沅江大桥深水基础水下爆破施工技术

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摘要：本文详细介绍了沅江大桥深水基础在水文、地质条件复杂,河床面高差大的情况下对原始河床面进行水下爆破清渣的全过程，对施工中出现的问题提出解决意见，为以后类似施工提供借鉴。

关键词：沪昆客专沅江大桥深水爆破

中图分类号：TU74文献标识码： A

1 工程概况

沅江大桥为沪昆客专长昆湖南段控制性工程,桥址位于沅江内。桥跨组成（88+168+88+40）m双线预应力混凝土刚构连续梁。主桥墩采用双柱式矩形刚臂墩，承台为低桩承台，基础承台尺寸为19.6×24.8×5.5m，设计采用20根φ2.5m钻孔桩，桩长20m，采用双壁钢围堰先堰后桩法施工。

1#、2#桥墩均位于深水中，根据前期河床钻孔勘探结合钢围堰设计情况，因原始河床面呈大坡度斜坡状，为确保钢围堰顺利下沉就位及封底成功，决定1#墩承台基坑进行水下爆破作业，施工处水深24～26m，水下作业难度大，技术要求高，施工周期长。本工程与已完成的钢栈桥很近，同时承台范围内原始河床面高差最大达6m，进一步增加了施工难度。

2 总体施工方案

2.1施工区域确定

根据双壁钢围堰直径36m设计要求以及考虑到爆破四周塌方回淤等因素选取爆破范围为直径40m圆形区域。

2.2施工流程

施工前使用全站仪在钻爆点40×40m正方形四角放水浮漂4个，便于钻爆船抛锚定位作业。然后使用GPS放样按爆破钻孔孔位布置图施钻。钻孔分两个泊位进行，先进行下游侧泊位钻孔施工，待同一泊位完成3排钻孔施工后进行爆破。爆破完成后再进行下3排孔位的钻孔及爆破施工，清渣待全部爆破完成后实施。

3 水下爆破施工

3.1钻孔施工

3.1.1钻孔船

钻孔船使用一艘300T渡船改装而成。在船舷一侧沿船体向安装[10槽钢，3台CQ-100型潜孔钻操作台依次分布其上形成简易移动轨道，轨道长22.5m，使用小型卷扬机来回移动钻机平台，每台钻机在同一泊位分别钻取5孔。

3.1.2套管

钻孔套管使用双层套管护壁，外套管使用直径130mm无缝钢管，长10m，内套管使用125mm无缝钢管，长度为20m，外套管上部固定于船舷外侧，通过钻孔操作平台操作小型卷扬机架设内套管。

3.1.3钻孔

使用一台中风压空压机与钻孔操作平台连接形成钻孔系统，使用GPS精确定位后下设内套管至河床面，连接钻杆一次性成孔施工，成孔后用测绳验孔。

3.2布孔方式

为便于定位，避免造成漏爆及欠挖现象，增强爆破效果，孔位采取梅花型布置。钻孔时由江心深水侧向河岸浅水侧逐排施钻。爆破孔位布置图见图一。

3.3爆破参数

3.3.1孔位间距、排距

孔径确定后，根据岩石的硬度、层理、纹理、水深等地质、地形因素以及清渣作业技术要求，为保证底层爆破平整度，结合钻孔船实际，确定固定孔距1.5m，通过移动钻孔船实现排距2m，超深1m。

图一爆破孔位分布图图二 装药结构示意图

3.3.2单孔入药量

单孔药量计算，Q=qoabHo

式中 Q —单孔装药量（kg）；

qo —水下钻孔爆破单位炸药消耗量（kg/ m3），中硬度岩石，取2.09 kg/ m3;

a —炮孔间距（m）；

b —炮孔排距（m）；

Ho —设计爆层厚度（m），即开挖岩层厚度与计算超深值之和。

Q=2.09×1.5×2.0×8=50.16kg （此为最大值）

3.4装药结构

爆破孔采用Ф90防水乳化炸药连续装药不间隔，猛度不小于15mm，爆速不小于3700m/s，殉爆距离不小于4cm，孔内根据孔深分别装2～6发相同段非电毫秒延时导爆雷管。为方便装药，成孔前使用竹片夹紧、接长药卷并接好毫秒导爆雷管，成孔后把药卷吊放进孔内，并使用Φ50PVC管接长把药包顶压至孔底，在护管口下放沙子、碎石的填塞物塞孔，塞孔完毕后提起套管，导爆管编号整理。装药结构示意见图二。

3.5起爆网络

为最大限度控制单段起爆量，降低爆破地震波对临近结构的影响，本次爆破采用单孔单响排间微差，电力起爆网络起爆实施方案。同孔的同段雷管采用并联连接，孔与孔之间采用并联连接，然后使用微差毫秒导爆管连接在8#防水金属电雷管上进行起爆。单排并联网络及段发雷管布置示意见图三。

图三 起爆网络示意简图

3.6爆破

爆破采用毫秒微差网络爆破，爆破时间定于早晚7:00，爆破前通知海事部门协助警戒并封航，钻孔船只移至安全距离后实施爆破，使用电力导爆。爆破完成后对爆破现场进行检查确认无盲炮和安全隐患后解除警戒并移船进行下排孔位钻孔施工。

3.7.有关计算

本次爆破工程受临近钢栈桥，下游水电站坝址，周边民房制约，为确保其安全，必须对爆破安全距离，爆破地震波安全距离，水中冲击波压力，空气冲击波进行计算，同时根据计算结果计算调整单孔装药量，合理调整孔距排距，超深值。

3.7.1爆破安全距离

爆破周边无建筑物，在岸上大临住宿民房距离均大于300m，施工区内为工程船舶，爆破时可将其移到300m外，震速按3cm/s控制。每次爆破总量按1000kg控制，采用多段别非电毫秒微差起爆，每段药量最大取150kg，爆破振动安全允许距离按下式计算：

R = (K/V)1/αQ1/3

式中R — 爆破振动安全允许距离（m）；

K — 爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数，取150；

V — 保护对象所在地质点振动安全允许速度（cm/s），取3cm/s；

Q — 一次起爆炸药量（kg），微差起爆时取最大一段装药量，取150kg；

α — 衰减指数，取1.5；

3.7.2空气冲击波

空气冲击波安全距离按下式计算：

故人员必须撤离500 米外，安全警戒满足要求。

3.7.3飞石安全距离

水深大于6米，不考虑飞石影响。

3.7.4水中冲击波

考虑水中冲击波影响，爆破时停止水下潜水作业，船只移出300m外。

4.水下清渣

根据爆破区域及实际施工环境，选用50T履带吊配3m3抓斗在一艘300T的驳船上进行清渣作业，为增加船体稳定性在驳船两侧加设两封闭钢护筒。弃渣用运渣船运至岸边，再倒运到指定弃渣场。

5 施工中应注意的事项

5.1钻孔施工注意事项

5.1.1卡钻

钻孔船定位后，因河床面倾斜陡峭，且河床表面有卵石覆盖层，钻孔过程中易发生打滑卡钻。因此，在下设套管护壁后，需先使钻杆高于河床面50cm进行高压冲孔，待覆盖层清理完成后下压钻杆至河床面进行钻孔施工。首先应采取慢钻速钻进形成孔口，然后再快速钻进。

根据岩石的强度，硬度等地质情况合理选择钻机类型，对强度、硬度较大的岩石选取低钻速潜孔钻机施工。

5.1.2塌孔

钻孔过程中，因前排爆破施工，在接下来钻孔时原始河床面易出现基岩破裂、覆盖层淤积等情况。在钻孔船精确定位后，除需采用高压冲孔外，钻孔时应控制每次钻进深度，每钻进2米左右时应向上提起钻杆，同时加大鼓风冲孔，来回循环2至3次，然后保持钻进。

5.1.3导爆管断裂

施工时，因药卷从套管内壁投放并采取抛填沙石堵孔方案，采用简易铁圈打捞导爆管时，易出现套管壁切断导爆管现象。为避免导爆管断裂致使钻孔无效，应使用尼龙绳下放药卷并使其与导爆管一同打捞。

5.2清渣施工注意事项

5.2.1欠挖

由于抓斗在开挖过程中，已开挖过的清渣面和没有挖过的清渣面之间有一定的高差，且基坑两侧有未爆破岩壁存在，致使抓斗在清渣过程中容易出现倒斗现象，因此必须严格控制开挖间距，施工时下一抓与上一抓控制其重叠1/4抓斗范围。

5.2.2超挖

在爆破施工过程中，由于超深的影响，在控制标高以下0.5到1m范围原始基岩存在破裂情况。为不影响后续工作，防止超挖致使钢围堰下沉时需回填片石加大工作量，在清渣过程中应使用全站仪沿钢围堰着床范围每两米放点测量河床面高程，在清渣过程中实时进行测量。

6施工控制要点

6.1钻孔施工控制要点

施工过程中需实时测量河床面标高，现场采用测绳下加重物测量水深，采用水准仪测量水面标高。

6.2爆破施工控制要点

爆破过程使用毫秒微差技术，应严格控制毫秒延时雷管段别，控制同段数单孔炸药用药量以及炸药总用量，爆破过程中应注意毫秒延时雷管的防水性能，做好防水措施。电雷管连接使用应避开静电干扰，使线路保持通路。

7 结束语

沪昆客专沅江大桥深水基础水下爆破施工中，采用改装安装中风压的空气压缩机配套潜孔钻机形成简易钻孔船，在实际施工中，根据现场地质、水文条件，不断总结修正爆破参数，机械投入少，有效节约了施工成本。爆破过程采用微差爆破技术，有效降低地震波与水冲击对周边附近建筑物和船舶的安全威胁，增强了爆破效果并提高了机械清碴效率。沅江大桥水下爆破的成功实施，不仅为后续施工提供了便利条件，同时也很大程度上加快了施工进度，而且施工成本低，为以后类似施工提供了宝贵经验。

参考文献：

［1］GB6722-2003，爆破安全规程，［S］.北京：人民交通出版社，2003.

［2］JTS 204—2008，水运工程爆破技术规范，［S］. 人民交通出版社，2008.

［3］JTJ203-94，水运工程测量规范，［S］. 人民交通出版社，1994.