爆破和參照平坦地形裸露爆破的基礎(chǔ)上,采用如下公式計(jì)算水下傾斜裸露爆破的炸藥單耗:

圖1 樁基礎(chǔ)爆破平面示意

式中:Q——單藥包藥量,kg;

k——與介質(zhì)性質(zhì)、爆破方式有關(guān)的系數(shù),k=70～120k/kg.m-3;

p——分層開(kāi)挖厚度,m,p=0.5m;

h——被炸巖石頂部水深,m;

n——爆破作用指數(shù)。

n,f(n)與水深h的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 水深h和f(n)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

經(jīng)計(jì)算,對(duì)于不同巖石產(chǎn)生破碎的最低藥量為Q=10kg,但應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。對(duì)f=6～8的中硬巖石,應(yīng)取6～8kg。在本工程中,對(duì)于直徑2.7 m的鋼護(hù)筒基礎(chǔ)爆破單個(gè)藥包的重量暫定8kg;對(duì)于直徑63cm的樁基礎(chǔ)爆破單個(gè)藥包重量定為4 kg,在施工時(shí)通過(guò)爆破試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于直徑63cm的樁基礎(chǔ)布置一個(gè)藥包于傾斜面的中上部,對(duì)于直徑2.7m的鋼護(hù)筒基礎(chǔ)布置單排2個(gè)藥包,藥包間距為1m,藥包放置于傾斜面中上部。

4 爆破施工方案

(1)水下測(cè)量定位。通過(guò)全站儀精確定位需要爆破的樁基礎(chǔ)位置,在基礎(chǔ)兩端放置沙袋,直徑2.7 m的基礎(chǔ)在中間部位同一直線上放置3個(gè)沙袋,便于潛水員水下投放藥包時(shí)能準(zhǔn)確定位。

(2)藥包制作。在陸地上將炸藥用塑料袋包扎好,放在編織袋中,藥包上方用小沙袋覆蓋,用細(xì)鐵絲將沙袋與藥包綁在一起,以不松散脫落為宜。每個(gè)藥包內(nèi)插入兩發(fā)同段非電雷管,雷管的腳線長(zhǎng)度保證能夠引至岸邊。為方便藥包在傾斜面上的穩(wěn)定,在藥包上栓一根細(xì)繩,并拉到岸上固定。

(3)藥包投放。潛水員將藥包投放到設(shè)定的爆破位置,投放過(guò)程中,專人在岸邊牽引導(dǎo)爆管,防止導(dǎo)爆管拉斷、拉細(xì)。潛水員將藥包放好后,穩(wěn)住不動(dòng),從岸上拉緊細(xì)繩,直到潛水員松手后藥包不滑動(dòng)為止。

(4)連線爆破。將導(dǎo)爆管集中一起,用導(dǎo)爆管雷管反向連接起爆,導(dǎo)爆管的長(zhǎng)度必須滿足安全規(guī)程的規(guī)定,同時(shí)能夠保證爆破員撤離到安全地點(diǎn)的時(shí)間。

5 爆破危害的防護(hù)措施

5.1 爆破飛石的安全距離

水下裸露爆破由于炸藥為反向作用力,加上水的覆蓋,飛石很難逸出水面,尤其當(dāng)水深達(dá)到6m以上時(shí),飛石不會(huì)飛出水面,本次爆破的安全警戒距離不小于200m。

5.2 爆破震動(dòng)計(jì)算

爆破周圍存在的構(gòu)筑物為施工用的浮橋和南側(cè)施工的橋墩,在爆破時(shí)將浮橋的北側(cè)與岸邊連接處松開(kāi),浮橋僅受到爆破涌浪的影響,爆破地震對(duì)其不產(chǎn)生破壞,僅需考慮對(duì)南側(cè)正在施工的橋墩的影響。本工程的最大段起爆藥量按60kg考慮,由公式V=計(jì)算出爆破使南側(cè)橋墩產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為0.85cm/s,參考《爆破安全規(guī)程》〔GB6722-2003〕的規(guī)定,本工程的爆破震動(dòng)對(duì)周邊建筑物不會(huì)產(chǎn)生破壞。

5.3 水中沖擊波安全距離計(jì)算

人員和施工船舶的水沖擊波安全允許距離可按下式計(jì)算:

式中:R——水中沖擊波的最小安全允許距離,m;

Q——一次起爆的炸藥量,kg;

K0——系數(shù),裸露裝藥條件下,對(duì)游泳人員K=250,對(duì)潛水員K=320,對(duì)船舶K=25～50。

本工程一次總爆破用藥量不超過(guò)60kg,經(jīng)過(guò)計(jì)算:對(duì)游泳人員的安全距離為978m,對(duì)潛水人員的安全距離為1252m,對(duì)船只的安全距離為195m。爆破時(shí)須派出船只對(duì)周圍1.5km以內(nèi)范圍進(jìn)行巡視,禁止人員潛水或游泳。

6 爆破效果及建議

2006年9月18日下午4時(shí)30分,淳安縣千島湖鎮(zhèn)城中湖南路“兩隧一橋”工程橋墩基礎(chǔ)水下爆破成功。本次共對(duì)6個(gè)鋼護(hù)筒基礎(chǔ)和15個(gè)橋樁基礎(chǔ)進(jìn)行一次爆破,達(dá)到了基礎(chǔ)相對(duì)平穩(wěn)的爆破效果。但由于采用一次性連網(wǎng)爆破,爆破用藥量相對(duì)集中,使千島湖中的各種魚類炸死,造成跟捕漁隊(duì)的糾紛。建議今后有類似工程,一定要分段實(shí)施爆破,另外在爆破前加強(qiáng)在同一水域?qū)︳~類的清趕。

[1]劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.

[2]陳華騰,鈕 強(qiáng),譚勝禹,等.爆破計(jì)算手冊(cè)[M].沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1991.

[3]中國(guó)工程爆破學(xué)會(huì).工程爆破理論與技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

2010-01-19)