CN107356168B - 一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法，涉及桥梁深水基础施工领域。该方法包括以下步骤：在正式爆破之前，采用测深仪并配备RTK‑GPS对爆破区域原始河床进行平面及标高三维扫测，根据基础地勘及三维扫测资料制定合理的爆破设计，水下爆破采用四周放坡法施工，爆破顺序为从河床低处向高处依次爆破，竖向不分层，每次钻孔均至设计孔深（含超钻深度1‑2.0m），每日爆破一次，最后一次性清渣。钻爆船“六缆定位法”定位完成后利用潜孔钻机下套管进行水下钻孔，清孔完成后将加工好的炸药卷沿套管装入孔内并堵塞，爆破网络连接完成后进行爆破作业。本方法具有定位快、成本低、施工干扰小、施工进度快等特点，适用于深水倾斜裸岩基础水下爆破施工。

Description

一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁深水基础施工领域，具体是涉及一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法。

背景技术

随着桥梁工程的快速发展，跨河、跨海大桥越来越多，水中墩设计也越来越多，尤其是长江及其支流上，河床多为裸岩基础，不可避免的要采用水下爆破技术，以达到施工所需的条件。水下爆破及清渣工艺的关键技术包括：爆破参数、起爆网络设计研究，通航条件下钻爆船只的定位及锚固措施，钻孔快速定位，装药及堵塞方式，爆破冲击波计算，爆破后清渣等。深水倾斜裸岩基础水下爆破具有水流速度快、爆破方量大、爆破深度厚、钻孔数量多、基底平整度要求高等特点，爆破和清渣工艺要求较高，传统的潜孔钻机、钻孔定位、装药及堵塞结构及清渣方式难以满足日益发展的大深水基础水下爆破施工的需要。

在现有公开技术中，水下爆破施工方法通常采用分层爆破的方法，该方法重点强调了爆破参数的理论计算、合理的爆破参数可加快施工进度，而在具体实施方法中阐述过于简单、缺乏新意，且竖向分层爆破清渣，施工干扰大，船舶定位、钻机钻孔次数多，效率低，严重影响大方量水下爆破的施工进度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法，本方法具有定位快、成本低、施工干扰小、施工进度快等特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法，所述水下爆破施工方法采用钻爆船配备潜孔钻机四周放坡法施工，爆破顺序为从河床低处向高处依次爆破，竖向不分层，每次钻孔均至设计孔深，其中所述设计孔深包括超钻深度，所述超钻深度为1-2m，每日钻爆一次，最后一次性清渣。具体包括以下施工步骤：

A、爆破前期准备；

B、钻孔，钻孔采用“一管一钻”法，即钻孔前先下套管，套管采用直径100mm-150mm壁厚8mm厚无缝钢管，用重锤冲击套管，保证套管嵌入坚硬地层避免泥砂及石渣淤孔，套管要露出水面，根据水深情况配接好长度，距水底一段配置“花管”，以利排渣、排气；

C、布放炸药作业，炮孔采用连续装药的结构形式，炸药采用2号岩石乳化炸药，装药时用送药杆压住药包顶部，拉稳药包提绳，通过套管缓慢的送入孔内，使药包底部与孔底接触。装药完成后，在其上部用砂、粒径<100mm的碎石覆盖，堵塞高度控制在0.5-1m;

D、点火起爆，采用抗水型导爆管雷管的孔内延时起爆网路，起爆网络连接完成后，采用特制100m以上长度的导线连接，钻爆船移至100m以外的安全距离，现场防护安全人员提前半小时对上下游200m范围进行临时封锁，待确认安全后发出爆破通知，鸣哨起爆。

进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤A中所述的前期准备包括如下步骤：

a、在正式爆破之前，采用测深仪并配备RTK-GPS对爆破区域原始河床进行平面及标高三维扫测，用于指导钻孔布置及爆破方量计算；

b、预先模拟每次钻爆船停靠位置并计算坐标，采用“六缆定位法”展布定位船，利用RTK-GPS调整船位；

c、潜孔钻机并排布置于钻爆船一侧，采用“多向定位系统”进行钻孔定位。

进一步的，在上述技术方案的基础上，所述的四周放坡法，可根据基础岩石单轴饱和抗压强度、水流作用及水深等情况，按一定坡比进行放坡处理。倾斜裸岩基础，爆破顺序为从基础河床低处向高处依次爆破，前一炮为后一炮提供自由面，有利于提高爆破效果。

进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤b中所述的“六缆定位法”为钻爆船头部抛设首缆，尾部抛设尾缆，缆长100-150m；两侧各抛设一具主缆和辅助缆，缆长为60-100m；在通航两侧均使用沉链，沉链因自重沉入水下，不会影响过往船舶的通航。

进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤c中所述的“多向定位系统”包括纵向滑移轨道、横向滑移轨道、液压动力系统及RTK-GPS四部分组成。当船舶粗定位完成后，多台钻机根据孔距沿纵向滑移轨道、横向滑移轨道进行前后左右平面精确定位，大大提高了钻机定位效率。

进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤B中所述的套管其作用有以下几点：①与钻孔桩钢护筒作用原理类似，对潜孔钻钻杆进行导向，避免钻孔偏位；②通过量测水面以上套管长度并对比水位，可以对河床标高进行复核，其结果可以指导钻孔深度；③为清孔提供气压循环孔道，提高清孔效率；④装药时可作为导向管道，无需潜水员水下装药，大大提高装药效率。

进一步的，在上述技术方案的基础上，步骤C中所述的连续装药的结构形式，起爆雷管安置在装药的中间靠孔底部位，孔内放置3发抗水型毫秒导爆管雷管，分别放置在药柱下部1/4处、1/2处及上部1/4处，以保证孔内炸药能够同时起爆、达到预测爆破效果。

本发明与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用四周放坡法水下爆破施工，既满足了清渣船抓斗尺寸要求，又能有效克服水强流作用的影响，相较于垂直超宽扩挖法又大大减少了爆破石方量，施工进度及经济效益大大提高；

(2)本发明采用竖向不分层一爆到底、最有一次清渣的施工方法，相较于分层爆破法较少了钻爆船及钻机定位的次数，爆破与清渣互不干扰，大大提高了施工进度；

(3)本发明潜孔钻机采用“多向定位法”施工，定位速度快、精度高，大大提高了施工进度；

(4)本发明采用套管法装药，无需潜水员水下装药，大大减小了施工难度、降低了施工成本、提高了施工进度。

附图说明

图1为本发明实施例中船舶六缆定位法示意图；

图2为本发明实施例中钻孔平面布置图；

图3为本发明实施例中钻机多向定位系统示意图；

图4为本发明实施例中连续装药构造示意图；

图5为本发明实施例中爆破网络连接示意图；

图中：1、钻爆船，2、爆破区域，3、主缆，4、辅助缆，5、首缆，6、尾缆，7、警戒边线，8、钻爆设计区域，9、钻机，10、横向滑移轨道，11、纵向滑移轨道，12、岩面，13、1#雷管，14、2#雷管，15、3#雷管，16、导爆管，17、导爆索，18、炸药药柱，19、堵塞物，20、起爆器，a、炮孔间距，b、炮孔排距，L、药柱总长，H、堵塞高度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法，包括以下步骤：

水下爆破采用钻爆船1配备潜孔钻机四周放坡法施工，爆破顺序为从河床低处向高处依次爆破，竖向不分层，每次钻孔均至设计孔深（含超钻深度1-2.0m），每日钻爆一次，最后一次性清渣。

在正式爆破之前，采用测深仪并配备RTK-GPS对爆破区域2原始河床进行平面及标高三维扫测，用于指导钻孔布置及爆破方量计算。

参见图1所示，预先模拟每次钻爆船停靠位置并计算坐标，采用“六缆定位法”展布定位船，利用RTK-GPS调整船位，具体为钻爆船头部抛设首缆，尾部抛设尾缆；同时钻爆船的一侧抛设两具缆线，分别为主缆和辅助缆，另一侧也抛设同样的两具缆线。

参见图3所示，潜孔钻机并排布置于钻爆船1一侧，采用“多向定位系统”进行钻孔定位。

钻孔采用“一管一钻”法，即钻孔前先下套管，套管采用直径150mm壁厚8mm厚无缝钢管，用重锤冲击套管，保证套管嵌入坚硬地层避免泥砂及石渣淤孔，套管要露出水面。

参见图4所示，炮孔采用连续装药的结构形式，炸药采用2号岩石乳化炸药，装药时用送药杆压住药包顶部，拉稳药包提绳，通过套管缓慢的送入孔内，使药包底部与孔底接触。装药完成后，在其上部用砂、粒径<100mm的碎石覆盖。堵塞高度H控制在0.5-1m。

参见图5所示，采用抗水型导爆管雷管的孔内延时起爆网路，起爆网络连接完成后，采用特制100m以上长度的导线连接，钻爆船1移至100m以外的安全距离，现场防护安全人员提前半小时对上下游200m范围进行临时封锁，待确认安全后发出爆破通知，鸣哨起爆。

所述的四周放坡法，可根据基础围岩及水流情况，可按一定坡比进行放坡处理。倾斜裸岩基础，爆破顺序为从河床低处向高处依次爆破，前一炮为后一炮提供自由面，有利于提高爆破效果。

参见图1所示，所述的“六缆定位法”为首尾抛设两具中缆，缆长100-150m；两侧各抛设两具边缆，缆长60-100m。在通航两侧均使用沉链，沉链因自重沉入水下，不会影响过往船舶的通航。

参见图3所示，所述的“多向定位系统”包括纵向滑移轨道11、横向滑移轨道10、液压动力系统及RTK-GPS四部分组成。当船舶粗定位完成后，多台钻机根据孔距沿纵向滑移轨道11、横向滑移轨道10进行前后左右平面精确定位，大大提高了钻机定位效率。

所述的套管其作用有以下几点：①与钻孔桩钢护筒作用原理类似，对潜孔钻钻杆进行导向，避免钻孔偏位；②通过量测水面以上套管长度并对比水位，可以对河床标高进行复核，其结果可以指导钻孔深度；③为清孔提供气压循环孔道，提高清孔效率；④装药时可作为导向管道，无需潜水员水下装药，大大提高装药效率。

参见图4所示，所述的连续装药的结构形式，起爆雷管安置在装药的中间靠孔底部位，孔内放置3发抗水型毫秒导爆管雷管，分别为1#雷管13，2#雷管14和3#雷管15，分别放置在药柱下部1/4处、1/2处及上部1/4处。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法，其特征在于：所述水下爆破施工方法采用钻爆船配备潜孔钻机四周放坡法施工，爆破顺序为从河床低处向高处依次爆破，竖向不分层，每次钻孔均至设计孔深，其中所述设计孔深包括超钻深度，所述超钻深度为1-2m，每日钻爆一次，最后一次性清渣；具体包括以下施工步骤：

A、爆破前期准备；

B、钻孔，钻孔采用“一管一钻”法，即钻孔前先下套管，套管采用直径100mm-150mm、壁厚8mm厚的无缝钢管，用重锤冲击套管，保证套管嵌入坚硬地层避免泥砂及石渣淤孔，套管要露出水面，根据水深情况配接好长度，距水底一段配置“花管”，以利排渣、排气；

C、布放炸药作业，炮孔采用连续装药的结构形式，炸药采用2号岩石乳化炸药，装药时用送药杆压住药包顶部，拉稳药包提绳，通过套管缓慢的送入孔内，使药包底部与孔底接触，装药完成后，在其上部用砂、粒径<100mm的碎石覆盖，堵塞高度控制在0.5-1m；

D、点火起爆，采用抗水型导爆管雷管的孔内延时起爆网路，起爆网络连接完成后，采用特制100m以上长度的导线连接，钻爆船移至100m以外的安全距离，现场防护安全人员提前半小时对上下游200m范围进行临时封锁，待确认安全后发出爆破通知，鸣哨起爆。

2.根据权利要求1所述的一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法，其特征在于：所述的四周放坡法，根据基础岩石单轴饱和抗压强度、水流作用及水深情况，按一定坡比进行放坡处理，倾斜裸岩基础，爆破顺序为从基础河床低处向高处依次爆破，前一炮为后一炮提供自由面，有利于提高爆破效果。

3.根据权利要求1所述的一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法，其特征在于：所述步骤A的前期准备包括如下步骤：

a、在正式爆破之前，采用测深仪并配备RTK-GPS对爆破区域原始河床进行平面及标高三维扫测，用于指导钻孔布置及爆破方量计算；

b、预先模拟每次钻爆船停靠位置并计算坐标，采用“六缆定位法”展布定位船，利用RTK-GPS调整船位；所述的“六缆定位法”为首尾抛设两具中缆，缆长100-150m；两侧各抛设两具边缆，缆长60-100m，在通航两侧均使用沉链，沉链因自重沉入水下，不会影响过往船舶的通航；

c、潜孔钻机并排布置于钻爆船一侧，采用“多向定位系统”进行钻孔定位；“多向定位系统”包括纵向滑移轨道、横向滑移轨道、液压动力系统及RTK-GPS四部分组成，当船舶粗定位完成后，多台钻机根据孔距沿纵向滑移轨道、横向滑移轨道进行前后左右平面精确定位，大大提高了钻机定位效率。

4.根据权利要求1所述的一种深水倾斜裸岩基础水下爆破施工方法，其特征在于：步骤C中所述的连续装药的结构形式，起爆雷管安置在装药的中间靠孔底部位，孔内放置3发抗水型毫秒导爆管雷管，分别放置在药柱下部1/4处、1/2处及上部1/4处，以保证孔内炸药能够同时起爆、达到预期爆破效果。