钻孔桩水下孤石头\高强度岩层爆破施工技术

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摘要：温福铁路客运铁路专线云淡门特大桥位于福建省宁德市八都镇云淡村，地质情况复杂，且桥位位于山边，岩面倾斜坡度大，并且弱风化岩层还经常出现夹层，给钻孔施工带来了很大的困难。在钻孔桩施工过程中，云淡门特大桥遇到孤石、高强度岩层，进尺困难，致使成桩时间长，给人员机械等资源造成了极大的浪费。为保证施工进度，降低施工成本，决定实施水下爆破施工。

水下爆破孤石是指当钻孔至高强度孤石时无法进尺，利用炸药将其爆破后，使孤石松散，钻孔能够顺利进行的一种施工方法。水下爆破工艺实施简单，便于操作，安全性高，效果显著。本文从施工概况、机械设备、爆破材料、工艺方法、计算公式等几方面较详细的阐述了水下爆破施工方法。

通过水下爆破工艺分析与总结，为今后钻孔桩水下孤石及高强度岩层爆破施工提供很好的参考和借鉴。

关键词：水下钻孔桩；孤石及高强度岩层；爆破技术

Abstract: Wen-Fu railway passenger railway line was clear door Bridge is located in Ningde City, Fujian Province, the village of Badu town was clear, complex geological conditions, and the bridge site is located on the hillside, the rock surface tilt slope and weak weathered rock often appear sandwich, brought great difficulties to the borehole construction. Bored pile construction process, thin clouds Gate Bridge encounter boulders, high strength rock footage difficulties, resulting into a pile for a long time, causing a great waste of machinery and other resources to staff. To ensure the progress of the construction, lower construction costs, decided to implement the underwater blasting construction.

Underwater blasting boulders when drilling to high intensity boulders footage can not, the use of explosives to blasting boulders and loose, a construction method of drilling can be carried out smoothly. The underwater blasting process implementing a simple, easy to operate, high security, a significant effect. This article from construction profiles, machinery and equipment, blasting materials, process method, formula and other aspects more detailed description of underwater blasting construction method.

Through the underwater blasting process analysis and summary pile underwater boulders and high strength rock blasting construction to provide a good reference for future drilling.

Keywords: underwater bored piles; boulders and high-strength rock formations; blasting technology

中图分类号：TQ639.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1.工程概况

1.1 工程简介

云淡门特大桥位于宁德市八都镇的云淡门岛与下淡头之间，本桥大部分在海滩上，海滩为大片的养殖场；小部分在山凹里，山凹为农田。桥位处地势平坦，温州台位于云淡门岛的山坡上，福州台位于下淡头的山坡上。桥全长995.76米，共有30孔32.6m简支双线箱梁。全桥共有Φ1.25m桩基300根，均为柱桩，且设计要求入岩深度不小于2米。4#墩~28#墩位于原海滩养殖场上，采用筑岛围堰后采用钻机冲击成孔法施工。

1.2 地质情况

云淡门桥地质情况复杂，由上至下地层分别为回填土、淤泥层、砂层、粘土层、卵石土、全风化花岗岩、强风化花岗岩及弱风化花岗岩。弱风化花岗岩具有强度高，结构密实的特点，且桥位位于山边，岩面倾斜坡度大，并且弱风化岩层还经常出现夹层，给钻孔施工带来了很大的困难。

2.水下钻孔突遇孤石、高强度岩层

云淡门特大桥在前期钻孔桩施工中较顺利，但自24#墩以后，逐渐进入山凹地段，墩位都处于山脚，极易出现斜岩、夹层及孤石等复杂地质情况。在进行到26#墩时，根据设计院提供的地质柱状图上显示该墩在-20.7m进入弱风化岩层，桩底设计标高为-22.91m，入岩2.21米。施工队于2006年9月11日10点左右对26-10#桩基进行钻孔施工，先期进尺迅速。但在接下来的钻进过程中，发现进尺逐渐困难，感觉岩石特别坚硬，24小时进尺仅20cm，并且锤头损毁严重。基本上钻孔施工一天就要进行补焊锤牙，泥浆浮起的碴样里含有大量的碎铁片、铁块，形成了“铁打铁”的现象。

在云淡门特大桥项目部的要求下，经地质设计代表同意，对26#墩、27#墩进行补勘，即在26#墩及27#墩1#、10#桩桩位处开孔钻探重新确认地质情况。经补勘后发现26#墩1#、10#两桩位间弱风化岩面高差16.5米左右，岩面坡度达到50度，并且26#墩1#桩强风化花岗岩层中夹有两块弱风化孤石，一块0.8米厚，一块2.4米厚。地质情况见图1 26#墩地质示意图。

27#墩1#、10#两桩位间岩面高差也达到了14.4米，而两桩间距只有10.2米。取出的弱风化花岗岩芯经过铁四院地质设计代表确认强度超过100Mpa，如此高强度的岩石，采用普通钻头进行冲击，不仅进度缓慢，而且对于施工成本来说，也造成了极大的浪费。

根据现场施工情况及地质勘探报告，决定采用水下爆破的方法。

3．水下爆破施工原理及流程

3.1 施工原理

水下爆破孤石是指当钻孔至高强度孤石时无法进尺，利用炸药将其爆破后，使孤石松散，钻孔能够顺利进行的一种施工方法。

3.2 施工流程

冲击钻机钻至孤石收起钻塔地质钻机就位对中钻爆破孔炸药安装爆破冲击钻机继续钻进进入下一操作循环。

4. 施工准备

4.1 地质钻机

应选用能取岩芯的地质钻机。水下爆破施工，70%~80%的时间被钻孔占用，为了争取时间及经济效益，选用高效率的钻机至关重要。我国近年来生产制造的BTGJD-2型冲击回旋式钻机，比较先进。该机主要性能见表1 BTGJD-2型地质钻机性能表

表1BTGJD-2型钻机性能表

钻孔

直径

（mm） 钻深

（m） 给进

行程

（m） 回转

方式 转速

（r/min） 桅杆

高度

（m） 提升

能力

（KN） 给进

方式 总重

（Kg）

100 50 2000 动力头 125 6.0 9.8 液压 1510

4.2 爆破材料

水下爆破，因为有水，所对炸药和起爆器材有特殊的要求。一是能防水或抗水；二是能耐水压。无论是炸药还是起爆器材，满足这两方面的要求，才能达到安全和起爆的目的。目前国内生产的炸药中，抗水炸药有胶质炸药、浆状炸药和乳化炸药。根据以往的资料及各种抗水炸药的性能，以乳化炸药用于水下爆破最为适宜。另外，采用PVC管装药对于水下爆破也比较适宜，因为其成本低廉，爆破后的碎片能随泥浆自行浮起，不会在孔底留下残余物。

对于水深一二十米时，采取导爆管非电起爆方法为宜，设计简单，操作方便，易于推广。经以往的经验及专业书籍资料记载，陆上常用的导爆管及非电雷管，抗水抗压性能，足以保障安全起爆。

4.3 施工人员

现场施工时，需要电工、钻孔工、装吊工、爆破人员等，劳动力详细情况见表2劳动力组织表。

表2劳动力组织表

工序 工种 人数 备注

桩基钻孔 钻工 4 1台桩基施工人数

电工 2 负责施工场地的用电

现场技术人员 1

电焊工 2

爆破钻孔 钻工 3 拼装、对位、钻孔、取岩芯

起吊对位 装吊工 2

指挥人员 1

吊机司机 1

爆破 指挥 1 由技术人员担任

装药、下药 3 需专业人员担任或指导

连线起爆 1 需专业人员担任

押运 1 需有押运员证

5.水下孤石、高强度岩层爆破

5.1 地质钻机就位钻孔

当钻孔钻至孤石或高强度岩面时，将钻锤吊起，收起钻机塔。用吊机将地质钻机吊至孔位上。整平钻机后，将钻杆准确对至桩位中心。地质钻机对位要准确，这一点对于爆破的效果至关重要，如孔位钻偏，将导致一侧岩层炸松，而另一侧还未达到爆破效果。然后用地质钻机钻出深约1.5米~2米的孔。

5.2 装药、下药

孔钻好后，将约3公斤乳化炸药卷装入事先将底口密封的直径100mm的PVC管中。每装一层要用竹杆将药卷捅到底，使药卷与药卷间紧紧相接，然后安装非电雷管引出。药卷装好后在顶口填满砂，以增加重量，保证炸药能够顺利的下到孔底。

应注意用药量不可过大。因只需将岩层炸松以利于钻进即可，故不需太大的药量，如药量太多，可能会使上部松散地层坍塌。用药量计算公式为：Q=k1KH。

Q:为1个炮孔装药量

k1： 深度影响系数，取1.3

K： 单位耗药量，花岗岩取1.6Kg/m3

H： 开孔深度

水下深孔爆破，由于有“水”，爆破的岩石在爆炸气体的作用下，扩大和增加岩石的开裂时受到水的阻力，为了消除这个阻力，所以引入k1值。

按照上述公式，云淡门特大桥开1个爆破孔，孔深1.5~2m，用药量应为5Kg左右，实际用药3Kg即可将孤石或岩层炸松。

5.3 爆破

将装好炸药的PVC管顺着钻机套管下到孔底，然后将钻机套管提起，用导爆管将孔底炸药引爆。爆破时引起的震动很小，人站在钻机旁仅能感觉到地面略为震动而已，整个爆破过程很安全，对周围环境无不利影响。

用吊机将地质钻机移开，冲击钻机继续钻进。待松散孤石或岩层钻完后，进入下一爆破循环。当距孔底设计标高0.5米时，不可再使用爆破方式，而应采用冲击钻进的方法。以免将孔底岩层破坏，造成桩底基岩承载力不能满足设计要求。

采用水下爆破施工，整个过程简单适用，效果明显，耗时相对较短，地质钻机钻一个深度为2米的孔需用时2~3小时，经爆破炸松后2米深的弱风化花岗层岩层只需1天便可钻完。而原来采用钻头钻进时每天只能钻进约20cm便要对钻头进行锤牙补焊，将一个锤头完全焊好则需要2天时间。26-1#桩自2006年9月12日开孔，至2006年12月30日灌注混凝土，耗时3个多月。除去前期等待地质补勘、方案确定以及炸药来源等因素影响外，3.5m的弱风化岩层实际仅用时4天便完成钻进工作。采用水下爆破施工后， 26#、27#墩桩基共20根，用4台钻机在3个月内全部施工完毕，成桩时间大大提前，确保了工期。

火工品属国家严控材料，所以在运输及使用过程中，要特别注意安全。要做到出库有纪录，爆破过程要有专人负责纪录使用量，爆破作业完成后，剩余火工品及时入库。

结束语

水下爆破工法国内外都已普遍采用，但在钻孔中实施爆破案例不多。其特点是能有效的解决钻孔桩中遇到的孤石、斜岩及高强度岩石造成的进尺困难的问题，加快了施工进度并节约了施工成本，而且操作简便，对环境影响小。此种方法还可应用于各种大型水上桥梁桩基础。

参考文献

何广沂.工程爆破新技术[M].北京:中国铁道出版社,2008.