人工挖孔桩深孔爆破设计与施工
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摘要：本文结合工程实例，对人工挖孔桩深井爆破设计与施工进行研究，为类似工程施工提供参考。
关键词： 人工挖孔桩爆破设计 施工
在高速公路桥梁桩基施工中，使用人工开挖成孔是一种较为常见的施工方法，人工挖孔具有配套机械少，施工方便，造价低等优点，但在施工过程中，遇到一些人工难以开挖的岩石时，需要采用井下爆破来排除岩石。井下爆破尤其是深井的爆破施工需要进行科学的设计以及严谨有序的施工组织，才能确保井下爆破顺利实施。本人结合工程实例，对人工挖孔桩深井爆破设计与施工进行探讨。
1 、工程概况
1.1工程概况
二连浩特至广州高速公路永州至蓝山K52+382.400~K53+419.9荷叶塘高架桥全长1037.5米，本桥中心桩号为K52+900,跨径为：66+3*110+66+4*110+66，上部构造为预应力砼钢构连续组合梁，下部构造为薄壁墩或门式墩配桩基和柱式台配桩基或扩大基础。该桥是全线关键工程之一。
1.2 地质地貌及桩基设计
该桥桥位区跨越荷叶塘谷地（冲沟），桥址两侧为低山，地势陡峭；中间为谷地，地势总体较为平缓；两侧山体与谷地相对高差110m以上。桥梁10#墩位于岩壁发育陡峭山坡段，岩壁坡面倾向山体外侧，局部稍倾向山体内侧，岩体中节理、裂隙发育，裂隙中无充填物或充填性土。根据桩基所处地理位置情况及地质情况，设计采用实体墩配4根3米直径桩基，桩长为59m；所有桩基均为嵌岩桩，要求桩基础嵌入弱风化层新鲜基岩深度不小于设计深度，桩基底支撑在较完整的岩面上，采用人工开挖成孔，用导管法灌注桩基砼成桩的方法施工。
2、爆破方案设计
2.1设计原则
（1）全面规划，重要设计。对深孔爆破要有全面的规划与设计，明确器材选型，爆破方法及用药原则，随着开挖工作的进行，根据井下实际地质情况及深度，尤其是对那些深度大、工作量大的地方要进行重点设计；
（2）针对不同地质，不同深度选用不用的爆破用材，并采用多种爆破方法，力求爆破安全高效；
（3）严格控制每次爆破量，必要时采用分批分段爆破，保证爆破能量在控制范围之内。
2.2器材选型
（1）炸药
道路工程常用的炸药有黑色炸药、梯恩梯、硝铵炸药、氨油炸药、乳化油炸药等。在井口比较干爽的地方，可以根据实际选用上述炸药，但在深井下，考虑到井下的渗水及保证成孔护壁的需要，可选用乳化炸药，如选用其他非防水炸药，需考虑对炸药进行防水处理。
（2）起爆材料
雷管是常用的起爆材料。按照引爆方式分为火雷管和电雷管两种。引爆方式可以采用传统的导火索引爆和电力起爆，也可以采用塑料导爆管非电起爆方式，设计采用电雷管及电力引爆，应尽量避免采用导火索进行火花起爆。为取得较好的爆破效果，保护护壁的稳定性，可考虑选用微差爆破使用的秒延期雷管。电力引爆可选用电容式起爆器。起爆器要求体积较小，便于携带，结构组成简单。
2.3方案设计
（1）采用人工配合YTP28风动凿岩机钻孔，孔径42mm，掏槽眼孔深1.3m，内圈眼、周边眼孔深1.2m，周边眼采用光面爆破。
爆破参数设计：
a.采用大直径中空（φ=110mm）对称直眼掏槽，地勘探孔作为大直径中空直眼掏槽的中心空眼，8个掏槽眼，钻孔深为1.3m，装药结构为连续装药，装药比为67％。
b.三圈眼：a=0.48mWp=0.50m，钻孔深为1.2m，装药结构为连续装药，装药比为33％。
c.四圈眼：a=0.40mWp=0.40m，钻孔深为1.2m，装药结构为连续装药，装药比为33％。
d.周边眼：a=0.35mWp=0.40m，钻孔深为1.2m，装药结构为连续装药，装药比为45％。具体爆破参数见《挖孔桩钻爆参数表》，在施工过程中，根据具体情况酌情修改爆破参数。
（2)装药与堵塞
掏槽眼、内圈眼采用φ32mm药卷装药，炸药为二号岩石硝铵炸药，周边眼孔采用φ22mm光爆专用药卷，采用不偶合间隔装药。爆孔的堵塞长度取为25cm。
（3)起爆网路
采用塑料导爆管――非电毫秒雷管进行多排孔内微差爆破，采用瞬发电雷管起爆。
爆眼安置示意图2-1
（4）装药量计算
Q=ηlq
式中Q为单个炮眼装药量(单位kg)，η为炮眼的装药系数，取0.6～0.8；l为炮眼的长度(单位m)，q为每米炮眼的装药量(单位k/m),
（5)装药量的分配
一般情况下，掏槽眼的药量qt比周边眼药量qb多装20-25%
qt=(1.2-1.25)q
qb=(0.85-0.95)q
式中：qt――掏槽眼装药量，（g）
qb――周边眼装药量，（g）
3、爆破施工组织措施
由于（本案例）井下最深处达55米，因此在井下爆破施工组织安排、爆破控制及安全管理上有着更深更严格的要求，因此需要加强施工管理控制，严格按设计用药，控制爆破震动，采取多种措施加强成孔保护，在施工中尤其要注意井下排风及观察，确保井下施工安全。
3.1 施工组织
（1）建立完整爆破施工管理组织结构和安全管理结构，明确各岗位人员职责。
（2）制定严格施工管理制度，包括安全检查制度及下井登记、井下爆破作业流程等各项管理制度，确保施工有序进行。
（3）做好施工技术交底及安全生产技术交底工作，加强生产工人的技术和安全意识培训，特种人员严格实行持证上岗。
（4）建立爆破器材集中收发制度，严格控制爆炸物品的发放。做到集中发料、统一使用、统一收回、集中保管，严格登记手续，
3.2爆破控制与成孔的保护
（1）深井下，通过控制一次爆破的面积及炸药用量以达到控制爆炸能量。爆破时必须打眼爆破，对软岩炮眼深度不超过1m，对于硬岩石不超过1.3m。严格控制药量，周边眼以光面爆破设计为主。防止爆破震动给邻近完工的桩孔及本桩已成孔部分带来的损害。
（2）井口采用钢筋混凝土护壁，井下部分根据需要采用混凝土护壁或采用其他临时支付。
3.3 施工安全控制
（1）排除爆破烟尘，加强井下通风。
作业人员下井前及开挖过程中，要定期使用气体测仪器和小鸡等动物放入孔内检查孔内是否有害气体。下井前对孔内进行送风，彻底抽换孔内空气，证实无危险后才能下井作业。特别是爆破后，采取抽风设施排风后，必须仪器对气体进行检查后，确定有害气体浓度低于允许指标才能下井作业。
（2）井口防护措施
为防止爆破飞石冲出井口造成意外伤害，每次爆破前，需要用钢筋网覆盖井口，另外在钢筋网上加盖木枋后堆放沙包，防止井口遮盖物被爆炸时的气浪抛开。
（3）深井爆破必须采用电起爆，接入电路要采取防漏电措施，在装药前孔桩内所有的电器设备应提升至地面，装药时，连接线路应保证接头良好的绝缘性。
（4）雷管炸药井下安装要严格按照施工规范要求实施，在地下水丰富的地方注意选用防水良好的炸药。
（5）放炮必须有专人指挥，事先设立警戒范围，规定警戒时间、信号标志，并派出警戒人员;起爆前要进行检查，必须待施工人员、过路行人、车辆全部避入安全地点后方可起爆，警报解除后方可放行。另外对于出现瞎炮时，应及时报告并安排专业人员进行处理。
4、结束语
井下爆破，尤其是深井的爆破与一般爆破既有共同点，又有特殊要求，因此进行深孔爆破，需要进行科学的设计，严密周到的施工组织措施。永蓝高速荷叶塘大桥10#深孔施工取得了良好的效果，在整个施工过程中未出现安全事故，井壁裂缝均在可控范围内，施工进度也比预期快，因此该工程顺利实施是爆破设计理论在实际施工中得到很好印证
也为高速公路人工挖孔桩深孔爆破提供了一个成功案例。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看