王 飞

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东 济南 250000)

0 引 言

水下爆破相对于陆上爆破，最大的不同是施工不确定因素较多，因此如何有效地控制各爆破参数是爆破施工的关键点也是难点。本文针对张吉怀铁路钢围堰施工水下爆破这一实际工程，对钢围堰水下爆破关键施工技术进行研究分析，确保后期钢围堰施工顺利进行。

1 工程概况

中铁十四局张吉怀铁路项目部承建的张吉怀铁路锦江特大桥在1#～4#墩处上跨锦江河流，采用(60+100+60)m连续梁形式跨越。2#、3#主墩均位于河流中，承台尺寸为17 m×13.2 m×4.0 m，设计采用双壁钢围堰进行围护，双壁钢围堰嵌入岩层，双壁钢围堰外径为25.92 m。

1.1 工程地质资料

1.1.1 地形地貌

本桥位于隆家堡与兰村乡交界处。本桥为跨锦江而设，桥两侧均为丘坡，地面标高为151～275 m，相对高差为10～50 m，山势较陡，山上主要为树林和灌木，植被茂盛。谷地局部辟为农田，水系较发育，桥位区有村道相通，交通较便利。

1.1.2 地层岩性及地质构造

地质情况自上而下依次为：

(1) 粉质黏土，褐红色，可塑，主要由粉粒和黏粒组成，局部夹少量碎石；地基承载力σ0=120 kPa。

(2) 粉质黏土，褐红色，可塑，主要由粉粒和黏粒组成，局部夹少量碎石；地基承载力σ0=150 kPa。

(3) 泥质粉砂岩，红褐色，弱风化，其易软化、易风化崩解，局部夹少量泥岩；地基承载力σ0=500 kPa。

1.2 工程水文资料

锦江为沅江上游的一级支流，汇水面积为5 305 km2，Q1%=10 100 m3/s，H1%=158 m，V1%=4.84 m/s，H10%=154 m(施工水位)。

2 爆破方案比选

根据桥墩基坑开挖特点，可供选择的爆破技术方案主要有水下中深孔松动控制爆破和水下浅孔控制爆破两种爆破方案。

(1) 中深孔松动控制爆破方案：使用钻孔船在水面上钻孔，导管下药。施工工艺简单、爆破效率高，适用于河水较深、水流急、工程量较大、工期紧的水下爆破工程。

(2) 浅孔控制爆破方案：该方案施工过程简单，设备的成本相对较低，但爆裂较低，水中钻孔难度较大。该方案适用于水浅、水流平稳、工程量较小的工程。

根据项目情况及现场条件，为加快施工进度，确保安全，对比上述两种方案，采用中深孔水下松动控制爆破方案进行爆破开挖，能更加满足本工程需要。

3 爆破技术参数确定

3.1 装药结构

本工程全部采用乳化炸药。为方便装药考虑，装药结构设计为连续装药。炮孔采用河沙填塞至孔口。

3.2 爆破网络及起爆方式

采用非电爆破网络。电雷管脚线与主线相连引出井外，采用电容式起爆器起爆。爆破网络联结示意图如图1所示。

图1 爆破网络联结示意图

雷管排列顺序为中心孔、辅助孔、周边孔，这样既有利于掏槽形成自由面，也有利于减轻爆破震动效应。

3.3 钻爆参数

因每个墩台面积都比较大，设计采用全断面爆破开挖，向下垂直钻孔。

孔深设计为L主=1.5～6.5 m。

炮孔超深l=L主×10%。

排距(最小抵抗线W)b=1.6 m。

孔间距a=(1～1.2)b=1.6～1.8 m。

炸药单耗q按水下爆破设计，可以取1.1 kg/m3。单孔每米装药量Q平均为4.6 kg。采用卷装Φ80 mm的2#防水乳化炸药爆破。硬岩取大值，反之取小值。

在大规模爆破前，要按以上技术参数进行爆破试验，并根据需要进行必要的爆破技术参数的校核和调整。

3.4 爆破耗材

锦江大桥2#墩基坑钻爆孔合计161孔，分17轮次爆破，钻爆孔布置平面图如图2所示。

图2 钻爆孔布置平面图

爆破耗材要求：乳化炸药的密度不得小于1.2 g/cm3，非电雷管导爆管破断拉力不得小于7 kg，非电毫秒雷管(配导爆管)满足10 m水下浸泡12 h，无渗漏，满足正常起爆。

本爆破器材依次使用数量，在实际钻爆过程中，根据实际孔深和地质情况，及时调整。单轮使用后的剩余器材必须及时严格按程序回库。炮孔确保装填质量和堵塞质量。

爆破器材使用量如下：

1#孔位：乳化炸药400 kg。非电毫秒导爆管雷管9段(配20 m导爆管)60发；1段(配10 m导爆管)6发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管2枚。

2#孔位：乳化炸药350 kg。非电毫秒导爆管雷管9段(配20 m导爆管)52发；1段(配10 m导爆管)6发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管2枚。

3#孔位：乳化炸药380 kg。非电毫秒导爆管雷管7段(配20 m导爆管)56发；1段(配10 m导爆管)6发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管：2枚。

4#孔位：乳化炸药380 kg。非电毫秒导爆管雷管7段(配20 m导爆管)52发；1段(配10 m导爆管)0发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管2枚。

5#孔位：乳化炸药380 kg。非电毫秒导爆管雷管7段(配20 m导爆管)52发；1段(配10 m导爆管)0发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管2枚。

6#孔位：乳化炸药280 kg。非电毫秒导爆管雷管7段(配20 m导爆管)44发；1段(配10 m导爆管)0发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管2枚。

7#孔位：乳化炸药230 kg。非电毫秒导爆管雷管7段(配20 m导爆管)36发；1段(配10 m导爆管)0发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管2枚。

8#孔位：乳化炸药180 kg。非电毫秒导爆管雷管7段(配20 m导爆管)28发；1段(配10 m导爆管)0发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管2枚。

9#孔位：乳化炸药80 kg。非电毫秒导爆管雷管9段(配20 m导爆管)12发；1段(配10 m导爆管)0发；1段(配100 m导爆管)2发；铜壳电雷管2枚。

第10～17轮次钻爆使用爆破器材数量和规格依次基本同第2～9轮次钻爆，仅仅7段非电毫秒雷管用完后改成9段非电毫秒雷管。

3.5 爆破设备

根据本桥爆破特点，考虑设备配置，拟投入本桥梁的主要施工装备见表1。

表1 施工装备表

4 爆破施工流程及工艺要点

钻爆法工艺流程：测量放样→布眼→钻眼→装药堵塞→联结起爆网络→起爆→出渣→清底。在施工之前，首先根据现场地质条件进行爆破试验，并且不断校正设计参数以实现最佳爆破效果。

4.1 放样布眼

通过测量桩基，承台边点放样，距离边线表面30 m处设置临时水准点。钻孔前，利用全站仪测出开挖线，标识炮孔位置(误差<5 cm)，检查符合设计要求后方可钻孔。

4.2 定位开眼

采用空压机钻眼，按炮孔布置图画点定位后钻孔。梅花形布置，周边眼离边线10 cm，开孔误差<5 cm。

4.3 钻眼

固定钻头，钻孔深度为100 cm。钻工要求能熟练操作空压机，且熟悉炮眼布置图，特别是周边眼，钻工要有较丰富经验，专人指挥。根据眼端口位置的不均匀性，调节孔位以确保炮孔的底部位于同一平面上。

周边眼沿桩基、承台设计轮廓线上的间距误差<5 cm；眼底不得超出开挖线10 cm；眼深误差<100 mm。

钻眼完成后，必须严格进行成孔检查。

4.4 装药

分组装药，根据炮眼设计图确定装药量，雷管对号入座，不得乱装药。用炮泥堵塞所有炮眼，堵塞长度>20 cm。

4.5 联结起爆网络

起爆网络采用复式网络，以确保爆破的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆管不得拉细、打结；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管离导爆管自由端距离>10 cm。网络联好后，要有专人负责检查。

5 其他控制保证措施

5.1 盲炮的处理程序

施工人员必须做好爆破器材质量的检测工作,减少盲炮。万一出现盲炮，检查人员必须立即报告,由工程师根据实际情况制定处理方案，安排有经验的爆破员进行处理，并注意回收未爆的雷管和炸药，严禁擅自处理盲炮。

5.2 安全警戒范围、起爆程序和时间

5.2.1 安全警戒距离

警戒距离对人、对船均设计取200 m。因为爆破区域的范围大、走向长，安全警戒的范围应由爆破工程师根据每次爆破点位置的情况做相应调整。

5.2.2 起爆程序

严格执行市公安局制订的《爆破作业安全操作规定》。

由安全员检查网络后发出第一次信号，开始警戒；待无关人员撤离后，安全员向工程师报告安全检查情况和警戒情况，工程师检查确认后发可以起爆的信号(第二次信号)；爆破后，经安全员或工程师检查无误后，发出解除警戒信号(第三次信号)。

6 结束语

水下爆破作为钢围堰水下施工的关键性技术，在各大水下施工中应用广泛。本文通过对张吉怀铁路水下爆破施工技术的介绍，以达到为此类施工提供借鉴作用的目的。