羅 凱
中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司
水下爆破也和露天爆破一樣,都要用裸露鉆孔和藥室裝藥等方法實現(xiàn)爆破目的;不同的是水下施工比較復(fù)雜、困難,長期以來多由潛水員在水下進(jìn)行鉆孔和裝藥等技術(shù)作業(yè)。工作范圍既受水深的限制,又受潮汐水流的影響,效果欠佳。
由于水作為介質(zhì)的阻力遠(yuǎn)比空氣大,因此計算裝藥量時,必須考慮水的深度,才能保證爆破效果;同時水介質(zhì)傳播沖擊波的能力也遠(yuǎn)大于空氣,附近若有其他水工建筑物時,多采取氣泡帷幕方法,降低水中沖擊波的峰值壓力,作為防護(hù)手段。
新建鐵路鄭州至萬州重慶段站前工程某多線特大橋結(jié)構(gòu)形式為2×24+2×32+(4×32)四線變二線道岔梁(半幅)+1×24+(96+200+96)連續(xù)鋼構(gòu)-拱組合+2×32m,其中10-12跨為(96+200+96)連續(xù)鋼構(gòu)-拱組合結(jié)構(gòu),橋梁全長741.6m。
下部基礎(chǔ)10#、11#墩設(shè)計在彭溪河水域范圍,結(jié)構(gòu)為高樁承臺,共設(shè)36 根直徑為2.5m 鉆孔灌注樁?;A(chǔ)地質(zhì)主要為中、弱風(fēng)化泥巖夾砂巖,墩柱為雙肢薄壁墩,墩高55m。
擬建橋位處彭溪河水域河床橫斷面基本呈“U”型,10#、11#橋墩基礎(chǔ)位于“U”型河床中心線兩側(cè)靠岸邊范圍,地形陡峭基本無覆蓋。10#、11#墩承臺靠岸側(cè)采用水下爆破開挖。
圖1 水下爆破范圍示意圖
(1)確保爆破施工安全。
(2)開挖深度應(yīng)符合設(shè)計要求。
(3)基底爆破到位,不留殘根。
根據(jù)主墩所處基巖結(jié)構(gòu)、尺寸及周圍環(huán)境等特征,為滿足設(shè)計、工期需要,設(shè)計采用分層爆破方案。沿水流方向分排鉆孔,根據(jù)雷管的段別、齊爆藥量、及周邊環(huán)境,確定一次鉆孔數(shù),進(jìn)行作業(yè)。
施工順序詳見圖2。
圖2 炮孔施工順序圖示
根據(jù)現(xiàn)場情況,本項目擬采用工效較高、性能良好的ZQ100型航道潛孔鉆機(jī)進(jìn)行爆破作業(yè),爆后利用4m3抓斗式清碴船進(jìn)行清渣。
鉆孔孔位采用GPS 直接測定,水上施工平臺利用拋設(shè)的錨纜移動船位和調(diào)整孔位。在孔位上測量水深,由施工面高程和設(shè)計高程計算鉆孔深度。
根據(jù)現(xiàn)場測量的結(jié)果確定具體的爆破臺階高度,根據(jù)設(shè)計圖臺階高度按5m分層,考慮水流、水深條件影響及清渣的效果,順?biāo)謹(jǐn)嗝孢M(jìn)行施工。
(1)鉆孔直徑Φ90mm。
圖3 炮孔布置示意圖
(2)孔距a的確定:孔距取值a=1.5m。
(3)排距b的確定:排距取值b=1.2m。
(4)鉆孔深度h:鉆孔爆破分層厚度最大為5m,孔深為5m。
(5)炸藥單耗q:選用具有防水性能的乳化炸藥。根據(jù)水的深度情況調(diào)整單耗,由于水面以下有水壓力的作用,夾制作用較大,單耗應(yīng)適當(dāng)取大一些。水下爆破單耗一般為1.0kg/m3~1.8kg/m3,本工程松動爆破?。簈=1.5kg/m3。施工前,應(yīng)在相對安全的區(qū)域,進(jìn)行小規(guī)模試爆,根據(jù)試爆的情況,并根據(jù)水的深度變化調(diào)整藥量。
(6)單孔藥量Q:根據(jù)體積法計算藥量:Q=a×b×h×q,單孔藥量Q=13.5kg。
(7)微差時間選擇:為降低水中沖擊波及振動對周圍構(gòu)筑物的影響,除控制爆破規(guī)模外,還必須采用微差爆破,微差間隔時間設(shè)計不低于50ms。
(8)裝藥結(jié)構(gòu):為了使爆破塊度相對均勻,在一定程度上減小爆破地震及水中爆破沖擊波效應(yīng)。采用孔底起爆方式。為確保裝藥到位,可用竹片捆扎藥卷進(jìn)行裝藥,上部用10mm~20mm碎石堵塞。
一次最大起爆藥量:7排×4孔×13.5kg/孔=283.5kg
(9)起爆網(wǎng)路設(shè)計:采用全非電毫秒延期導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路,網(wǎng)路敷設(shè)時,根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境采用導(dǎo)爆管雷管延期逐排起爆。起爆網(wǎng)絡(luò)詳見圖4。
圖4 起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖
爆破時,為確保周圍環(huán)境的安全,需對水面上200m 范圍內(nèi)的機(jī)械設(shè)備、船舶和人員進(jìn)行撤離,700m 范圍內(nèi)嚴(yán)禁游泳、捕魚,900m范圍內(nèi)取消一切水下安裝、潛水作業(yè)。
在爆破前發(fā)布公告。計劃每天組織爆破兩次,爆破時間段為06:00~07:00、17:30~18:30。
本文對彭溪河多線特大橋主橋橋墩處裸露基巖的水下爆破進(jìn)行了研究。對水下分層爆破網(wǎng)路、鉆孔布置、參數(shù)設(shè)計等進(jìn)行探討。該技術(shù)的成功應(yīng)用可以克服主墩承臺施工前圍堰的成功下放遇到的技術(shù)難題,為今后類似工程提供借鑒。