馬慶虎

（中鐵二十四局集團(tuán)福建公司）

水下巖層孔外爆破法處理鉆孔樁斜面巖層深度解析

馬慶虎

（中鐵二十四局集團(tuán)福建公司）

本文以廈門軌道交通1號(hào)線一期工程廈門北車輛基地運(yùn)用庫(kù)房建樁基277#墩4#樁為例討論如何利用水下巖層孔外爆破法處理鉆孔樁斜面巖層，主要解決現(xiàn)行的幾種處理鉆孔樁斜面巖層方法處理效果不理想的難題。

水下巖層孔外爆破法；鉆孔樁斜面巖處理；解決難題

1　工程概況及工程重難點(diǎn)

（1）工程概況：廈門北車輛基地運(yùn)用庫(kù)位于廈門軌道交通1號(hào)線一期工程廈門北車輛基地ABK0+450～+810段，該庫(kù)下部結(jié)構(gòu)采用樁接承臺(tái)，矩形墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。廈門北車輛基地運(yùn)用庫(kù)房建樁基277#墩4#樁原設(shè)計(jì)為摩擦型嵌巖樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)29m，設(shè)計(jì)樁徑φ1.0m。自上而下巖層為粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化凝灰?guī)r、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r、中風(fēng)化凝灰?guī)r。

（2）工程重難點(diǎn)：277#墩4#樁施工采用沖擊鉆鉆孔，施工至樁長(zhǎng)26m處遇到斜面巖層，孔樁出現(xiàn)嚴(yán)重斜孔，一側(cè)為強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，另一側(cè)為弱風(fēng)化凝灰?guī)r，兩側(cè)高差有40cm，經(jīng)多次回填材料重新鉆孔均無(wú)法消除斜面巖層。而由于多次沖擊無(wú)進(jìn)尺使沖擊鉆錘牙掉落于孔底深入巖層，電磁鐵無(wú)法將其吸出。由于錘牙遍布于孔底，巖心鉆機(jī)從孔內(nèi)無(wú)法鉆孔，孔內(nèi)水下巖層爆破法不適用。

2　采用水下巖層孔外爆破法的必要性

（1）工程本身要求：277#墩4#樁為摩擦型嵌巖樁，按照設(shè)計(jì)要求本樁樁底必須完整嵌入強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r≥7.5m或完整嵌入弱風(fēng)化凝灰?guī)r≥1.5m，但本樁施工位置還未達(dá)到要求，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1　設(shè)計(jì)和施工嵌入各個(gè)巖層數(shù)據(jù)對(duì)照表

由表1數(shù)據(jù)可以看出施工深度還未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且孔底留有掉落錘牙必須吸取出來(lái)，孔底存在斜面巖層必須處理，方能確保鉆孔樁樁身質(zhì)量。

（2）方法要求：現(xiàn)行處理鉆孔樁斜面巖層方法主要有下面幾種：①回填材料改自重較大沖擊鉆重鉆法；②澆筑混凝土改自重較大沖擊鉆重鉆法；③孔內(nèi)水下巖層爆破法；④本文探討的孔外水下巖層爆破法。下面進(jìn)行這幾種方法的比選，見(jiàn)表2。

表2　

經(jīng)比選，本樁斜面巖的處理采用孔外水下巖層爆破法比較適合。

（3）工藝特點(diǎn)：施工工期短、質(zhì)量有保障；適用于諸多巖層的成孔；由專業(yè)爆破工作人員操作，專業(yè)性強(qiáng)。

3　孔外水下巖層爆破法施工

（1）施工流程：回填孔位→炮眼定位→炮眼鉆孔→安裝PVC→導(dǎo)管安裝炸藥→水下巖層爆破。

（2）工藝原理：

①基于復(fù)雜地質(zhì)的具體情況，當(dāng)一種巖層進(jìn)入到另一種巖層，便易發(fā)生巖面傾斜、斷層，造成鉆孔斜孔。基于此鉆機(jī)鉆錘相當(dāng)于作用于不同的兩種巖石之上，若硬度不同、鉆進(jìn)速度不同便易發(fā)生傾斜。

②對(duì)巖層的爆破會(huì)使巖層巖石處于松散的狀態(tài)下，在此狀態(tài)下進(jìn)行鉆機(jī)鉆進(jìn)。該處理方案具有施工進(jìn)度快的應(yīng)有優(yōu)點(diǎn)。深孔松動(dòng)控制爆破之后的巖石僅限于開(kāi)裂、凸起、松動(dòng)。深孔松動(dòng)爆破可進(jìn)一步控制爆破震動(dòng)的效應(yīng)，為周邊環(huán)境的安全保證奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該爆破方法是在借助于塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)的基礎(chǔ)上形成的內(nèi)、外時(shí)間差，不同組的炮孔都可以得到充足時(shí)間間隔的保證，單獨(dú)藥包作用于爆破振動(dòng)。

（3）具體施工步驟：

①回填孔位：用土將原先施工的孔位回填，防止爆破產(chǎn)生的震動(dòng)引起坍孔，并阻止爆破產(chǎn)生的碎石從孔內(nèi)飛起將孔底掉落錘牙埋沒(méi)。

②炮眼定位：根據(jù)測(cè)量的斜面巖層走向定位3個(gè)炮眼，斜面巖高側(cè)設(shè)2個(gè)編號(hào)為1#和2#，低側(cè)設(shè)一個(gè)編號(hào)為3#，炮眼距鉆孔樁中心距70cm，如圖1。

圖1　炮眼鉆孔位置示意圖

③炮眼鉆孔：在定位的3個(gè)炮眼處用巖心鉆機(jī)鉆設(shè)炮眼孔，炮眼孔孔徑φ10cm。從巖心鉆機(jī)取出的巖心分析，斜面巖層低側(cè)距離斜面巖底部20cm即到達(dá)弱風(fēng)化凝灰?guī)r，所以決定孔深鉆至低于斜面巖底部50cm，如圖2～3。

④安裝PVC導(dǎo)管：在鉆設(shè)的3個(gè)炮眼孔內(nèi)安裝PVC導(dǎo)管，使炸藥能順利從孔內(nèi)下放至孔底，PVC管管徑φ8cm，管深至炮眼孔孔底，頂部突出地面30cm，防止雜物掉入管內(nèi)。

圖2　

圖3　巖心鉆機(jī)鉆孔示意圖

⑤安裝炸藥：將1#和2#孔清孔，降低泥漿比重，使炸藥順利下放。在1#和2#孔內(nèi)安裝炸藥，3#孔為空隙孔，使巖層在爆破作用下能產(chǎn)生橫向位移，故不安裝炸藥。1#和3#孔每孔各安裝9根炸藥，每3根綁定成一節(jié)，共3節(jié)，3節(jié)連續(xù)綁定，中間不設(shè)空隙，炸藥下放至孔底。如炸藥不能順利下放，可在炸藥的旁邊綁定部分鋼筋增加自重。

⑥水下巖層爆破：爆破前在孔口覆蓋沙袋，防止爆破沖起的雜物危及安全。1#和2#孔采用毫秒雷管同時(shí)爆破。

（4）安全措施：

嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行炮眼的確定及鉆孔，控制安裝的炸藥量；嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)安全操作規(guī)程進(jìn)行施工操作；要求相關(guān)施工工作者及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)工作者必須佩帶安全帽，切忌發(fā)生酒后、赤腳上崗作業(yè)的問(wèn)題；施工現(xiàn)場(chǎng)電源線路嚴(yán)格依據(jù)三相五線制進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)；各孔用電需采取分閘措施，切忌發(fā)生一閘多空或者是一閘多用的問(wèn)題，架空孔上電線、電纜。

4　清理孔底掉落錘牙

為確保鉆孔樁能順利鉆至設(shè)計(jì)要求深度，孔底掉落錘牙必須清理出來(lái)，爆破將巖層松動(dòng)后開(kāi)始清出掉落錘牙：

（1）用沖擊鉆沖擊孔內(nèi)回填土至斜面巖深度，翻漿將孔底清理干凈；

（2）下放電磁鐵將孔底掉落錘牙吸出，將吸出錘牙數(shù)量和掉落數(shù)量核對(duì)，看是否有漏吸。如有個(gè)別取不上來(lái)，應(yīng)用沖擊鉆輕輕錘擊孔底巖石，然后清孔再用電磁鐵繼續(xù)吸取錘牙，如此反復(fù)操作，直至將孔底錘牙吸取干凈。

5　轉(zhuǎn)正常鉆孔樁鉆孔施工

為確保孔樁恢復(fù)正常施工，待孔底錘牙吸取干凈后，用沖擊鉆沖擊孔底處理斜面巖層：

（1）沖擊鉆沖擊孔底爆破后松動(dòng)巖層，施工中隨時(shí)檢測(cè)孔底是否水平，檢測(cè)爆破效果是否理想，如斜面巖層依然存在或出現(xiàn)新的斜面巖層，可采取孔內(nèi)水下爆破。

（2）待斜面巖層處理完畢，恢復(fù)正常鉆孔施工程序，鉆至設(shè)計(jì)要求深度。

6　效果檢查

通過(guò)以上方案施工，有效地處理了鉆孔樁斜面巖層，確保了樁身質(zhì)量；通過(guò)對(duì)277#墩4#樁取出的碴樣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，孔樁嵌入各個(gè)巖層數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3　

由表3數(shù)據(jù)可以看出，孔樁嵌入弱風(fēng)化凝灰?guī)r層1.6m＞1.5m（設(shè)計(jì)要求嵌入弱風(fēng)化凝灰?guī)r層深度），滿足設(shè)計(jì)要求，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)可以終孔，斜面巖處理完畢，鉆孔樁工程質(zhì)量得到保證。

7　技術(shù)要點(diǎn)

鉆孔樁孔外水下巖層爆破主要是解決孔內(nèi)水下爆破不適用的難題，而采用孔外爆破法就應(yīng)降低爆破對(duì)孔樁帶來(lái)的擴(kuò)孔、坍孔等影響，主要控制以下幾點(diǎn)：

（1）炮眼位置：炮眼位置離鉆孔樁孔壁距離過(guò)小，護(hù)壁就變的非常薄，巖心鉆機(jī)鉆孔時(shí)鉆頭容易鉆入既有鉆孔樁孔內(nèi)，而使得鉆孔失??；炮眼位置距離鉆孔樁孔壁距離過(guò)大，會(huì)使得爆破范圍擴(kuò)大，孔底孔徑加大，影響鉆孔樁質(zhì)量。一般選定在距離鉆孔樁孔壁15～30cm之間。

（2）巖心鉆機(jī)垂直度：為使孔底炮眼位置和孔口位置保持一致，達(dá)到預(yù)期爆破效果，巖心鉆機(jī)鉆孔時(shí)必須保持垂直，垂直度可以通過(guò)觀測(cè)鉆機(jī)平臺(tái)4個(gè)角的標(biāo)高檢測(cè)，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（3）藥量控制：鉆孔樁水下巖層爆破主要是處理斜面巖層，所以采用微弱松動(dòng)爆破，炸藥量不宜過(guò)大，防止震動(dòng)過(guò)大造成擴(kuò)孔或坍孔。單孔炸藥用量可參考公式：

式中：Q——單孔裝藥量，kg；

q——炸藥單耗，根據(jù)巖性變化而取不同值，本施工取0.3kg/m3；

W——最小抵抗系數(shù)，mW=（20～40）×d，d為炮眼孔直徑，本施工W=2.4m；

a——裝藥炮眼孔間距，m本施工取1.0m；H——爆破巖層厚度，m本施工取0.9m。

8　結(jié)束語(yǔ)

斜面巖一直是困擾鉆孔樁施工的一大問(wèn)題，處理不好會(huì)對(duì)鉆孔樁樁身質(zhì)量帶來(lái)極大的影響，本方法的總結(jié)使鉆孔樁斜面巖層處理又多了一個(gè)行之有效的辦法，結(jié)合其他幾種方法的實(shí)施，使鉆孔樁斜面巖處理不再是難題，鉆孔樁質(zhì)量得到極大的保證.

[1]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》.

[2]《爆破工程設(shè)計(jì)施工常用數(shù)據(jù)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》.

U445.55+1

A

1673-0038（2015）13-0185-02

2015-3-12