CN107762399A - 爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，包括以下步骤：1)采用旋挖钻机对桩基中心取芯到桩底形成临空面；2)用潜孔锤分别在同心圆的周向上均匀钻多个炮眼，炮眼深度与空孔的深度一致；3)按顺序依次在炮眼中装炸药，采用孔内毫秒延时导爆索起爆系统引爆；4)待爆破完成后，采用旋挖钻机钻头进行出渣洗孔。本发明的一次成孔施工方法克服了高强度岩石地区传统钻机钻孔的缺陷，同时使得成孔效率高，大大提高了施工进度。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁桩基础施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法。
背景技术
因金安金沙江大桥丽江侧桩基础长65m，裂隙水较发达，渗水量较大，人工挖孔存在巨大风险，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。因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，徐工XR460D旋挖钻机进场后一方面不能满足施工进度要求，另一方面对钻机本身损耗太大，故改换徐工XR550D旋挖钻机成孔工艺。
徐工XR550D旋挖钻机进场后仍不能满足施工进度要求，经多次咨询业界相关专业人士，并邀请地质专家与爆破专家多次对现场进行踏勘后，“爆破配合旋挖钻机”的成孔思路逐步形成。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，克服了高强度岩石地区传统钻机钻孔的缺陷，同时使得成孔效率高，大大提高了施工进度。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，包括以下步骤：
1)采用旋挖钻机对桩基中心取芯到桩底形成临空面为空孔；
2)以桩基中心为圆心的同心圆中任意选取至少一个直径大于空孔直径的同心圆，用潜孔锤分别沿着所选取的同心圆的周向上均匀钻多个炮眼，炮眼深度与空孔的深度一致；
3)按顺序依次在炮眼中装炸药，检查完成后，引爆；
4)待爆破完成，采用旋挖钻机进行出渣洗孔。
优选的是，所述步骤2)中所选取的同心圆个数为2个，分别为内圈和外圈，且内圈直径小于外圈直径。
优选的是，所述步骤3)中炮眼中所放炸药为乳化炸药，并采用孔内毫秒延时导爆索起爆系统起爆，爆破时，按顺序逐个炮眼起爆。
优选的是，所述步骤3)中炮眼中的炸药采用不耦合非连续装药结构，每个药卷长度为0.5m～0.7m，相邻药卷纵向间隔为0.5m～0.7m；药卷和导爆索固定在悬吊绳上，形成药包串；炮眼与药包串之间的空隙用石英砂充填；相邻炮眼的药卷位置在纵向上相互错开。
优选的是，所述空孔的直径为0.8m～1.4m，形成的孔深不小于70m，内圈直径为1.8m～2.2m、其周向上的炮眼个数为4～6个，外圈直径为2.6m～3.0m、其周向上的炮眼个数为10～14个，炮眼直径均为90mm～140mm，单个炮眼的起爆用炸药量为22kg～30kg。
优选的是，所述步骤2)中用潜孔锤钻炮眼的过程中，通过测斜仪配合监控，时刻关注成孔切斜度，使偏差控制在0.1％之内。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的施工方法特别适合以下环境条件下的施工：a.基岩强度高，最高能达329MP，国内罕见；b.岩性差异大，相邻钻孔地质无规律；c.施工地区为高海拔地区(云贵高原2400m)、峡谷地区，坡陡，作业面狭窄。
2、本发明的施工方法成孔的孔深能达到70m左右，一次成型爆破，是一般施工条件达不到的深度，也不可能一次深层成孔。
3、本发明的施工方法克服了高强度岩石传统钻机钻孔的缺陷，同时使得成孔效率高，大大提高了施工进度。
4、本发明的施工方法安全系数高，解决了高强度岩石的成孔方法，现有的施工方案几乎不可能实现。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明炮眼布设图；
图2为本发明炮眼中装药结构图；
图3为本发明爆破起爆网络图；
图4为本发明计算起爆炸药量过程的辅助示意图一；
图5为本发明计算起爆炸药量过程的辅助示意图二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至3所示，本发明提供一种爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，包括以下步骤：
在钻孔之前先进行桩位测量放样：在已建立的施工控制网上进行测量放样，采用全站仪定位放样，根据桩定位点拉十字线钉放四个控制护桩，以四个控制护桩为基准控制护筒的埋设位置和旋挖钻机的准确就位，控制护桩要做好保护工作，防止施工过程中被扰动；各项测量资料应规范记录，并注意妥善保存；
1)采用旋挖钻机对桩基中心取芯到桩底形成临空面为空孔1，空孔1的直径为0.8m～1.4m，形成的孔深为不小于70m；首先采用履带式潜孔锤在0.8m～1.4m位置打设多个一般为8个左右的小孔，再用旋挖钻机进行取芯，方便旋挖钻机的取芯；
2)以桩基中心为圆心的同心圆中任意任意选取两个直径均大于空孔直径的圆分别作为内圈2和外圈3，，且内圈直径小于外圈直径，用潜孔锤分别沿着内圈2和外圈3的周向上均匀钻多个炮眼4，其中，内圈2直径为1.8m～2.2m、其周向上的炮眼4个数为4～6个，外圈3直径为2.6m～3.0m、其周向上的炮眼4个数为10～14个，炮眼4直径均为90mm～140mm，炮眼4深度与空孔1的深度一致；设置两圈炮眼4可保证爆破的质量以及效率；此方案只是本发明的一个优选的实施例，即根据本发明实施例所作出的优选的方案，根据实际的不同施工地质等环境，以桩基中心为圆心的同心圆中任意选取至少一个直径大于空孔直径的同心圆，用潜孔锤分别沿着所选取的同心圆的周向上均匀钻多个炮眼，使得炮眼的深度与空孔的深度一致即可，每个同心圆上的炮眼的个数以及同心圆的个数、直径均根据实际情况来进行合理设计。
3)按顺序依次在炮眼4中装炸药7，根据实际爆破环境设计炮眼4中需要装的炸药7重量和装药结构，按照设计要求装好炸药7并检查完成后，采用孔内毫秒延时导爆索起爆系统引爆；
4)待爆破完成且清理施工现场使得现场施工环境满足国家卫生标准后，采用旋挖钻机钻头进行出渣洗孔，旋挖机的钻头大小分别与内圈2和外圈3的直径相同。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的施工。
在另一种技术方案中，所述步骤3)中炮眼4中所放炸药7为乳化炸药，并采用毫秒延期电雷管5起爆，且爆破时，按顺序逐个炮眼4起爆。炸药7为Ф32乳化炸药，传爆使用双根导爆索6；爆破时将炮眼4顺序编号，也就是将内圈2的炮眼4依次标号为1,2,3,4，而外圈3上再依次编号为5,6......15,16，起爆时按照1,2......15,16的顺序用起爆器9依次起爆，采用孔内毫秒延时导爆索起爆系统起爆。
在另一种技术方案中，所述步骤3)中炮眼4中的炸药7采用不耦合非连续装药结构，每个药卷长度为0.5m～0.7m，相邻药卷纵向间隔为0.5m～0.7m；药卷和导爆索6用绳状物或电工胶布固定在悬吊绳上，形成药包串；炮眼4与药包串之间的空隙用填塞物8石英砂充填；相邻炮眼4的药卷位置在纵向上相互错开。
在另一种技术方案中，根据爆破的爆破振动速度和实际爆破周围环境以及地质条件，核算起爆炸药量，单个炮眼4的起爆用炸药量为22kg～30kg。
在另一种技术方案中，所述步骤2)中用潜孔锤钻炮眼4的过程中，通过测斜仪配合监控，时刻关注成孔切斜度，使得偏差控制在0.1％之内。钻炮眼4的过程中要时刻关注炮眼4的垂直度，否则将影响整个成孔的质量和效率，测斜仪可以选用无线数字罗盘测斜仪。
同时，在所述步骤3)中，装炸药7前仔细检查炮眼4的位置、深度、倾角，有无堵眼、卡眼现象，并及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮眼4装药量，电雷管5安装时将电雷管5的底部放置在炸药包的中央。导爆索6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，用木制的工具将多余的炸药7掏出眼外或用高压水冲洗。在使用乳化炸药时应顺着药卷插入雷管5，禁止将雷管5的聚能穴外露。当采取分段装药时不能随意用炸药7代替炮孔中间填塞段，也不能随意改变炮孔中装药的位置。
实施例
A背景：
爆破点位于丽江市古城区金安镇金安乡东侧山坡下金沙江边。因建国家高速路网G4216成都至丽江高速路，在金安金沙江大桥两端需要修建索塔，索塔外形呈日型门架式，设置中线对称式连个桩基承台，正方形承台尺寸28.8m*28.8m，承台下设16棵直径2.8m、桩长65m的端承桩，和16棵直径2.8m、桩长45m的端承桩。由于地形陡峭，高差大，摩擦桩上部11m左右为凝灰岩，下部最长要通过55m的中风化、微风化玄武岩，除部分夹层的f系数稍低外，其余的f系数均在15～35之间，实际岩层最大抗压强度高达330Mpa，机械成孔成本高，速度慢，施工比较困难，因此用本发明的爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法作业。本实施例的施工环境即满足下列条件：a.基岩强度高，最高能达330MPa，国内罕见；b.岩性差异大，相邻钻孔地质无规律；c.施工地区为高海拔地区(云贵高原2400m)、峡谷地区，坡陡，作业面狭窄。
索塔距离上方居民较远，距离金安水电站库区边最近处约300m，索塔正上方、正下方均无建筑物，爆破点周围较空旷，爆破环境较好，适宜于爆破施工作业。但孔桩南侧5m处有边坡，需要保护。
B施工工艺流程：
“爆破配合旋挖钻机”成孔首先采用旋挖钻机对桩基中心1.2m取芯到桩底形成大的临空面，用潜孔锤在2.0m及2.8m位置钻好炮眼，装药后进行起爆，最后采用旋挖钻机2.0m及2.8m钻头进行出渣洗孔。
C具体的爆破参数如下：(以下参数均是根据挖孔桩断面大小、岩石性质、炸药品种得出)
D装药结构：
因炮孔太大，药量相对较少，为避免药量过分集中，减少大块率的产出，采用不耦合非连续装药结构。深孔爆破时，按顺序逐孔起爆，且药卷采用Ф32乳化炸药，药卷的长度以及纵向间隔均为0.6m，起爆采用毫秒延期电雷管，采用孔内毫秒延时导爆索起爆系统。
E最大起爆炸药量的安全核算：
(1)爆破对相邻孔桩壁的影响
由于是条形药包，不能按集中药包来计算爆破振动，据经验和文献介绍，要根据保护对象的重要性，将条形药包按最小抵抗线w的1～1.5倍折算成群药包，再算出群药包的等效药量和到被保护物的等效距离才能计算出爆破振动速度。计算标注如图4所示：
表1爆区不同岩性的K、a值范围
| 岩性 | K | a |
| 坚硬岩石 | 50～150 | 1.3～1.5 |
| 中硬岩石 | 150～250 | 1.5～1.8 |
| 软岩石 | 250～350 | 1.8～2.0 |
对孔桩壁按1.3w来折算群药包的单个药包
Qi＝1.3qW3＝1.3×1.5×0.83＝1kg
群药包个数26/1＝26个即Q1＝Q2＝……….Q25＝Q26
以最大振动位置计算
R1＝R2＝(3.22+22)1/2＝3.8同理：
表2爆破振动安全允许标准
由此可见，清空后的相邻孔桩壁的整体性可能会受到影响，故可采用隔孔出渣的方法来消除不良影响。
(2)爆破对边坡的影响
对边坡而言，按1.5w来折算群药包的单个药包，计算标注如图5所示，上方单箭头代表边坡角，下方单箭头代表折算药包位置，
药包个数n＝26/2.6＝10个即Q1＝Q2＝Q3＝Q4＝Q5＝Q6＝Q7＝Q8＝Q9＝Q10＝2.6
药包间隔＝54/9＝6m
R1＝(52+112)1/2＝12
同理计算得：
通过以上计算可知，当单段起爆用药量控制在26kg时，边坡是安全的。
F一次成孔施工方法效果说明：
1、要保证边坡的安全，超、欠挖量各控制在20cm。
2、由于上部有约11m左右的范围不采用爆破成孔，且为先爆破下部玄武岩，后清除上部岩石，上覆凝灰岩是良好的覆盖材料，飞石控制在50m以内。
3、深孔爆破的炮眼落在孔桩的控制轮廓线上，误差未超过10cm。
4、通过分析比较“爆破配合旋挖钻机”成孔工艺及纯机械成孔工艺进尺效率，“爆破配合旋挖钻机”成孔效率大大高于纯机械成孔，同时通过观察爆破后孔壁情况，爆破已达到光面爆破的效果，爆破后对孔壁周边岩层影响几乎不计。爆破的成孔效率对比如下：
本发明施工方法完成一个桩基成孔平均需要的时间为：43m仅需79h，53m仅需106h，最终完成需要192h；而常规施工方法钻进至40.1m就需要270h。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用旋挖钻机对桩基中心取芯到桩底形成临空面为空孔；
2)以桩基中心为圆心的同心圆中任意选取至少一个直径大于空孔直径的同心圆，用潜孔锤分别沿着所选取的同心圆的周向上均匀钻多个炮眼，炮眼深度与空孔的深度一致；
3)按顺序依次在炮眼中装炸药，检查完成后，引爆；
4)待爆破完成，采用旋挖钻机进行出渣洗孔。
2.如权利要求1所述的爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，其特征在于，所述步骤2)中所选取的同心圆个数为2个，分别为内圈和外圈，且内圈直径小于外圈直径。
3.如权利要求1所述的爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，其特征在于，所述步骤3)中炮眼中所放炸药为乳化炸药，并采用孔内毫秒延时导爆索起爆系统起爆，爆破时，按顺序逐个炮眼起爆。
4.如权利要求1所述的爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，其特征在于，所述步骤3)中炮眼中的炸药采用不耦合非连续装药结构，每个药卷长度为0.5m～0.7m，相邻药卷纵向间隔为0.5m～0.7m；药卷和导爆索固定在悬吊绳上，形成药包串；炮眼与药包串之间的空隙用石英砂充填；相邻炮眼的药卷位置在纵向上相互错开。
5.如权利要求2所述的爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，其特征在于，所述空孔的直径为0.8m～1.4m，形成的孔深不小于70m，内圈直径为1.8m～2.2m、其周向上的炮眼个数为4～6个，外圈直径为2.6m～3.0m、其周向上的炮眼个数为10～14个，炮眼直径均为90mm～140mm，单个炮眼的起爆用炸药量为22kg～30kg。
6.如权利要求1所述的爆破配合旋挖钻机深层一次成孔施工方法，其特征在于，所述步骤2)中用潜孔锤钻炮眼的过程中，通过测斜仪配合监控，时刻关注成孔切斜度，使偏差控制在0.1％之内。
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