水下基坑爆破开挖施工技术研究
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摘要：随着社会经济建设的发展，建筑施工技术也得到了长足的进步。随着社会需求的不断增大，城市桥梁数量不断增加，同时对桥梁工程施工的要求也不断提高。其中水中墩承台施工是桥梁施工中比较重要、难度较大的施工技术，本文以广西梧州市某桥水下深基坑开挖为例，对水下砂石覆盖层开挖、水下基坑爆破开挖、水下断面测量等具体施工控制要点进行了探讨，为今后类似工程提供了很好的参考。
关键词：水中墩；深基坑；爆破；开挖；测量
中图分类号：P2文献标识码： A
引言
由于近代桥梁施工技术的发展，跨江桥梁数量也越来越多，对施工的要求也越来越高。水中承台是跨江桥梁施工的一个重要部分，根据承台的埋设深度来分，主要有高桩承台、低桩承台两种。高桩承台基底通常位于河床面或高于河床面，施工工艺相对简单。低桩承台基底通常位于河床面以下，需进行水下基坑开挖后，再进行围堰施工。水下基坑开挖施工，特别是深水下基坑开挖施工，对基底尺寸、高程要求较高，施工难度较大。本文以梧州市某桥深水基坑开挖施工为例，介绍水下基坑开挖、水下断面测量等具体施工控制要点。
一、水下砂石覆盖层开挖
覆盖层的开挖相对来说较为简单，直接使用长臂挖泥船或者抓斗式挖沙船将河床上的泥沙以及全风化岩石装至运输船上，再由运输船运至指定的卸渣区进行抛投。
在这一过程中关键的是要控制好开挖方位以及开挖坡率。在每一艘开挖船上面都配备GPS测量设备，通过“海洋测量”软件对水下开挖点进行精准的实时定位。开挖坡率以及开挖深度的控制，在实施开挖时在长臂挖机的长臂上以及抓斗式挖泥船的钢缆上标有刻度，按照比例对船位以及开挖深度进行调整。弃土装运使用的是底开式自卸驳船。在船的装载量达到额定荷载量时将船行驶至指定的抛土区，通过其自身的提拉设备将船底打开从而达到自卸石渣的目的。
二、水下基坑爆破开挖
（1）爆破方案的设计
爆破施工前，根据周围构筑物安全等级及规范要求安全距离，设计安全可靠的爆破方案。根据计算出的总爆破装药量及单孔爆破装药量，将基坑分块钻孔、起爆、清渣。为减小爆破产生的振动，在爆破时，先小药量、小范围的爆破开挖出一道缓震槽，减少爆破时对河岸方向振动波的传递，减轻居民区的震感，然后再逐步进行爆破开挖作业。
（2）爆破器材的选择
本工程水下爆破采用防水性能较好的乳化炸药，药卷用塑料袋包装，直径为90mm，药卷长度为40cm，标称重量为3kg。用8#防水铜壳工业电雷管作为击发元件，非电导爆管雷管为传爆元件及起爆元件。
（3）爆破参数选择
炮孔直径：D=115mm；钻孔超深：h超=2.0m；炮孔间距：a=2.5m；炮孔排距b=2.5m；炮孔布置采用梅花形布孔。
单孔药量计算
Q=q0baH0
式中:
Q―单孔装药量（kg）；
q0―单位炸药消耗量(kg/m3),据查表风化石单耗=1.72kg/m3;
H0―爆破岩层厚度（m）；
a、b―孔距、排距（m）。
Q=q0baH0=1.72×2.5×2.5×H0=10.75H0, 同时还需考虑装药量必须达到钻孔深度的80%左右及便于加工药条等因素。
（4）起爆网路
为了减小爆破地震造成的危害，起爆网路采用毫秒微差网路，微差爆破与齐发爆破相比，平均降震率为50%。微差段数越多降震效果越好，所以向厂家定制1、4、6、7、8、9段别的导爆管雷管。
（5）爆破开挖施工
按照现场的实际情况以及机械设备的投入，其施工工艺流程如下：
爆孔设计锚定钻孔作业平台移机就位确定孔深套管护孔钻孔成孔冲洗测量验孔装药连线平台撤离警戒起爆解除警戒下一施工循环。
根据河流流速情况及周围环境，测量定位后，利用锚艇将8只铁锚呈“八”字分别抛至船头船位的前后左右，每个锚配100m以上的锚绳，爆破船上设有测量室，配备GPS接收站，利用“海洋测量”软件对船体以及孔位进行实时的精确定位，由专业测量人员通过喇叭传递信息，依靠船上人工收缩锚绳配合准确就位。
炮眼定位好后，利用爆破作业船配置的潜孔钻机进行钻孔。为避免重复施工，每个炮眼均一次性钻至设计孔底、装药、起爆。
火工品选用具有防水性能良好的乳化炸药，在炸药厂定制，由Φ90mm硬质塑料壳包装。非电雷管用环氧树脂灌封后，再用防水白粘胶布密封。起爆网络采用孔内高段位、孔外低段位毫秒微差复式起爆网络，以确保传爆的准确性。
药包人工加工成条形，每条药包长度控制在2m以内。加工方法如下：用竹片把药柱夹好、绑紧，安装2发导爆管雷管，最后用绳子把导爆管与炮绳绑扎在一起。装药时将药包慢慢地放入套管内并拉紧炮绳，用竹竿将药包慢慢送入孔内。装好药后，检查药包的顶标高应在设计标高以下（偏差范围0～-20cm），用碴或沙回填以防药包浮出炮孔。
考虑到水下石方爆破时需克服的水体阻力，因此其装药量计算包括破碎岩石所必须的能量和克服阻力所作的功，水下爆破的炸药单耗较陆地爆破大，根据该工程水下岩石性质较陆地偏破碎风化的判断分析，结合水下爆破产生的水中冲击波的危险半径考虑，水下石方爆破只需达到松动效果即可，炸药单耗控制在0．4～0．6kg／m3左右。
为了减小爆破地震造成的危害，起爆网路采用毫秒微差网路，微差爆破与齐发爆破相比，平均降震率为50%。微差段数越多降震效果越好，所以向厂家定制1、4、6、7、8、9段别的导爆管雷管。
爆破网路采用导爆管雷管并串联网路，以确保微差网路的实现。
水下基坑爆破开挖后，石渣清理施工工艺同覆盖层开挖施工。
三、水下断面测量
水中基坑原地面测量时主要运用的GPS定位，单波束测量水深的方法。
HD-27型测深仪是GPS-RTK结合回声测深仪测量水下点位坐标及高程的方法，是将GPS移动站直接安装在测深仪换能器的正上方，这样可以保证在测量的过程中，GPS的点位与测深仪的水下点位在同一铅垂线上。测量过程中，在GPS测出换能器底部坐标、高程的同时测深仪测出水下点位的水深，将GPS测出的高程减去水深即为水下点位的高程。
准备完成后再测深仪中输入需要测量的方位坐标，船舶按照坐标的指示在区域范围内做“之”字形行走。测量前设置好每次测量的间隔，按每次间隔一秒设置，同时要控制好船速，不可过快，太快的话前后点于点之间的距离过大影响测量整体结果，船速过低则不宜控制船的行走方向线路，影响线路两边之间的距离。大至前后距离控制在1～2米，左右控制在4～5米，行走时要注意控制好点于点之间的距离，待走完全场以后如果发现有距离间隔过大的，需要从新加密。
测量完成后从仪器中将原始数据导出，再使用成图软件做成图处理。使用南方CASS软件，展点完成后发现有密度不够或需要加密的部分再补测。
结语：本文通过对梧州市某桥水下深基坑开挖施工工艺进行总结，介绍了水下基坑开挖、水下基坑爆破开挖、水下断面测量等具体施工控制要点，为今后类似工程提供了很好的参考。
参考文献：
[1]刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京:冶金工业出版社,1999.
[2]水运工程爆破技术规范[S].北京:人民交通出版社,1992.
[3]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004
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