陡坡河床裸露基岩水下爆破技术研究

罗 凯

中铁十一局集团第五工程有限公司

1 前言

水下爆破也和露天爆破一样，都要用裸露钻孔和药室装药等方法实现爆破目的；不同的是水下施工比较复杂、困难，长期以来多由潜水员在水下进行钻孔和装药等技术作业。工作范围既受水深的限制，又受潮汐水流的影响，效果欠佳。

由于水作为介质的阻力远比空气大，因此计算装药量时，必须考虑水的深度，才能保证爆破效果；同时水介质传播冲击波的能力也远大于空气，附近若有其他水工建筑物时，多采取气泡帷幕方法，降低水中冲击波的峰值压力，作为防护手段。

2 工程概况

新建铁路郑州至万州重庆段站前工程某多线特大桥结构形式为2×24+2×32+（4×32）四线变二线道岔梁（半幅）+1×24+(96+200+96)连续钢构-拱组合+2×32m，其中10-12跨为（96+200+96）连续钢构-拱组合结构，桥梁全长741.6m。

下部基础10#、11#墩设计在彭溪河水域范围，结构为高桩承台，共设36 根直径为2.5m 钻孔灌注桩。基础地质主要为中、弱风化泥岩夹砂岩，墩柱为双肢薄壁墩，墩高55m。

拟建桥位处彭溪河水域河床横断面基本呈“U”型，10#、11#桥墩基础位于“U”型河床中心线两侧靠岸边范围，地形陡峭基本无覆盖。10#、11#墩承台靠岸侧采用水下爆破开挖。

图1 水下爆破范围示意图

3 爆破工程技术要求

（1）确保爆破施工安全。

（2）开挖深度应符合设计要求。

（3）基底爆破到位，不留残根。

4 爆破方案

根据主墩所处基岩结构、尺寸及周围环境等特征，为满足设计、工期需要，设计采用分层爆破方案。沿水流方向分排钻孔，根据雷管的段别、齐爆药量、及周边环境，确定一次钻孔数，进行作业。

4.1 施工顺序

施工顺序详见图2。

图2 炮孔施工顺序图示

4.2 施工机械选择

根据现场情况，本项目拟采用工效较高、性能良好的ZQ100型航道潜孔钻机进行爆破作业，爆后利用4m3抓斗式清碴船进行清渣。

4.3 钻孔布置

钻孔孔位采用GPS 直接测定，水上施工平台利用抛设的锚缆移动船位和调整孔位。在孔位上测量水深，由施工面高程和设计高程计算钻孔深度。

5 爆破参数设计

5.1 爆破孔网参数设计

根据现场测量的结果确定具体的爆破台阶高度，根据设计图台阶高度按5m分层，考虑水流、水深条件影响及清渣的效果，顺水分断面进行施工。

（1）钻孔直径Φ90mm。

图3 炮孔布置示意图

（2）孔距a的确定：孔距取值a=1.5m。

（3）排距b的确定：排距取值b=1.2m。

（4）钻孔深度h：钻孔爆破分层厚度最大为5m，孔深为5m。

（5）炸药单耗q：选用具有防水性能的乳化炸药。根据水的深度情况调整单耗，由于水面以下有水压力的作用，夹制作用较大，单耗应适当取大一些。水下爆破单耗一般为1.0kg/m³～1.8kg/m³，本工程松动爆破取：q=1.5kg/m³。施工前，应在相对安全的区域，进行小规模试爆，根据试爆的情况，并根据水的深度变化调整药量。

（6）单孔药量Q：根据体积法计算药量：Q=a×b×h×q，单孔药量Q=13.5kg。

（7）微差时间选择：为降低水中冲击波及振动对周围构筑物的影响，除控制爆破规模外，还必须采用微差爆破，微差间隔时间设计不低于50ms。

（8）装药结构：为了使爆破块度相对均匀，在一定程度上减小爆破地震及水中爆破冲击波效应。采用孔底起爆方式。为确保装药到位，可用竹片捆扎药卷进行装药，上部用10mm～20mm碎石堵塞。

一次最大起爆药量：7排×4孔×13.5kg/孔=283.5kg

（9）起爆网路设计：采用全非电毫秒延期导爆管起爆网路，网路敷设时，根据现场环境采用导爆管雷管延期逐排起爆。起爆网络详见图4。

图4 起爆网络示意图

5.2 警戒范围

爆破时，为确保周围环境的安全，需对水面上200m 范围内的机械设备、船舶和人员进行撤离，700m 范围内严禁游泳、捕鱼，900m范围内取消一切水下安装、潜水作业。

在爆破前发布公告。计划每天组织爆破两次，爆破时间段为06：00～07：00、17：30～18：30。

6 结论

本文对彭溪河多线特大桥主桥桥墩处裸露基岩的水下爆破进行了研究。对水下分层爆破网路、钻孔布置、参数设计等进行探讨。该技术的成功应用可以克服主墩承台施工前围堰的成功下放遇到的技术难题，为今后类似工程提供借鉴。