马王黔江特大桥厚层白云岩水下爆破技术探讨

摘要：柳州至武宣公路工程马王黔江特大桥主墩设计位于黔江河道深水中，桩基嵌入中风化厚层白云岩中，采用水下清除覆盖层，水下基槽炸石后水下清碴技术，进行了爆破参数、炮眼布置、装药结构优化设计，取得了较好的效果。

关键词：厚层白云岩；移船定位；深水爆破；水下清渣；基槽检测

1工程概况

2 周围环境

马王黔江特大桥位于广西中部，线路经过区域属构造侵蚀准平原，地形较为平缓。地面现多开垦为农田、甘蔗地，施工区域有机耕道相通，交通相对比较便利。

3气象水文

4地形地貌

本桥由于黔江河流深切，地表高程在9.7（河道底）～69m，地势总体呈北段高南段低的趋势。本桥区属单斜构造，地层组合较简单，不良地质主要为物探推测的岩溶发育区，无特殊性岩土分布；下伏基岩层为厚层块状的白云岩，水文地质条件简单，地表水对混凝土具微矿化水型弱腐蚀。根据地质调查，桥位处黔江岸坡自然坡度小于30°，植被发育，无塌岸现象，坡角无崩积体，场地条件一般，地基稳定性较好。

5水下爆破开挖技术

25#墩基础处于航道边线附近，施工受船舶通航干扰，水深流急，基槽为白云岩，质地坚硬、倾斜，岩体薄厚不一，钻孔、开挖难度大，施工控制要求精度高。该基础水下施工内容主要包括：水下清除覆盖层，水下基槽炸石，水下清碴。

施工工艺流程：办理爆破手续→定购民爆用品→施工准备→测量定位→水下钻孔、装药起爆→水下清碴→基槽检测→交工验收。

5.1水下覆盖层开挖

水下覆盖层采用1.0m3挖泥船进行水下开挖。水下泥土开挖的施工工艺如图3《水下泥土开挖施工工艺图》所示。

5.1.1 施工放样

（1）平面控制测量：采用极坐标法测量放样，测量出施工范围，抛设浮标，挖泥船在设计的施工范围内按设计深度进行施工，移位按一定顺序进行。在施工过程中，用全站仪控制开挖范围。

（2）高程控制测量：设计高程利用即时水位高程控制，施工过程中设立施工水尺，确定水下挖泥的浚深：

浚深 = 即时水位高程 ― 设计开挖高程 + 施工富裕水深

水尺的零点高程应经常检查，施工期间每日的8时、16时对水尺进行观测记录。

施工放样控制点和放样图必须经过监理工程师现场复核无误后，方可进行下一道工序的施工；如不符合要求，则须重新放样。

5.1.3 移船定位

抛设浮标标定基槽边线桩后，挖泥船进行移船定位。在施工水域抛设挖泥船主锚缆及八字锚缆，主锚缆用以控制挖泥船上、下移位，八字锚缆（或横锚缆）控制挖泥船左、右移位。通过收、放锚缆，使挖泥船移至需要的施工位置。

5.1.4 水下开挖泥土施工

水下开挖深度根据落斗深度测定，开挖深度考虑一定的富裕水深。挖泥船施工时边开挖边探测挖后水深，挖掘机司机根据检测结果调整落斗深度，采用梅花形落斗方式，使挖泥船开挖不出现大面积遗漏和不产生大的超深。水下开挖施工由下游往上游方向进行，开挖出来的废方抛于基础附近。

5.2 水下炸石

本分项工程的水下爆破采用2#岩石乳化炸药，钻孔采用潜孔钻机船钻孔爆破。水下爆破平台

如图4《水下爆破平台照片》所示，水下的施工工艺如图5《水下炸礁施工工艺图》所示。

5.2.1 施工放样

（1）施工准备

a.首先根据施工图纸编制爆破设计文件。

b.明确爆破作业的分工和负责人，制定岗位责任制。

c.制定确保施工安全和工程质量的措施，进行技术、安全交底。

d.编制月、旬施工作业计划。

（2）施工放样

a.由已知控制点（监理工程师提供），用全站仪测设施工临时控制点，作为施工放样控制点。施工过程中根据控制点坐标和基槽中线坐标（或边线坐标）。用极坐标法测定基槽中线（或边线），并抛设相应标志。 b.根据施工前设计好的钻孔孔距调整好钻机的机距，由钻机的数量（孔数）确定施工断面的间距，然后根据断面间距把施工图的礁石区划分成若干断面，并按顺序编写断面桩号。根据设计的排距在每一横断面上均匀布置炮孔，同时计算出每排首尾两孔的平面坐标，作为施工移船控制的依据。

c.钻机的移船定位用极坐标放样法。根据每排钻孔首、尾两孔的坐标，分别计算出两炮孔与测站的水平距离及与零方向的夹角，用全站仪放样。

d.水下清碴施工中，测量出基槽边线桩，抛设浮标，挖泥船在设计的施工范围内按计划的分块进行施工，移位按一定的顺序进行。

e.基槽定位放样时，除控制槽底线按设计坐标施工外，还应注意使边坡满足设计要求，具体操作视边坡石质和石层厚度灵活掌握。

5.2.2 监理复核

施工放样控制点和放样图必须经过监理工程师现场复核无误后，方可进行下一道工序的施工；如不符合要求，则须重新放样。

5.2.3.移船定位

钻机船平行于水流方向作业。钻机船的移船定位采用全站仪测量指挥定位、利用抛设的锚缆控制船位。在施工水域抛设主锚缆及八字锚缆，主锚缆用以控制船体上、下移位，八字锚缆（或横锚缆）控制船体左、右移位，锚缆设置见图6《施工船舶锚缆设置示意图》所示。

5.2.4.钻孔

钻孔爆破采用潜孔钻机船施工，钻孔孔位采用测站全站仪直接测定，利用钻机船抛设的主缆和横缆移动船位和调整孔位。在孔位上量测水深，由施工水位高程和设计河底高程计算岩层的厚度，确定钻孔深度。

钻孔爆破按由深水到浅水的顺序进行，且尽量一次钻爆到设计深度，避免分层爆破，以增大爆破效果。

水下钻孔爆破采用垂直钻孔形式，布孔方式采用三角形或矩形。

根据本工程水深、流急、岩体坚硬倾斜、岩体厚薄不

一、临近航道受船舶通航干扰、施工船舶的性能及以往施工经验，确定爆破参数。

5.2.5 装药起爆

施工前首先要计算出每个炮孔的装药量，按计算的每孔装药量装填炸药。

（1）装药量计算

水下钻孔爆破应满足下列要求：

a.钻孔爆破不宜分层，应一次钻到炮孔设计底标高；

b.钻机船移位时，船体不得越过己装药的炮孔。

（2）爆破器材的选用

水下爆破工程，应选用具有防水性能或经过防水处理的爆破材料，并在开工前进行同等施工条件的试验。其技术参数和性能如下：

炸药：采用乳化胶质炸药，药卷直径为85-90mm，药卷分布长度0.4m，标定重量为3kg。

导爆管：采用普通塑料披覆型工业导爆管，单根长一般12m（可根据施工实际需要向厂家订制不同规格）。外观应无折痕、变形、缠绕松散、发霉等现象。施工使用导爆管时，用防水胶布密封其端部。

（3）爆破网路设计

爆破网络采用并串联方式，由4～5排孔并联为一组，各组之间用导爆管雷管串联在一起。为减少爆破地震波、冲击波对周围建筑物和设备、人员的影响，可减少一次起爆的排数（孔数），以降低一次起爆的药量；或采用分段起爆实现微差爆破，以减少齐爆药量，降低地震波、冲击波的危害，同时也增加爆破的自由面，提高爆破效果。

水下钻孔爆破的起爆网路，应顺水流方向分组连接。网路的连接线、区域线、主线和配用的防护绳均应绑牢于预先在上游没置的浮标或固定物上。急流乱水区的爆破网路，应配用伸缩性小的防护绳，将起爆线松弛地邦扎在防护绳上。炮孔孔口段的起爆线，可用耐磨物包裹。

（4）爆破安全距离

在施工过程中，为避免爆破对建筑物的损坏和确保过往船舶和水上水下作业人员安全，水下钻孔爆破采用分段起爆控制，依据《水运工程爆破技术规范》和《水下爆破对周围环境影响》，计算爆破安全距离。

施工前必须进行详细的现场勘测，根据建筑物的安全震速和现场建筑物离爆破点的距离，计算每一段的最大爆破药量，实测得出K 、a、V值，对原爆破设计参数进行相应调整。如实测震速超过建筑物的安全测速，则应减少爆破炸药量，以确保爆区附近施工人员安全。

b.爆破冲击波安全距离：

（5）盲炮处理

爆破后，爆破员必须按规定认真检查爆区有无盲炮，发现盲炮应立即报告并及时处理，可采取如下处理措施：

a.因爆破网络而引起的盲炮，经检查和处理后，重新联线起爆。

b.因其他原因引起的盲炮，则在盲炮附近投放裸露药包诱爆。

5.3水下清碴

水下清碴采用1.0m3挖泥船及其他方法配合进行如图7《水下清渣现场照片》所示。

5.3.3监理检验

水下清碴项目施工完毕后，项目经理部立即组织验收，经现场技术人员检验合格，该项目方可进行交工验收。如不符合要求，则须进行补清碴，直至达到设计要求。

6 质量保证措施

6.1 测量定位

6.1.1进场前应对平面控制坐标和高程控制资料进行现场踏勘、检验、校核，经监理工程师确认无误后使用。

6.1.3测量人员应加强对施工水位的观测，并及时将水位情况报告施工船上的技术人员，以正确确定施工浚深。

6.2 钻爆施工

6.2.1爆破开挖轮廓位置和开挖断面应符合图纸的规定，爆破开挖时应按图纸要求进行测量放样。

6.2.2弃渣区应符合图纸要求，不得影响航道水深以及岸坡和附近建筑物的稳定。

6.2.3钻孔不宜分层，应一次钻深到位。钻机船移位时不得越过已装药的炮孔，以免刮断导爆管造成盲炮。

6.2.4随时观测水位，以便控制钻孔深度，并做好施工水位、爆破签证记录，填写钻机船施工记录。

6.2.5必须严格按爆破设计控制装药量和起爆顺序。炮孔堵塞物采用砂和粒径小于10mm的砾石，堵塞长度应确保药包不至浮起。

6.3 基槽开挖

6.3.1开工前，项目总工程师应向施工人员进行详细技术交底，介绍施工区域的自然条件、工程规格和要求、航道边线桩的设置等情况。

6.3.2做好控制高程点资料的复核、检验工作，确保水位点高程的准确性；用来固定水尺的木桩要牢固、稳定可靠，并应经常检查，随时加固；为便于检查水尺零点高程，应在水尺附近加设临时高程点。

6.3.3加强施工水尺的记录与校核水尺的观测，发现误差及时调整。施工水尺和校核水尺记录、复核做到专人记录、整理、签章、归档工作，作为工程竣工的重要资料。

6.3.4开挖边线设立纵、横导标，挖泥船严格按照设置的开挖线标志施工，并经常校核。

6.3.5 挖渣船施工时，根据水位、坡高、土质、吃水、清渣等情况及实际挖深调整抓斗下放深度。

6.3.6在施工过程中，施工人员进行自检、互检和交接检，并由测量人员定期进行水深检测。

7 安全保证措施

水中基础施工是项多工序、多工种、多作业面的系统工程，施工安全涉及水上作业、起重作业等多种施工作业。项目施工除制定综合安全管理、基本作业安全规定、水上作业安全管理规定外，还应制定以下安全保证措施：

7.1特种作业人员持证上岗制度

凡从事水下爆破作业等特殊工种，应按GB5360《特种作业人员安全技术考核管理制度》执行，除应知生产安全知识外，还须专门的水上作业安全技术培训，考试合格后，持证操作，并定期进行复审。

7.2水下爆破作业安全措施

7.2.1一般规定

（1）水下钻孔采用全站仪配合GPS定位仪准确测定船位或孔位，应经常进行坐标校核，以防偏位。

（2）爆破施工前，应检查爆破工作船技术性能，加强爆破器材的运输和贮存管理，设立爆破危险区边界警戒标志，禁航信号、警戒船和岗哨，确保爆破危险区内船舶、设备、管线和建筑物的安全防护措施到位。

（3）夜间和大雾时不得进行爆破；风力超过6级时，不得进行水下钻孔、装药作业；夜间确需进行爆破，必须有可靠的安全措施和足够的照明设备，并经主管部门批准；遇雷雨时应立即停止爆破作业，人员迅速撤至安全地点。

7.2.2爆破作业安全

（1）爆破物品必须进行防水处理和抗水、抗压爆破试验，要检测电雷管电阻值，非电导爆管检查外观有无受损；要对爆破器材、起爆器、欧姆表进行性能测试。

（2）水下爆破的起爆体必须在专用船上加工，其中起爆管和炸药包的加工应在专用的加工房内进行；加工房或专用船距爆破地点和生活区应有足够的安全距离；凡管体压扁、破损或锈蚀的雷管均不得使用。

（4）严禁抽动起爆药卷中的导火索和雷管脚线。起爆主线与外接起爆电源线之间应设中间开关，并应与其他电源线路分开敷设。

7.3夏季防暑防台防汛措施

水下爆破施工应尽量避开当地汛期及台风季节，若应施工需要实在无法避开时，除遵守以上一般安全操作规定外，应遵守下列规定：

⑴要对水上作业平台、平台上设备、栈桥等受洪水影响部位，以及水中基础临时用电线路、电箱等进行专项检查，发现隐患要立即整改。

（2）台风来临前，水上作业平台上的人员必须撤离。

（3）台风暴雨影响期间，一律停止施工作业，并严密监控水上作业平台上的桩基设备、清碴设备等安全状况，发现重大险情，要立即采取措施，并及时报告；加强复工之前安全检查工作，保证施工现场各类设施设备仍处于安全状态。

8爆破效果

本桥采用的水下钻孔爆破法爆破效果好，开挖厚度大，岩石破碎均匀，爆破有害效应相对较小；其缺点是水上作业船舶设备较多，施工工艺相对比较复杂。但该施工技术对加深、整治航道、港口等有较好的借鉴作用，目前在凡有条件使用钻孔爆破的内河、沿海水下爆破工程中均已推广使用。

9 结束语

本桥水下爆破施工历时30天， 此技术简单、快速、安全，其新颖而巧妙的防护观念和设计思想有着很好的推广应用前景，在今后的工程建设中将会具有更大的发展潜力。