李春军   代显华

(长江重庆航道工程局，重庆，400011)

摘  要：千厮门嘉陵汀大桥主基坑开挖施工中，根据工况条件采用水下中深孔爆破施工技术，很好地控制了爆破振动对周边建(构)筑物的影响，采用合理爆破设计技术参数，达到了较好的爆破效果，满足基坑成型的设计要求，节约了成本，满足了工期要求。

关键词：水下爆破；中深孔；深基坑；减振措施

1工程概况

千厮门嘉陵江大桥正桥为公轨两用桥梁，下层为双线轨道交通，上层为双向四车道汽车交通，为城市次干道，设汁汽车行车速度40km／h。起于渝中区陕西路，与东水门长江大桥北岸桥台相接，下穿渝中半岛设连接隧道，于洪涯洞旁穿越隧道并跨越嘉陵江，止于江北城南大街，全长约1．60km，是密切联系渝中解放碑CBD、江北城片区的重要纽带，同时也是轨道交通六号线的重要过江载体。主桥主墩基础工程标段2009年12月底开工，2010年10月完工，整个工程原计划2013年9月完工。

本次施工主要是主墩的水下基坑开挖，基坑设计开挖范围轮廓为圆形，直径38m，开挖平均厚度lOm，总开挖方量约13890m³。施工水位170m，该开挖范围现全部在水下。基坑设计底高为151．4m，设计要求开挖后高程不超过设计底高±25cm，施工水深约19m。施工区域北岸为高架桥(北滨路)，距离220m，上游为三根江北城重庆大剧院热交换水源取水管道，距施工区域最近一根约34m，下游有一根水源取水管道，距施工区域约100m。该施工区域地形较平坦，岩性为泥岩，可爆性较差。施工环境平面图如图1所示。

施工典型断面如图2所示。

2爆破总体方案

基坑开挖为圆形，开挖方量较大，开挖后高程不超过设计底高±25cm，工期要求两个月完成。根据爆区周围环境及地形、地质条件，爆破方案要求解决以下问题：

(1)降低大块率，提高挖掘效率，确保按期完成施工任务。

(2)合理科学选择爆破参数，确保爆破后清挖一次成型。

(3)降低爆破有害效应，确保江北城重庆大剧院热交换水源取水管道安全。

根据上述要求，为按期完成施工任务，并结合水下爆破的特殊性，决定采用以下爆破方案：

(1)采用一次爆破方量较大的中深孔爆破。

(2)采用毫秒微差控制爆破技术，通过控制最大单段爆破药量以减小爆破振动。

(3)因爆破区域地形变化不大，在圆心处先进行掏槽孔爆破，然后以掏槽孔形成的工作面向周边进行爆破。

(4)在靠取水管道和爆区之间钻减振孔，以减小爆破地震波对取水管道的影响，确保重庆大剧院热交换水源取水管道安全。

3爆破参数的设计

3．1孔网参数

本工程采用专用水下钻爆船进行施工，潜孔钻机钻孔，钻孔直径D=llOmm。 

(1)掏槽孔孔排距按1．5m×1．5m，直眼掏槽，考虑到圆心处掏槽孔为开挖的起始位置(无工作面)，结合水下爆破开挖的特殊性，故超深取2．0m。

(2)为满足水下爆破钻爆船钻孔工艺要求，正常孔(辅助孔)按矩形布置，孔排距取为2．0m×2．0m，超深1．0m，正常孔在掏槽后分排起爆。

(3)周边孔布置在圆周轮廓线上，采用直孔非光面爆破，超深按2．0m取。

(4)超宽：考虑本基坑为一圆形，且清碴设备为4m³绳斗式挖泥船，圆周方向超宽取为2．0m。

爆破钻孔平面布置如图3所示。

爆破钻孔断面布置如图4所示。

爆破钻孔断面布置图中，正常炮孔施工超深取为1．0m。掏槽孔爆破无临空面，为避免留下残埂，保证爆破效果，超深按2．0m取，周边孔和超宽孔处于施工范围末端，为避免最后炮次爆破留下死角，超深适当加大，均取为2．0m。

(5)炸药单耗：考虑到水下爆破时需克服的水体阻力，因此炸药量计算包括破碎岩石所必需的能量和克服阻力所做的功，水下爆破的炸药单耗较陆地爆破大，根据水下爆破类似工程经验，本次爆破炸药单耗q取1．1kg/m³。

3．2炮孔布置

炮孔沿掏槽孔布置，每排5孔，每次起爆10孔。

3．3装药结构

采用直径80的2号岩石乳化炸药连续耦合装药结构。采用三起爆体加强起爆，每个起爆体中双雷管并联。

3．4堵塞

水下爆破因水压力的存在，特别是深水爆破水的竖向压力较大，压力与水深成正比(P =ρgH)，因此爆破效果较差。在无爆破飞石的情况下水深大于6．0m)，堵塞长度不考虑要大于最小抵抗线的要求，为降低表层块度，堵塞长度较陆上爆破应大幅减小。根据以往水下爆破的经验公式，堵塞长度L_堵=10×110mm=1．1m，取为1．0m。

3．5爆破网路

水下爆破为隐蔽施工，钻孔、装药不易，并且水下钻爆施工爆破线路容易受到各种复杂因素的影响，爆破网路的可靠性和确定性显得尤为重要。导爆管雷管因无法在起爆前检测爆破网路，且导爆管在水流的作用下，容易在孔口发生磨损及弯折，易造成瞎炮。因此，为便于检查爆破网路，本工程采用电爆网路。为避免孔间爆破振动叠加，保护爆破区周边地下管线，采用5～15段毫秒电雷管微差间隔爆破。

除采用电爆网路外，为进一步提高深水爆破起爆网路的安全可靠度，每孔使用三个起爆体，每个起爆体中采用两发同段电雷管并联后串联的电爆网路。

电爆网路优点：

(1)相对于导爆管雷管起爆来说，电爆网路回路连接情况能通过仪表检查，并能将阻抗计算数据与实测数据进行比较，及时发现问题，这一点对于水下爆破施工尤为重要。

(2)炮孔有两发电雷管并联，提高了水下爆破可靠性，故并串联法还具有可避免个别雷管质量不良产生盲炮的弊病。

并串联法电阻计算公式见式(1)～式(3)：

    总电阻：

∑R=R_主t+Ro+n·r／m    (1)

    总电流：

I=V/∑R                (2)

    雷管电流：

i=I／m                (3)

式中，Y为起爆器的起爆电压；R_主为网路主线电阻；R_o为网路区间连接线电阻之和；n为网路中的孔数；r为每个电雷管内阻值；m为同一个炮孔中并联电雷管数。

通过精确的阻抗计算，在起爆前能够确定水下电爆网路是否存在问题，基本避免了盲炮的产生。

4爆破安全

根据《爆破安全规程》的有关规定，爆破施工对周边环境的有害效应主要表现为爆破振动、爆破空气冲击波的爆破飞石。在本工程的水下爆破中，爆破水击波的损害范围不是很大，不用考虑。因水深在19m左右，爆破飞石也不用考虑。

4．1爆破振动

为控制爆破振动对江北城重庆大剧院热交换水源取水管道的影响，严格控制单段最大起爆药量。根据《爆破安全规程》及《水运工程爆破技术规范》中的公式(见式(4))：     

式中，R为爆破振动安全允许距离，m；K为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数；v为保护对象所在地质点振动安全允许速度，com／s；Q为最大单段药量，kg；a为衰减指数。

在本工程地质条件下，取K=150，a=1．8，V=3com/s，R=34m。代入式(4)，可求得允许最大单段药量为55kg。

4．2减振措施

为了更好地保护江北城重庆大剧院热交换水源取水管道，爆破前在爆区和取水管道之间钻两排减振孔，钻孔深度为设计底高以下3．Om，孔距0．5m，排距1．0m，排间减振孔交错布置。减振孔布置剖面如图5所示。

5．2减振效果

单段最大起爆药量Q_max控制在55kg以下时，测得距爆破区最近距离34m的热交换取水管道处爆破振速V值均在2．0cm／s以下，说明减振孔起到了很好的减振作用，有效地保护了热交换取水管的安全。

参考文献

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[7]于亚伦．工程爆破理论与技术[M]．北京：冶金工业出版社，2004．

摘自《中国爆破新进展》