金安金沙江大桥丽江侧桩基础长65m, 桩径为2.8m, 基础所在土质裂隙水较发达, 渗水量较大, 人工挖孔成桩存在巨大风险, 同时右幅侧承台距边坡较近, 人工挖孔爆破时容易穿孔, 故桩基采用机械成孔方式。原设计地勘资料显示岩层最大天然抗压强度为129.6MPa, 而实际岩层最大抗压强度高达330MPa, 旋挖钻机进场后一方面不能满足施工进度要求, 另一方面钻机本身损耗太大, 基于以上原因提出了“爆破配合旋挖深层一次成孔”施工方法。

采用旋挖钻机对桩基中心1.2m直径内取芯到桩底, 形成大的临空面, 用潜孔锤在直径2.0m及2.8m的圆环位置钻好炮眼, 如图1所示, 装药后进行起爆, 最后采用旋挖钻机直径2.0m及2.8m钻头进行出渣洗孔, 施工流程为:柱位测量放样→钻机就位→桩基取芯小孔及周边炮眼打设→桩基1.2m直径取芯→爆破出渣、洗孔→终孔及验孔。

爆破参数与挖孔桩断面大小、岩石性质、炸药品种有关, 本工程桩基爆破参数如下。

1) 空孔直径D=1 200mm, 孔深h₁=66m, 共1个。

2) 内圈孔直径d₂=120mm, 孔深h₂=65.5m, 共4个。

3) 周边孔直径d₃=120mm, 孔深h₃=65.5m, 共12个。

4) 最小抵抗线w₁=0.4m, w₂=0.8m。

5) 内圈孔环形间距1 570mm;周边孔环形间距733mm。

6) 单位炸药消耗量q=1 600g/m³, 单孔装药量q_孔=26kg, 总装药量Q=416kg。

因井下可能有水, 故选用乳化炸药和毫秒延期非电雷管和磁电雷管。深孔爆破时, 按如图1所示数字顺序逐孔起爆。

因炮眼较大, 药量相对较少, 为避免药量过分集中, 降低大块率, 采用不耦合非连续装药结构, 具体操作如下: (1) 药卷采用32乳化炸药; (2) 传爆使用双根导爆索; (3) 起爆使用毫秒延时非电雷管; (4) 药卷长度0.6m; (5) 药卷纵向间隔0.6m; (6) 药卷和导爆索用绳状物或电工胶布固定在悬吊绳上, 形成药包串; (7) 炮眼与药包串间的空隙用石英砂充填; (8) 相邻炮眼的药包位置在纵向相互错开。爆破装药结构如图2所示, 起爆网路如图3所示。

上部有约11m范围不爆破, 且先爆破下部玄武岩, 后清除上部岩石, 上覆的凝灰岩是良好的覆盖材料, 飞石可控制在50m内。

1) 深孔爆破的炮眼应落在孔桩的控制轮廓线上, 误差≤10cm。

2) 在工程桩孔爆破前, 在原桩住附近缩短孔桩深度试爆 (可选20m深度) , 以优化孔网参数和装药结构。

由技术人员根据现场试爆情况进行优化设计, 绘制布眼图和爆破参数表, 经项目技术负责人审核后, 提供给施工组实施。

采用MGL-130D型锚固钻机, 严格按相关操作规程和实施细则进行, 严格控制炮眼位置、深度和垂直度。

装药应按爆破设计装药量和装药结构进行, 眼内使用非电雷管起爆, 导爆索传爆。装药前必须仔细检查炮眼位置、深度和倾角, 有无堵眼、卡眼现象, 及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮眼装药量;装药过程中经常检查装药部位的深度, 防止炸药过量引起落石或装不到位产生上下段隔爆;导爆索不宜过紧, 要留有余量;药包串要扎牢固稳, 防止移位或滑落;悬吊材料要强度足够, 以免拉断。一旦发生过装, 用木制工具将多余的炸药掏出眼外或用高压水冲洗。通过试爆, 确定了较为合理的爆破参数, 装药人员应严格按爆破说明书的设计要求进行装药。

装药前应分清好孔和废孔, 不能将炸药错装入废孔。装药照明必须使用绝缘手电筒或非电照明装置。装药必须使用竹木炮棍, 装药时应逐孔顺序作业, 防止遗漏。雷管安装时注意将雷管底部放置在药包中央。使用乳化炸药时应顺药卷插入雷管, 禁止将雷管的聚能穴外露。采取分段装药时不能随意用炸药代替炮眼中间填塞段, 也不能随意改变炮眼中装药位置。

浅眼内使用炮泥进行堵塞, 深孔用石英砂填塞。堵塞的动作要轻, 用力适当, 既要填塞密实, 又要防止损坏导爆管或人为引起早爆, 确保堵塞长度和堵塞质量。填塞过程中, 要防止雷管脚线或导爆管掉入孔中。浅眼炮泥一定要填至孔口。

爆破员根据爆破设计要求连接起爆网路。为确保网路的正常传爆, 连网时眼与眼间的导爆管、雷管脚线要保持一定的松紧度, 防止拉脱或损坏导爆管造成拒爆。起爆网路的连接应双人进行, 并经技术部工程师检查无误后, 才能进行爆破。

爆破前应设立爆破告示牌, 注明警戒范围、爆破用药量、爆破时间、警戒信号等内容。

根据爆破点的实际地形情况和爆破安全规程规定, 孔桩爆破范围100m内划定为爆破警戒区域。

在进行起爆前30min, 应派警戒人员进入警戒点, 禁止人员、车辆进入危险区, 同时撤离在警戒区域内的人员, 并负责观察警戒区范围的动静, 发现情况应及时用对讲机通知起爆站暂停起爆。

1) 预警撤离信号爆破前30min发出, 信号为两短一长的口哨音, 连续3次, 每次间隔10s。该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作。

2) 起爆信号起爆信号为3次一短一长和3次短促的口哨音。起爆信号应在确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区域、所有警戒人员到位, 具备安全起爆条件时发出。起爆信号发出后, 准许负责起爆的人员起爆。

3) 解除警戒信号安全等待时间结束, 爆破人员进入爆破现场检查、确认安全后, 发出一长声信号解除警戒, 持续时间约5s。在此之前, 岗哨不得撤离, 不允许非检查人员进入爆破警戒范围。

爆破现场负责人在警戒工序结束, 经确认警戒区内人员、设备均已撤离警戒区, 警戒人员到岗做好安全警戒后, 发出第2次信号并以倒计时的方式发出“起爆”命令, 爆破员点火起爆。

爆破产生的有害气体必须稀释到符合国家卫生标准后才能进行下道工序施工。

爆破配合旋挖深层一次成孔施工工艺分为3个循环: (1) 潜孔锤按炮眼布设图打设周边眼; (2) 采用旋挖钻机对桩基进行1.2m取芯, 形成临空面爆破; (3) 采用2.0m钻头及2.8m钻头进行出渣洗孔。

钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度, 由硬地层钻到软地层时, 可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时, 要减速慢进;在易缩颈的地层中, 应适当增加扫孔次数, 防止缩颈;钻渣要及时运出工地, 弃运到主桥新增弃土场以达到环境保护要求。

为进一步确定成孔效果, 分别选取2根桩进行试验。通过分析比较, 该工法成孔效率大大高于纯机械成孔 (见表1) , 爆破后孔壁情况已达到光面爆破效果 (见图4) , 对孔壁周边岩层影响几乎不计。

爆破配合旋挖深层一次成孔工艺弥补了传统钻进方法在高强度地质情况下的缺陷, 成孔效率高, 大大加快了施工进度。同时该工艺安全系数高, 在山区桥梁桩基施工过程中解决了桩基孔内渗水大、裂隙多等复杂地质情况下的桩基成孔问题。