橋梁擴大淺孔控制爆破方案設(shè)計分析

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摘要：某特大橋新建段所處位置與既有鐵路線距離較近，且緊鄰某排水干渠，周圍還有高壓線鐵塔的實際情況與技術(shù)難點，對該橋段0#臺—5#墩淺孔爆破方案進行設(shè)計。為防止爆破振動及飛石、滾石對周圍建筑物的不利影響，采用了“物理隔離防護+地面防護+孔口防護”的立體多層次復(fù)合防護措施。應(yīng)用表明，橋梁基礎(chǔ)淺孔爆破方案在保證復(fù)雜施工環(huán)境下，以降低爆破振速、控制爆破飛石為目的，對爆破施工的順利進行及施工質(zhì)量具有重要作用。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；淺孔爆破；爆破方案

1工程概況

某特大橋新建段設(shè)計里程DK58+050—DK58+853，全長803m，與既有鐵路線相距13.5m。新建橋段0#橋臺及1#、2#、4#、5#橋墩均按明挖基礎(chǔ)設(shè)計，擴大基礎(chǔ)開挖采用潛孔控制爆破技術(shù)，爆破開挖墩臺設(shè)計尺寸見表1。施工區(qū)域內(nèi)0#臺—5#墩擴大開挖地層主要為回填土和粉砂巖，地層巖性為1.0m厚紅褐色硬塑Q4al+pl含礫粉質(zhì)黏土，粒徑2～20mm，3.8m厚雜色飽和1Q4al+pl粗圓礫土，3.5～10.0m厚褐黃色全風(fēng)化1Pt2m千枚狀粉砂巖，1.3～10.5m厚灰褐色強風(fēng)化2Pt2m千枚狀粉砂巖。

2技術(shù)難點

考慮到新建橋梁段0#臺—5#墩基礎(chǔ)形狀、尺寸、開挖深度、位置存在很大差異，必須根據(jù)各基坑實際情況進行爆破方法的合理選擇與爆破參數(shù)設(shè)計，并根據(jù)施工環(huán)境的不斷變化進行爆破方案和參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。0#臺—5#墩基礎(chǔ)分布于橋軸線不同位置，因周圍構(gòu)筑物類型結(jié)構(gòu)不同，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和安全要求并不一致：0#臺應(yīng)加強飛石、滾石預(yù)防；1#墩應(yīng)加強減震和飛石預(yù)防；2#墩因緊鄰提水干渠，故應(yīng)加強振動危害控制；4#、5#墩應(yīng)重點控制飛石。0#臺—5#墩基坑爆破環(huán)境不同，爆破方法各異，在爆破技術(shù)人員、爆破機械配備方面也存在差異，整個爆破施工場地狹小，考慮到裝藥、聯(lián)網(wǎng)、防護等均應(yīng)在給點開始[1]，并在設(shè)定時間內(nèi)完成爆破施工和質(zhì)量檢查，施工難度大。新建橋段0#臺—5#墩與既有X鐵路線距離較近，且基坑爆破施工環(huán)境較為復(fù)雜。其中，2#墩基坑緊鄰黃河提水干渠和高壓線鐵塔，在基坑爆破施工過程中必須絕對保證既有鐵路線和高壓線鐵塔的安全，且爆破過程產(chǎn)生的飛石不得滾落或飛濺至提水干渠內(nèi)，以確保水渠正常供水。為此，本橋梁工程0#臺—5#墩基礎(chǔ)爆破開挖允許振速應(yīng)控制在3cm/s內(nèi)，并加強爆破飛石與滾石控制[2]。

3方案設(shè)計

3.1潛孔控制爆破措施

與深孔爆破相比，淺孔爆破施工進度快，爆破裝藥量少，施工成本節(jié)省。由于裝藥量越多越可能引起較大的爆破振動，所以淺孔爆破振動小，爆破振動控制也較為容易。在0#臺—5#墩基礎(chǔ)爆破開挖施工過程中，自由面小，作業(yè)面深，巖石夾制力大，中風(fēng)化層以上地層成孔施工因受到卵礫石層的影響其護臂抗震能力較小。為此，本橋梁工程新建段0#臺—5#墩基礎(chǔ)爆破采用淺孔爆破方案[3]。

3.2確定爆破參數(shù)

為進一步降低振速，在爆破施工前安排了線外和線內(nèi)各2個區(qū)域的爆破試驗，各區(qū)域不同爆破參數(shù)下爆破振動速度由中科院成都分院研制的爆破測振儀測量，從而為爆破參數(shù)的合理確定提供可靠依據(jù)。線外和線內(nèi)各2個區(qū)域的淺孔爆破試驗結(jié)果詳見表2，在爆破試驗中采用爆破測振儀測量的振速最小值為1.471cm/s，比設(shè)計安全振速3cm/s低51.47%。根據(jù)淺孔爆破試驗結(jié)果，本橋梁工程淺孔爆破單位裝藥量應(yīng)取0.7kg/m，根據(jù)抵抗線下巖石爆破能量分布情況，抵抗線越小，則能量分布越均勻，密度呈衰減趨勢，爆破破碎塊也越均勻。由淺孔爆破試驗結(jié)果進行綜合分析，開挖深度應(yīng)設(shè)置為1.2～1.5m。本橋梁工程淺孔爆破采用物理隔離+地面防護+孔口防護的立體多層次復(fù)合防護措施[4]。（1）物理隔離防護：即在基坑起爆前，根據(jù)墩臺實際情況在既有線側(cè)基坑外緣2～5m處設(shè)置鋼管竹排架，并沿墩臺中心由前向后搭設(shè)，鋼管竹排架高3m，長度為基坑開挖長度加3～5m；（2）地面防護：即在基坑頂部地面搭設(shè)50cm×50cm的鋼管架骨架，下綁扎一層1.5cm×1.5cm的鋼絲網(wǎng)格，防止大小飛石濺落在基坑內(nèi)；（3）孔口防護：即在連接起爆網(wǎng)前，用編織袋裝土并按“#”字形順基坑長度方向、順基坑寬度方向呈兩層滿鋪放置，并覆蓋壓在炮孔口位置。

3.3計算爆破安全距離

本橋梁工程0#臺—5#墩基礎(chǔ)淺孔控制爆破安全距離按式（1）確定：式（1）中：R為爆破安全距離（m）；Q為起爆藥量最大值（kg），根據(jù)裝藥參數(shù)表確定為52.8kg；K為地質(zhì)地形系數(shù)，取150；V為爆破震動安全速度（cm/s），取2cm/s；m為藥量指數(shù)，取1/3；α為由爆破條件決定的衰減指數(shù)，取1.4。將以上參數(shù)代入式（1）得本橋梁工程0#臺—5#墩基礎(chǔ)淺孔控制爆破安全距離R=84m。

3.4爆破震動安全校核

爆破施工產(chǎn)生的震動將對周圍構(gòu)筑物產(chǎn)生一定影響，其影響程度通常用質(zhì)點垂直振動速度反映，并按式（2）計算:式（2）中：V為質(zhì)點垂直振動速度（cm/s）；K'為裝藥分散系數(shù)，取0.5；其余參數(shù)含義和取值同前。將參數(shù)取代入式（2）得V=0.89cm/s，比本工程爆破震動安全速度設(shè)計值2cm/s小，故爆破施工產(chǎn)生的震動對周圍構(gòu)筑物不會產(chǎn)生不利影響。

4爆破安全措施

為防止爆破施工過程中飛石、滾石對施工人員、施工設(shè)備、周圍建筑物等造成危害，本工程0#臺—5#墩基礎(chǔ)淺孔控制爆破安全距離應(yīng)不小于84m。爆破施工前，按照此距離量測出危險區(qū)域邊界和警戒點位置，設(shè)置明顯的警戒標(biāo)識。爆破施工開始前應(yīng)按以下要求同時發(fā)出視覺和聽覺信號：（1）視覺信號：當(dāng)警戒點立紅旗時，不能起爆；警戒點立綠旗時，可以進行起爆。（2）聽覺信號：第一次為預(yù)告信號，具體為20s的長哨音警報，連續(xù)發(fā)出三次，信號發(fā)出后所有與爆破施工無關(guān)的人員必須立即撤離危險區(qū)域；第二次為起爆信號，具體為三次短哨音，起爆信號必須在確認(rèn)所有無關(guān)人員全部撤離危險區(qū)域、各警戒點均立綠旗且全部安全起爆施工條件均具備后發(fā)出；最后一次為警戒解除信號。上述三次信號應(yīng)由爆破現(xiàn)場負(fù)責(zé)人發(fā)出?；A(chǔ)淺孔控制爆破施工結(jié)束后，若無盲炮，待5min后由爆破員進入爆破施工點進行檢查，若不能確定是否有盲炮，則應(yīng)等待至少15min并經(jīng)現(xiàn)場負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后進入現(xiàn)場檢查。對盲炮應(yīng)再次確定起爆線路后重新起爆，平行眼與盲炮孔口距離至少為0.3m，并沿平行炮眼方向在盲炮孔口取出20cm長度的填塞處，用木質(zhì)工具掏出炮孔內(nèi)的堵塞物，并用聚能藥包誘爆[5]。

5結(jié)語

本橋梁工程新建段0#臺—5#墩基礎(chǔ)淺孔控制爆破采用的減震和防飛石、滾石措施效果十分顯著，確保了橋梁基礎(chǔ)近距離爆破施工的順利完成，對周圍橋梁、既有鐵路線、提水干渠、高壓線鐵塔等建筑物均無任何損壞和不利影響。本工程總結(jié)出的復(fù)雜施工環(huán)境下以降低爆破振速、控制爆破飛石為目的的橋梁基坑淺孔控制爆破參數(shù)設(shè)計和爆破開挖技術(shù)使防護技術(shù)更加立體，防護措施更加全面，爆破施工效果更顯著，為同類工程提供借鑒。

參考文獻：

[1]蔣躍飛，何賢輝，劉桐，等.雙側(cè)緊貼運營新橋的大型橋梁爆破拆除技術(shù)[J].工程爆破，2019，25（3）：32-42.

[2]張勤彬，程貴海，劉思遠(yuǎn)，等.跨航道橋梁的爆破拆除[J].爆破，2018，35（4）：78-83.

[3]楊元輝.橋梁拆除爆破數(shù)值模擬研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2014.

[4]編委會.爆破工程設(shè)計施工常用數(shù)據(jù)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范速用速查手冊[R].北京：中國知識出版社，2006.

[5]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所.爆破安全規(guī)程：GB6722—2014[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

作者：胡志遠(yuǎn) 胡磊 單位：南昌市公路勘察設(shè)計院