王二兵，毛益松，刘立伟，樊 贵，闫 慧

(1.中交一公局第五工程有限公司， 北京 100024； 2.国防科技大学 九院， 湖南 长沙 410003)

岩溶地区桥梁人工挖孔桩基础爆破技术及应用

王二兵1，毛益松2，刘立伟1，樊 贵1，闫 慧1

(1.中交一公局第五工程有限公司， 北京 100024； 2.国防科技大学 九院， 湖南 长沙 410003)

以湖南省龙(山)永(顺)高速公路花桥大桥钻孔桩施工为例，介绍了岩溶地区桥梁人工挖孔桩基础控制爆破技术及应用。针对岩溶地质的溶沟(洞)，阐述了爆破施工工艺及相关注意事项，实践证明，采用控制爆破技术达到了降低成本、加快施工进度的目的。

岩溶地区；桥梁；人工挖孔桩；控制爆破

1 工程概况

龙(山)永(顺)高速公路花桥大桥位于龙山县龙车乡花桥村，桥梁全长166.0 m，为4 m×40 m预应力混凝土连续T梁桥，桥面净宽2 m×11 m。桥墩桩基础共24根，0#桥台采用Φ1.5 m双排柱桩基础，1#～3#桥墩采用Φ2.0 m单排桩基础，4#桥台采用Φ1.8 m单排桩基础。桥墩桩基础嵌岩情况见表1，深度为6.56～12.00 m。

表1 桥墩桩基础

注：本工程共有24根人工挖孔桩，桩基类型为支承桩，基岩为微风化灰岩。

桩基础地质多为灰岩出露，薄-中厚层状，岩溶发育，多呈“锯齿状”，溶沟高度最大达到10 m左右；以干空溶沟(洞)为主，洞内基本无水或少水。施工范围处岩土层分布自上至下分别为第四系全新统种植土、残坡积黏土、淤泥质黏土、三系下统灰岩。岩石饱和单轴抗压强度最大为126.5 MPa，平均值为57.2 MPa。

桩基础岩石爆破地处在距G209国道约400 m的山坡，周围环境较好。

2 爆破技术方案

(1) 选择人工挖孔桩方案。该项目位于山区，地势险峻，部分桩基位于陡坡，机械就位困难，且岩溶地区地质变化较大，机械钻孔过程中因侵入桩孔的探头石、溶沟等倾斜岩面使钻头底部处于软硬不均的质体，很容易造成偏孔、弯孔、卡钻等问题；选择人工成孔方案，而不选择机械成孔方案，可解决钻孔过程中，遇溶沟或溶洞顶板时, 孔内护壁泥浆水头突然下降而失去护壁作用引起的孔壁塌方，容易出现卡锤、掉锤、埋锤等现象。

(2) 选择人工挖孔桩方案主要优点。在挖孔过程中能及时发现地层变化，采取相应措施进行处理，不仅能确保成孔质量和灌注砼的质量，而且在交通不便的山区可以降低机械的进出场费用，比机械成孔经济得多；另外，采用人工挖孔施工岩溶地区的桩基，可以多个桩基同时施工，为工程的施工工期提供了保障。

(3) 人工挖孔桩总体方案。采用含空孔的掏槽孔、辅助孔、周边孔相结合的布孔方式，利用多个段别毫秒雷管实现微差控制爆破。中心炮孔(如掏槽孔)超前周边孔布置，这样可确保周边孔起爆时所受抵抗最小。当挖到桩深位置时，留足厚200～300 mm的保护层，对该层用风镐将产生微裂隙的岩石清掉，以保证持力层强度。此方案不仅能控制围岩损伤，而且还可以降低爆破震动对周围建筑物的影响。

(4) 掏槽孔设计思路。采用含中心空孔的垂直孔掏槽方式，中心空孔为掏槽爆破提供辅助自由面和一定的补偿空间。克服直孔掏槽爆破掏槽孔只有装药上端部炸药使破碎的岩石形成抛掷，大部分岩石碎块仍滞留在槽腔内，给人工清碴增加很大难度。具体方法是中心空孔比掏槽孔超深0.2～0.5 m，空孔底部装入50～100 g乳化炸药，中心空孔比掏槽孔延时起爆时间以50 ms为宜。可以达到加强抛掷作用，加大了槽腔的有效深度与体积。

3 爆破技术设计

3.1 药孔参数设计

(1) 孔径(d)。采用7655型或Y-24型手风钻机钻孔，d=38～42 mm。

(2) 孔深(L)。孔深取桩井开挖直径D的0.5～1.0倍。掏槽孔超深0.1～0.2 m，本工程取掏槽孔孔深1.5 m，掏槽孔倾向中心钻孔，以形成上宽下窄的楔形结构，倾角5～8度；扩大孔和周边孔深1.25～1.35 m。

(3) 孔距(a)。扩大孔孔距为40～65 cm。周边孔为35～50 cm。

(4) 周边孔密集度系数(m)。其大小为炮孔间距和最小抵抗线(W)之比，即m=a/W，周边光面爆破孔间距通常按炮孔密集系数为0.8计算，m大于1时容易造成欠挖，m小于0.6时容易造成超挖。

(5) 炸药单耗(q)。本桩基础开挖爆破的岩石为中风化至微风化花岗岩，而桩基础开挖直径为2.33 m左右，夹制力很大，且只有一个自由面。炸药单耗为1600～2000 g/m3。

(6) 装药量计算。采用体积公式求出每循环进尺所需总装药量，爆破施工作业中，掏槽孔装药量增加20%～25%，周边孔装药量减少5%～10%(见表2)。

表2 Φ2.0 m挖孔桩爆破参数

3.2 炮孔数量

Φ2.0 m工作面通常配置15～22个炮孔，其中掏槽孔1～4个，垂直配置于桩井开挖中心，而周边孔则沿离井壁约16.5 cm处均匀分布。

3.3 炮孔布置

掏槽孔布置采用三角形和四边形布孔掏槽，掏槽爆破孔距15～30 cm。

辅助孔炮眼间距为35～45 cm，周边孔间距为50～70 cm，周边孔距井壁距离不应小于10 cm；在坚固性差的岩石中，不应小于20 cm，周边留下的岩石用风镐开挖。

桩基础炮孔布置见图1。

图1 桩基础炮孔布置

3.4 装药结构和填塞

考虑到孔桩内有涌水，故所用炸药全部采用具有防水性能的乳化炸药，雷管采用具有防水性能的毫秒导爆管雷管。考虑小直径桩孔掘进爆破，炮孔深度较浅，起爆药包位置放在底部(反向装药)。装药后采用全填塞方式，用中粗砂或黄泥作填塞物。

3.5 起爆网路设计

起爆顺序按掏槽孔→扩大孔→周边孔连接，具体确定掏槽孔为1段(0 ms)、扩大孔为7段(200 ms)、周边孔为11段(460 ms)或13段(650 ms)。若几个桩基础同时起爆时，相邻桩基础的延期时间为500 ms。

4 几点体会

(1) 有溶沟(洞)的桩基爆破，炸药单耗较难掌握，根据地勘资料和现场情况确定的单耗要随时调整。根据操作人员通过钻杆的进程以及轴压、风压来判断该孔的地质情况，当钻杆突然迅速往下降，风压或轴压突然降低时，证明遇到了溶沟(洞)，此时单耗尽量减少；否则单耗在设计的基础上应上调5%～10%，以便较好地保证爆破效果，便于人工清碴。

(2) 能量的泄漏是溶沟(洞)对爆破的主要影响之一，由于爆轰产物向附近的溶沟(洞)内泄漏，使其炮孔压力迅速降低，从而导致影响其它方向的裂隙发展，如果装药埋设在溶洞附近，有时会改变抵抗线的大小和方向，产生大块和飞石。因此，每次爆破应该进行严格防护，其主要方法是装药联线之后在井口盖上圆形Φ18 mm钢筋防护井盖，井盖的直径大于桩井的直径，上铺竹夹板，竹夹板下垫上厚度为20 cm的砖块，用来卸压，防止爆破产生的高压气体将盖板掀翻，然后再在钢板上压上沙包。此种防护方法切实可行、安全可靠。

(3) 采用人工挖孔桩爆破花桥桥梁的24个基桩，以及后来跨G209国道的高架桥的56根基桩施工，爆破效果比较理想，爆破设计参数及处理措施是成功的。但是由于岩溶地区岩石情况不一，溶沟(洞)具有不可预见性，岩溶基桩开挖前必须进行一桩一孔超前钻探，准确掌握地下岩溶发育情况。

[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[2]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[3]GB6722-2014．爆破安全规程[S].

[4]刘国生,毛益松,陈志阳,等.岩溶地区高边坡预裂爆破技术及应用[J].采矿技术,2014,14(05):99-101.

[5]毛益松,单志国,郑卓渊,等.复杂环境危险基坑岩石爆破[J].采矿技术,2013,13(05):79-80,133.

[6]王二兵,樊 贵,毛益松,等.影响岩溶地区深孔爆破效果的主要原因及技术对策[J].采矿技术,2013(05):81-84.(收稿日期：2016-10-19)

王二兵(1982-)，男，工程师，主要从事岩土工程项目管理，Email：1213175424@qq.com。