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1、水下钻孔孔爆破在在沉井施施工中的的应用广西区区梧州航航道管理理处 钟 鸣鸣摘要：通通过分析析沉井施施工过程程产生倾倾斜、位位移及扭扭转事故故的原因因，介绍绍沉井下下沉施工工过程中中遇到较较硬基岩岩情况下下，采用用水下钻钻孔爆破破技术措措施，预预防沉井井发生倾倾斜、位位移及扭扭转事故故，确保保沉井均均匀下沉沉至设计计标高和和满足基基础容许许承载力力要求。关键词：水下 爆破 沉井 应用1 工程程概况1.1 工程简简介清远北江江大桥扩扩建工程程（姐妹妹新桥）位于清远市北江大桥旧桥上游侧，大桥全长1033.45m。上部构造为连拱结构，共8孔跨径70m刚架拱和7孔跨径45m刚架拱（南岸3孔、北岸4孔），
2、在70m刚架拱和45m刚架拱交节处设置单向推力墩，基础采用双孔圆端型阶梯式沉井，姐妹新桥12号桥墩沉井平面尺寸为16.014.6m，下沉深度25.0 m，沉井刃脚设计在标高为15.0的基岩上，基岩容许承载力不低于1800kP。姐妹新桥12号桥墩沉井沙土层采用抽砂泵抽砂（泥）下沉工艺，沉井在砂土层已均匀下沉至14.2标高处，因遇到较硬基岩但未达到设计标高和基础容许承载力要求。1.2 沉井下下沉过程程出现倾倾斜、位位移及扭扭转的原原因沉井下沉沉过程中中，有时时会出现现倾斜、位位移及扭扭转等情情况，应应及时发发现并采采取措施施纠正。产生倾斜斜的原因因可能有有：（1）刃刃脚下土土质软硬硬不均；（2）挖
3、挖土不均均，使井井内土面面高低悬悬殊；（3）刃刃脚下掏掏空过多多，使沉沉井不均均匀突然然下沉；（4）排排水下沉沉，井内内一侧出出现流砂砂现象；（5）刃刃脚局部部被大石石块或埋埋设物搁搁住；（6）井井外弃土土或施工工荷载对对沉井一一侧产生生偏压。位移产生生的原因因多由于于倾斜导导致，如如沉井在在倾斜情情况下下下沉，则则沉井向向倾斜相相反方向向位移，或或在倾斜斜纠正时时，如倾倾斜一侧侧土质较较松软时时,由于于重力作作用，有有时也沿沿倾斜方方向产生生一定位位移，因因此预防防位移应应避免在在倾斜情情况下下下沉，加加强观测测,及时时纠正倾倾斜。沉井下沉沉产生扭扭转的原原因是多多次不同同方向倾倾斜和位位移
4、的复复合作用用引起的的。1.3 在基岩岩上沉井井下沉方方案选择择12号沉沉井以下下基础为为强风化化、弱风风化、微微风化粉粉砂质泥泥岩，为为了沉井井底标高高达到设设计要求求，当抽抽砂至较较硬岩层层面时，采采用高压压水枪不不能对岩岩层进行行破碎；采用潜潜水员水水下风镐镐破碎清清除方案案存在施施工时间间长，凿凿岩清碴碴不均匀匀，使井井内岩面面高低悬悬殊，沉沉井不均均匀下沉沉易发生生倾斜，并并导致位位移及扭扭转事故故发生；采用水水下钻孔孔爆破方方案对沉沉井刃脚脚下114.22至15.0岩岩层进行行破碎，爆爆破方法法为毫秒秒延期起起爆，刃刃脚下岩岩层破碎碎达到同同时、均均匀的要要求，然然后用高高压水枪枪
5、对岩碴碴进行冲冲射，用用2500吹吹砂管对对破碎的的岩碴进进行抽碴碴清除，能能确保沉沉井下沉沉过程中中不发生生倾斜、位位移及扭扭转事故故，安全全、均匀匀沉至设设计标高高。2 基岩岩地质及及周边建建筑物沉井位置置地质钻钻探共钻钻孔9个，揭揭示地层层情况从从上到下下依次为为中砂、粗粗砂、强强风化粉粉砂质泥泥岩、弱弱风化粉粉砂质泥泥岩、微微风化粉粉砂质泥泥岩。标标高114.22以上上为中砂砂、粗砂砂，114.22以下下为强风风化、弱弱风化或或微风化化粉砂质质泥岩，褐褐红色，中中厚层状状泥质结结构，具具水平层层理，钙钙质胶质质，岩芯芯完整，呈呈短柱状状或长柱柱状。爆破施工工区受影影响的周周边建筑筑物主
6、要要有下游游原北江江大桥桥桥墩，112号沉沉井外侧侧水平距距原北江江大桥桥桥墩（标标高114.55）5。3 爆破破施工技技术方案案3.1 施工方方法根据工程程规模、工工程地质质、施工工环境和和安全要要求，沉沉井内空空部分基基岩采用用重锤冲冲击清除除，清除除至115.55标高高，以便便水下潜潜水员钻钻孔及石石碴堆积积，沉井井横梁高高于刃脚脚1.00，横横梁下基基岩可预预先单独独爆破清清除，对对沉井砼砼墙身垂垂直以下下部分岩岩层采用用水下钻钻孔爆破破施工方方法进行行破碎，设设计超深深0.22。爆爆破施工工展开采采用分三三区（内内区、中中区、外外区）爆爆破的方方式（见见图1、图图2），梅梅花型布布孔
7、。内内区为重重锤冲击击清除残残留基岩岩，采取取垂直钻钻孔爆破破，中区区、外区区采取斜斜孔结构构定向爆爆破，石石碴向沉沉井中心心侧向推推移，减减少单响响用药量量并装至至孔底，进进行松动动爆破，避避免冲击击波和地地震波对对沉井或或旁侧原原北江大大桥桥墩墩的损害害。内区外区药包中区沉井横梁梁原桥墩刃刃脚新墩墩刃脚514.5超宽0.3m14.215.2450角角600角角1.01.221.33图1 垂直断断面装药药结构布布置图内区直径径13.2周周长411.5一排886孔，分分9个组，内内周孔距距0.440；中区直直径144.3周长444.55一排排98孔，分分10个组组，内周周孔距00.400；外外
8、区直径径16.3周周长511.2一排1101孔孔，分110个组组，内周周孔距00.422。每次爆破破一个区区，先后后顺序为为内区、中中区、外外区，每每个区内内分组起起爆，从从旧桥侧侧第1组开始始起爆。分分区分组组如图22。1组1组1组2组2组2组3组3组3组4组4组5组5组4组5组6组6组7组7组6组7组8组8组9组9组8组9组10组10组内区中中区外外区图2 分区分分组平面面布置示示意图3.2 爆破施施工主要要机具及及施工人人员依据本工工程的施施工条件件和200个工作作日的工工期要求求，基岩岩爆破施施工投入入潜水装装备4套，5台孔径径为455的手手提风动动钻机，3台空气压缩机和其它清运石碴机
9、具，龙门吊、吸碴管及配套空压机、水电供应等现场已具备。管理负责人、爆破员、安全员、保管员、押运员各1人，潜水员10人，后勤3人。3.3 爆破施施工工艺艺流程施工放样样人、机机潜水就就位潜水员员手提风风动钻机机钻孔用木塞塞堵塞孔孔口保护护装药堵塞炮炮孔安全防防护措施施警戒起爆检查确确认无盲盲炮（如如有盲炮炮必须处处理）抽碴（沉沉井下沉沉）自检基基槽底及及沉井刃刃脚清碴检验合合格。3.4 爆破器器材及起起爆方法法主要爆破破器材包包括：防防水型22号乳化化岩石炸炸药，药药卷规格格：直径径40mmm，长长度255mm，每每卷重量量0.22kg。采采用防水水型8#毫秒延延期非电电导爆雷雷管引爆爆主炸药药
10、包，88#工业电电雷管作作击发元元件电力力引爆非非电导爆爆管。3.5 爆破破参数的的确定3.5.1 参数a、b、H的确定定根据本工工程的地地质条件件及施工工要求，结结合类似似工程实实践，参参数a、b、H选择如如下：孔孔距a=0.55m，排排距b=0.55m，岩岩层厚度度=1.21.33m。3.5.2 装药量量Q值的计计算计算公式式：Q=q。baHH。式中：QQ炮孔孔装药量量（kgg）；q。爆破单单位炸药药消耗量量（kgg/m33），系系经验值值；根据据本工程程地质条条件并结结合工程程实践经经验，qq。值取取为0.15kkg/mm3；a炮炮孔间距距（m）；a=0.55m（为为外周侧侧面间距距）；
11、b炮炮孔排距距（m）；b=0.55m；H。设计爆爆破开挖挖岩石厚厚度，根根据沉进进壁厚22.200，内内侧为重重锤冲击击清除残残留基岩岩1.00，外外侧面超超挖0.3，分分区厚度度为内区区1.33，中中区1.2，外外区1.0，计算算岩层厚厚度取HH。1.3。按公式计计算平均均单孔装装药量（炸炸药换算算系数11.0）：Q计=00.1550.550.551.331.00=0.0488kg实际平均均单孔装装药量，按按安全距距离要求求取值，本本公式爆爆破体积积按外周周周长计计算，实实际爆破破体积小小于计算算体积（按按梯形断断面计算算），药药量取值值可适当当减小，或或在原北北江大桥桥桥墩侧侧爆区采采取加
12、密密孔距的的措施减减少单孔孔装药量量。本工程炸炸药雷管管使用量量：总钻孔数数5600个；炸药总用用量288kg；非电导爆爆雷管总总用量5550发发；工业电雷雷管用量量8发。3.5.3 装药结结构为了减少少爆破地地震波、冲冲击波对对沉井或或旁侧原原北江大大桥桥墩墩的不利利影响，采采取斜孔孔装药结结构，见见图1。3.5.4 起起爆网路路设计结合现场场良好的的施工条条件，在在保证爆爆破安全全的前提提下，施施工中采采取少药药量、多多炮孔、毫毫秒延期期分段控控制爆破破的方法法，以提提高施工工效率，加加快施工工进度。起爆网路路采用并并联网路路。即每每区分内内外2排孔，近近沉井中中心侧为为内排孔孔，每排排孔
13、866（或1001）个个孔并联联成九组组（或十十组），每每一组9910个孔孔为一个个起爆段段，每孔孔1发雷管管，内排排孔近原原北江大大桥桥墩墩一组（9个孔）先起爆。外排孔在接着内排孔之后起爆，内外排间用秒差延期雷管串联起爆，亦从原北江大桥桥墩一组（9个孔）先起爆，用毫秒延期雷管起爆，减少爆破地震波、冲击波的影响，中区、外区分十组爆破，第十组用3段延期雷管串联10段延期雷管起爆。3.6 爆破安安全距离离及药量量控制3.6.1 爆破地地震波安安全距离离根据爆爆破安全全规程（GB67222003）计算公式式：R=(k/v)11/Qm式中：RR爆破破地震安安全距离离（m）；Q炸炸药量（kg），齐发爆破
14、取总炸药量，毫秒延期爆破或秒延期爆破取最大一段的炸药量；V安安全振动动速度（cm/s）；m炸炸药量指指数，取取1/33；K，分分别为与与爆破点点地形、地地质等条条件有关关的系数数和衰减减指数。危险源主主要有：爆破引引起的地地震、空空气冲击击波、个个别飞散散物等有有害效应应。危险险点主要要有：沉沉井施工工期有可可动性，爆爆破地震震主要考考虑对原原北江大大桥桥墩墩影响，所所以危险险点主要要是原北北江大桥桥桥墩及及过往车车辆、人人员和施施工人员员。根据据中华人人民共和和国国家家标准爆爆破安全全规程(GB6722-2003)，为提高保险系数，沉井及原北江大桥桥墩按钢筋砼框架房结构选取安全震动速度V5c
15、ms；按地质钻探资料，高程14.2以下为强风化、弱风化或微风化粉砂质泥岩，褐红色，中厚层状泥质结构，具水平层理，钙质胶质，岩芯完整，呈短柱状或长柱状，按中等硬地质条件取K150；衰减指数采取浅孔等措施，可取1.8。将V55cms， K1500，1.88代入爆爆破地震震安全距距离公式式，当安安全距离离为5时，最最大安全全用药量量为0.4322 kgg。远离离旧桥侧侧爆破区区可根据据距离增增加用药药量，原原北江大大桥桥墩墩侧爆区区可采取取减少一一次起爆爆孔数的的措施（9孔0.048kg0.432kg），减少单响起爆药量，最大安全用药量为0.432 kg可满足岩体破碎要求。3.6.2 飞飞石影响响在
16、沉井下下爆破用用土工布布对沉井井井口进进行全方方位覆盖盖，阻拦拦向上飞飞石，个个别飞散散物对人人员的安安全距离离不作计计算。3.7 爆破破安全措措施3.7.1 爆爆破安全全技术防防护措施施采用微微秒延期期爆破方方法，控控制每段段齐爆药药量，确确保满足足爆破地地震波安安全距离离要求。施工前前进行详详细的现现场勘测测，并进进行分区区爆破试试验，校校核、验验证、调调整有关关爆破参参数，并并检验安安全防护护效果，确确保爆破破施工安安全。保证炮炮孔堵塞塞长度和和质量。用土工工布对沉沉井井口口进行全全方位覆覆盖，防防止个别别飞散物物上冲。3.7.2 爆爆破器材材安全保保证措施施严格管管理好爆爆破器材材。严
17、格格按中中华人民民共和国国民用爆爆炸物品品管理条条例的的规定进进行爆破破器材的的运输、贮贮存、保保管与使使用。建立严严格的爆爆破器材材领取、清清退制度度。领取取数量不不得超过过当班使使用量，剩剩余的要要当天退退回，不不得滞留留施工现现场。每每班、每每天核对对数量，做做到帐物物相符。3.7.3 其其它安全全措施爆破施施工严格格执行工工程爆破破技术规规范、中中华人民民共和国国民用爆爆炸物品品管理条条件和和爆破破安全规规程。爆破作作业前向向周围群群众发布布施工通通告，并并设立爆爆破施工工危险警警戒区。爆爆破施工工时严禁禁无关人人员进入入爆破作作业警戒戒区。坚持持持证上岗岗，爆破破作业总总指挥由由持有
18、公公安部签签发的爆爆破安全全作业证证的人员员担任。炮炮工由持持有炮工工证且责责任心强强的人员员担任。施工前前做好施施工机械械性能检检查和爆爆破器材材性能检检验工作作。检测爆爆破区杂杂散电流流，如电电流值大大于300mA不不得用普普通电雷雷管起爆爆。大雾天天不得起起爆，雷雷雨天应应立即停停止爆破破作业。起爆体体和药包包的加工工必须在在专用场场所进行行，加工工场所内内严禁烟烟火和杂杂散电流流。装药时时必须用用木棍或或竹杆，轻轻戳轻装装，不得得用力猛猛戳药包包。起爆前前必须做做好施工工现场清清场和爆爆破警戒戒工作，在在确认符符合安全全条件后后方能进进行爆破破。3.8 爆破安安全评估估爆破安全全评估主
19、主要分析析爆破产产生的地地震波、冲冲击波和和飞石对对周边环环境，特特别是重重要构筑筑物及人人员产生生的安全全影响。根据施施工图资资料和施施工现场场调查分分析，爆爆破区主主要有沉沉井及原原北江大大桥桥墩墩及过往往车辆、人人员和施施工人员员受到影影响，通通过以上上各种措措施可避避免损害害。在计算算爆破地地震安全全距离时时，沉井井及原北北江大桥桥桥墩按按钢筋砼砼框架房房结构选选取安全全震动速速度V5cmms；强风风化粉砂砂质泥岩岩、弱风风化或微微风化粉粉砂质泥泥岩按中中等硬地地质条件件取K1500；衰减减指数采采取浅孔孔等措施施，取1.88。上述述取值均均属较保保守取值值，爆破破安全保保险系数数较大
20、。在爆破破网路设设计中，采采取毫秒秒延期起起爆方法法，控制制每段齐齐爆药量量，能满满足安全全距离要要求。爆破岩岩层位于于沉井口口20以以下，加加上对井井口采取取了覆盖盖的措施施，爆破破飞石不不会造成成危害。结论：通通过采取取以上措措施，爆爆破的地地震波、冲冲击波以以及爆破破飞石均均不会对对附近构构筑物和和人员的的安全造造成危害害，爆破破施工是是安全的的。4 结语语水下钻孔孔爆破技技术应用用于沉井井基岩破破碎，配配合使用用高压水水枪对破破碎岩层层进行冲冲射，用用2500吹吹砂管对对破碎的的岩碴进进行抽碴碴清除，能能避免基基岩开挖挖不均、井井内岩面面高低悬悬殊或刃刃脚下掏掏空过多多，使沉沉井不均均匀突然然下沉等等有害因因素，确确保沉井井下沉过过程中不不发生倾倾斜、位位移及扭扭转事故故，能安安全、均均匀沉至至设计标标高和符符合基础础容许承承载力要要求。若若基岩岩岩层较大大，可分分层爆破破施工，避避免沉井井一次下下沉量过过大发生生倾斜、位位移及扭扭转事故故。