摘要：随着时代的进步，桥梁工程建设越来越完善。结合某桥梁深水基础的工程特点，制定了精细化水下爆破施工方案，从爆破设计参数、实时监测和现场管理等方面，阐述了水下爆破施工技术要点，实现了对临近既有高速公路行车、铁路运营及航道内船舶通行“0”干扰的目标。
关键词：水下爆破；桥梁基础；开挖
引言
爆破是目前水下基坑开挖工程中经济效益比较显著的水下爆破方法。在桥梁基础施工中，采用水下爆破技术进行墩位河床清平，可确保双壁钢围堰下沉平稳，减少抄垫和围堰外周的堵水工作量，同时，墩位基底平整度达标与否，将直接影响水下砼的成功灌注，所以，水下爆破清基成为水中墩施工成功与否的第一道关键工序。
1爆破方案设计
1.1爆破方案的选择
本工程河涌呈东西向延伸，北岸民房与炸礁区最近距离约50m，为框架结构的2-3层楼房。因施工期间不能封航，受来往船舶影响，施工环境较复杂，且爆破区域水深较浅，施工难度较大。水下爆破对爆破材料的选用要求较高，要求在水下浸泡后仍能起爆并能保持炸药的威力。另外，水下爆破时不仅产生爆破振动、冲击振动和触地振动，还会产生水击波、爆破涌浪等安全影响。针对以上情况，在与民房相距70m的安全距离外采用行间微差起爆，同一行的炮孔同时起爆，行与行之间微差延期，起爆的顺序先外后内。同时可让先爆的炮孔为后爆孔创造自由面，以达到开挖岩面形成反坡为目的，微差起爆间隔时间为50ms。在接近民房位置，安全距离按50m控制，为防止施工时对民房造成破坏，采用孔内两次微差爆破技术，以加强孔底爆破作用，改善爆破效果，减小冲击波对民房造成的损坏。
1.2爆破器材
本工程主要针对强度较低的泥岩夹砂岩进行水下爆破，为方便后续清渣，对爆破的破碎度有较高的要求。根据开挖区域的岩性及水文地质特点，选用直径为70mm的2号岩石乳化炸药进行爆破。2号岩石乳化炸药密度为0．95～1．3g/cm3，爆速≥4200m/s，暴力≥300mL，猛度≥16mm，且具有良好的抗水性。雷管采用导爆管雷管，其单发准爆率≥99．9%。
1.3孔网参数
参考水下爆破常用孔网爆破参数表，炮孔直径在75-95mm时，炮孔间距取1．6-2．0m，炮孔排距取1．5-1．8m，超钻深度取1．0-1．2m。结合桥梁水下基础施工特点，要求爆破后河床表面有较好的平整度，以便钢围堰下沉能顺利着床；同时产生的破碎岩块体积应较小，以便爆破后清渣作业更为便捷。综合考虑上述因素，孔网参数设计时应选择大孔径、小间距及排距的布孔方式。施工中采用梅花型布孔，选取孔径90mm，炮孔间距及排距取较小值a=1．6m和b=5m，最小抵抗线W=1．0m，超钻深度为1m。
1.4起爆网路
根据经验，减少单次起爆的炸药用量可有效的减小爆破对周边环境的影响。在爆破参数已确定的情况下，为达到相同的爆破效果，必须分段对开挖区域进行爆破。开挖区域采用微差爆破，共分为10次进行起爆开挖，爆破顺序为先爆破江心区域，炸出临空面，依次向岸侧进行爆破。起爆网路采用非电毫秒微差起爆网路，总体思路为孔内延时，孔外接力，爆破网路如图1所示。
图1爆破网路示意
2爆破施工技术及要点
2.1爆破参数设计
爆破基岩以中、微风化石为主，基坑进入岩层深约1．5-5．0m。开挖工程总量约12800m3，其中需爆破方量约4000m3。根据当地的施工条件和工期的要求，具体的爆破参数确定如下：爆破顺序为：从南向北方向逐步推进，即从远距离开始爆破，逐步推向近距离桥墩位置。花岗岩层平均开挖深度3m-4m，根据现场环境情况只能采取水下分层爆破，根据桥墩位置进行调整，布孔形式采用“矩形”布孔。水下爆破的方法需要应用分段延期微差起爆技术，采用一次起爆多次爆炸技术，这里面需要控制好最大段装药量，以降低爆炸所引起的地震波和水中冲击波对既有高速公路行车、铁路大桥及运营的影响。爆破技术参数：孔径D=100mm；最小抵抗线W=0．6H=1．60m；外径：a=1．3m；排距：b=1．5m；单孔装药量：Q=Qo·a·b·H，其中，Ho=1．0m；Qo为水下单位耗药量，根据经验确定，花岗岩一般为1．3kg/m3～2kg/m3，本工程岩基为全风化花岗岩，取1．3kg/m3，通过计算：Q=1．3×1．3×1．5×1．0=2．5kg。堵塞长度：为了满足爆破效果，一般堵塞长度不小于最小抵抗线0．6倍，L=0．6W=0．96m。由于本项目是进行水下爆破，依照《爆破安全规程》堵塞长度取0．5m。为了爆破安全，需要对爆破可能产生的水中冲击安全距离、飞石距离、振动安全允许距离等进行计算明确。
2.2水下爆破施工的跟踪监测
为了安全掌握水下爆破水工的实时过程和影响，需要建立监测系统，保障施工安全。（1）监测方法。爆破中心和监测物距离以及炸药用量都是很关键的因素。根据桥墩基岩水下爆破的周边环境，重点监测爆破开挖区域附近2个-3个桥墩，最近距离约12m。结合已有的爆破地震监测经验，考虑到震动信号的幅值范围和频率范围，水下爆破选用成都中科测控有限公司TC-3850型振动测试仪和检波器（传感器）。过程中需进行爆破震动观测，主要监测垂直向爆破震动和水平向爆破震动；每个测点同时布置垂直向传感器和水平向震动传感器。现场记录完毕后，振动测试仪保存数据，通过电脑连接通信，采用专用软件处理，并输出所需数据。具体的测试系统：速度传感器→TC-3850型振动测试仪→台式电脑或笔记本电脑→打印机。整个监测系统进行了多频率的系统标定，以检查监测仪器的性能和误差。（2）监测结果。根据水下爆破设计方案，最近距离为12m的爆破区域最大单段药量为2．5kg，最远距离为40m的爆破区域最大单段药量为15．0kg，并参照国家标准GB6722—2003爆破安全规程（2003．09．12发布，2004．05．01实施）中有关规定及取值和类似工程，取K=150，α=1．55，经计算各监测区城震动值如下：最近距离：5．1cm/s；最远距离：2．0cm/s。
2.3安全措施
水下爆破施工准备完成后，将施工船移开至安全地方，再用小船接上电雷管和电导线，然后将小船移走到安全地方，方可起爆。切勿在钻孔船未移开时或在钻孔船上就将电雷管直接接在导爆管上，以防船舶发电机或电瓶漏电引起爆炸。在施工中必须关闭手机，预防电磁波引爆雷管造成爆炸。在爆破作业施工中，必须设有专职的安全负责人和安全技术员，把安全责任落实到人，同时还要配备专门的安全警戒员。由安全技术员根据爆破药量来确定警戒距离和位置，划分出安全区域并设有明确的警戒信号和标志。开始装投药时与爆破作业无关的人员必须撤离到安全区，警戒人员开始警戒。引爆时必须事先发出引爆信号。爆炸后需经爆破施工人员检查处理好瞎炮后才能解除警戒和允许其他人员进入。
结束语
在跨江工程中常需采用水下爆破技术进行河道炸礁，控制爆破中要达到最佳的爆破效果，选择合理的爆破参数是至关重要的，在施工中应严密观测有无夹层、石质突变或软硬不一等地质条件的变化，以便及时调整各项参数。从工程实践看来，凤凰二桥礁石爆破区域紧邻民房，我们采用控制爆破措施及孔内微差爆破技术能有效控制爆破地震波的影响，爆破在民房附近产生的质点振动速度均小于控制标准，能确保安全。验收时经相关部门按照JTJ203-2001《水运工程测量规范》的有关规定对整个施工区进行了全面覆盖的硬式扫床，未发现浅点，水深符合设计要求。
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论文作者:庄乾坤,杨宁杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/5
标签：水下论文; 距离论文; 民房论文; 药量论文; 工程论文; 区域论文; 雷管论文; 《基层建设》2019年第23期论文;