蔡小虎

(廈門爆破工程公司，廈門 361012)

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大型立交橋中深孔爆破鉆孔施工控制

蔡小虎

(廈門爆破工程公司，廈門 361012)

摘要:對漳州東立交橋采用垂直深孔爆破法拆除，為確保安全和效果，使橋墩炮孔的實際最小抵抗線不小于設(shè)計最小抵抗線的90%，采取了兩級鉆孔方案，并對鉆孔全過程進(jìn)行精確控制。孔口測量定位、鉆機(jī)嚴(yán)格定位、鉆孔施工全程監(jiān)控并及時調(diào)整，最后進(jìn)行嚴(yán)格驗孔。經(jīng)嚴(yán)格控制鉆孔施工質(zhì)量，漳州東立交橋拆除爆破達(dá)到了預(yù)期效果，爆破中沒有產(chǎn)生飛石危害。工程實踐表明：通過嚴(yán)格控制垂直深孔的鉆孔精度，可大大提高垂直深孔拆除爆破的效率和安全。

關(guān)鍵詞:漳州東立交橋；垂直深孔爆破法；兩級鉆孔；鉆孔精度

漳州東立交橋位于漳州市區(qū)勝利東路與九龍大道交會處，占地面積約14公頃，是一座三層紡錘形定向互通式立交橋。漳州東立交橋路線總長5475.5 m，共一條主橋10個匝道，是目前全國路線最長、爆破規(guī)模最大的橋梁爆破。見圖1。

漳州東立交橋設(shè)計采用中深孔爆破整體拆除方案：即鉆機(jī)從橋面豎直鉆孔(孔徑φ 73 mm)，每個橋墩沿圓柱中心軸線垂直向下鉆孔到設(shè)計深度，然后裝藥爆破。一般橋梁拆除爆破都采取淺孔爆破，淺孔爆破鉆孔工藝簡單，鉆孔精度容易控制，最小抵抗線容易把握，可以保證爆破效果。相反，深孔爆破因鉆孔長，且拆除爆破最小抵抗線一般較小，一旦鉆孔角度發(fā)生微小偏差，將導(dǎo)致孔底抵抗線發(fā)生很大變化，容易發(fā)生一側(cè)未爆開，另一側(cè)拋擲很遠(yuǎn)的不安全狀況[1,2]。

淺孔爆破水平鉆孔裝藥堵塞工作量大，且橋墩防護(hù)必須在裝藥堵塞完成后才能封閉，嚴(yán)重影響爆破網(wǎng)路的安全和爆破施工進(jìn)度[3-5]。中深孔爆破確保裝藥聯(lián)線工序與安全防護(hù)工序互不干擾，減少爆破網(wǎng)路被破壞的幾率。

因此，提高中深孔爆破鉆孔精度對于橋梁拆除爆破的安全實施有重要的意義。

1鉆孔方案選擇

1.1工程概況

漳州東立交地處交通要道，周圍高樓林立，周邊小區(qū)商店、路口眾多：東側(cè)為人民廣場；南側(cè)為同輝嘉園小區(qū)，其底層店面距離M匝道橋約44 m；西側(cè)為天福園古玩一條街，距離F匝道約37 m；北側(cè)為夏商陽光雅苑小區(qū)和東方鉆石城小區(qū)，為18層住宅樓，底層店面距離G匝道橋約48 m。地下各種電纜管道星羅棋布，且有多條軍用光纜橫穿多條匝道，爆破環(huán)境極其復(fù)雜[6]。

本次爆破拆除的立交橋的橋墩均為圓柱形，直徑有1.2 m和1.5 m兩種。其中主橋V橋共有22對44根橋墩，在立交位置的4對橋墩直徑為1.5 m，其余的橋墩和匝道橋墩直徑均為1.2 m，共計163根橋墩。橋面的梁厚度為1.2 m，主橋立交處的梁厚度為1.8 m。見表1。

表1漳州東立交橋橋墩分布情況表

Table 1Distribution of pier in Zhangzhou East overpass

1.2鉆孔方案

設(shè)計采用地質(zhì)鉆鉆機(jī)，自橋面往下鉆孔。

考慮到橋面起伏大，彎多坡道陡，鉆孔需鉆穿十多層鋼板橡膠橋墩支護(hù)層。支架鉆穿難度大、時間長(打穿一個支架長達(dá)26 h)，鉆機(jī)在施工過程中極易移位。

綜合以上因素確定采用兩級鉆孔方案：一級鉆孔孔徑為93 mm，待鉆孔穿越支架后(相當(dāng)于孔深約2.5 m后)改為二級鉆孔。二級鉆孔孔徑為73 mm，每次開鉆都要進(jìn)行鉆機(jī)定位，二級鉆孔定位須糾正一級鉆孔施工產(chǎn)生的誤差，防止誤差積累。炮孔最小抵抗線分別為60 cm和75 cm(對應(yīng)橋墩樁徑1.2 m和1.5 m)，鉆孔深度直達(dá)橋墩與地面相交處(如圖2)。

1.3鉆孔合格指標(biāo)

由于橋墩高矮不一，決定了炮孔深度差異很大，

但孔底最小抵抗線誤差必須保證在安全范圍內(nèi)。這就要求無論橋墩高矮，孔深多少，孔底周邊的抵抗線必須控制在安全范圍內(nèi)?？咨钚〉你@孔比較容易控制，孔深長達(dá)14 m的極難控制。因此在考慮爆破安全的情況下，還要兼顧鉆孔精度控制的難易程度[7]。

經(jīng)多方論證決定：橋墩炮孔孔底的實際最小抵抗線W實的精度必須控制在設(shè)計抵抗線W設(shè)計的10%以內(nèi)，即W設(shè)計≧W實≧(1%～10%)W設(shè)計(對應(yīng)橋墩樁徑1.2m和1.5m)。

2鉆孔精度控制

2.1鉆孔測量定位

漳州東立交橋所在地面經(jīng)歷多年建設(shè)和改造，地形地貌與設(shè)計圖紙相比都有較大變化，且多處橋墩發(fā)生位移。橋墩鉆孔前首先必須測量定位橋墩軸線位置，以確定鉆孔中心坐標(biāo)；其次，必須測量橋墩實際高度，與設(shè)計橋墩高度對比核實，以確定鉆孔深度[8]。

(1)測量定位。鉆孔中心定位采用“圓周三點確定一個圓心”的原理：在橋墩底部同一水平面選相距一定距離的3點貼反光片，測量三點坐標(biāo)，依據(jù)三點確定一個圓心，就是橋墩的底部圓心位置；采用同樣的方法在橋墩靠近頂部位置測量定位橋墩頂部圓心位置；最后，比較兩個圓心位置誤差，誤差小于1cm判定為合格，取其中值為鉆孔位置，否則，考慮裝藥位置位于橋墩底部，以橋墩底部圓心坐標(biāo)為準(zhǔn)，確定為鉆孔位置。

(2)橋墩高度對比核實方法：采用激光測量儀器測量橋墩高度。自橋墩出露地面的根部起始測量至橋墩頂，再加上橋梁上部結(jié)構(gòu)的厚度，即為炮孔深度。

2.2鉆機(jī)定位

開鉆孔徑為93mm鉆孔前，必須進(jìn)行鉆機(jī)定位。鉆機(jī)定位分為四步：(1)調(diào)整鉆機(jī)平臺水平，不能歪斜；(2)鉆頭對準(zhǔn)鉆孔圓心位置；(3)調(diào)整鉆桿鉆頭垂直度，并最終對準(zhǔn)鉆孔圓心；(4)固定鉆機(jī)平臺。

穿透支架換上直徑73mm鉆頭。開始鉆孔前，必須再次進(jìn)行鉆機(jī)定位(之后鉆進(jìn)為均質(zhì)混凝土)，定位步驟與第一次鉆機(jī)定位相同。這是鉆孔垂直精度控制的關(guān)鍵。

另外，為減少鉆孔偏差，鉆孔應(yīng)按如下順序進(jìn)行：先淺孔后深孔，先水平橋面后傾斜橋面，先易后難，積累經(jīng)驗，不斷提高鉆孔精度。

橋梁陡坡路段的鉆孔定位是施工中的難點：鉆機(jī)施工過程中的振動致使鉆機(jī)向坡底滑移，極難控制，成孔率低。經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)研究試驗：在鉆機(jī)定位后，在鉆機(jī)坡底一側(cè)設(shè)置“阻滑樁”(即用大螺桿把鉆機(jī)平臺和橋面連為一體)，防止鉆機(jī)滑移，效果良好。

2.3鉆孔施工

鉆機(jī)定位后，開始鉆孔。由于操作人員、鉆機(jī)、場地因素等種種原因，鉆孔機(jī)械很容易發(fā)生偏移，鉆孔施工進(jìn)行中需隨時觀測檢測鉆機(jī)鉆桿的偏移，發(fā)現(xiàn)偏移及時調(diào)整。

鉆孔發(fā)生偏移的主要原因有：(1)鉆機(jī)振動原因；(2)鉆桿上部供水管的牽引力導(dǎo)致鉆桿晃動；(3)鉆機(jī)液壓管漏油；(4)機(jī)械操作人員不重視，粗心、急躁；(5)鉆機(jī)鉆過鋼筋和鋼板時發(fā)生滑移；(6)橋面坡度大，鉆機(jī)無法固定；(7)鉆機(jī)墊片摩擦力小，穩(wěn)定性差等。因此，必須在鉆孔過程中隨時糾正鉆機(jī)鉆桿的偏移，防止出現(xiàn)廢孔。

陡坡路段的鉆孔施工要重點盯防：

(1)采用剛性阻滑樁，防止鉆機(jī)平臺晃動。

(2)專人定時核查鉆機(jī)平臺水平和鉆桿垂直度。

(3)選取優(yōu)秀班組、性能優(yōu)良的鉆機(jī)。

(4)隨時糾正施工人員的錯誤操作行為。

3驗孔

鉆孔完成后，必須及時驗孔，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，及時糾正，防止偏差范圍和偏差程度擴(kuò)大。因此，驗孔是一項極其重要的環(huán)節(jié)，必須及時、準(zhǔn)確完成，分析偏差產(chǎn)生的原因及防止措施，指導(dǎo)之后的鉆孔施工。

3.1驗孔方案

鉆孔完成一個，就要立即驗孔。驗孔不但要檢驗鉆孔的深度，而且要檢驗鉆孔底部位置是否落在橋墩軸線上，以確定鉆孔底部的周邊抵抗線是否均勻一致。

鉆孔深度檢驗采用普通測尺量取孔深，實際孔深大于等于設(shè)計孔深為合格。

檢驗鉆孔底部是否落在橋墩軸線上的驗孔方法主要采用“十字鉆孔探測驗孔法”：在橋墩底部位置，人工鉆鑿直徑40mm的鉆孔檢測垂度。

鉆孔技術(shù)要求：

(1)一孔平行橋梁軸線，另一孔垂直橋梁軸線，兩孔處于同一水平面。

(2)鉆孔位置高于炮孔底20～40cm。

(3)考慮探孔鉆鑿方向也存在偏差，要求水平孔至少一孔與炮孔貫通。

(4)另一水平孔貫通炮孔或與前一水平孔相交。

驗孔技術(shù)要求：

(1)CAD作圖，精確確定探測孔孔位。

(2)依據(jù)兩探測孔相交時各自孔深在圖上定出相交點，并標(biāo)出各探測孔孔向。

(3)依據(jù)探測孔與炮孔相交時的長度，確定炮孔中心位置。

(4)比較計算實際炮孔中心與設(shè)計炮孔中心之間的偏移值和偏移度(見圖3),見表2。

判定炮孔是否合格。

通過驗孔可及時發(fā)現(xiàn)鉆孔中存在的問題，以便及時糾正和補(bǔ)救。

3.2探測孔鉆鑿及檢測

檢測孔施工中會碰到諸多問題，主要是炮孔發(fā)生偏移，檢測孔很難與炮孔相交，造成驗孔結(jié)果不準(zhǔn)確，主要有以下幾種情況：

(1)探測孔與炮孔不相交，在同一水平面上允許誤差范圍內(nèi)打平行孔均未與炮孔相遇，則判定該炮孔為廢孔。

(2)探測孔與炮孔相遇，但未軸線相交，炮孔檢

測應(yīng)以軸線為準(zhǔn)；否則，炮孔半徑及檢測孔半徑會帶來極大誤差(檢測孔半徑2cm，炮孔半徑3.8cm)。

(3)兩探測孔未在炮孔中心相交，但應(yīng)以探測孔軸線相交點為準(zhǔn)，確定各探測孔孔口至相交點的長度，以準(zhǔn)確確定探測孔孔向。

炮孔偏差幅度最大允許6cm，而檢測孔半徑和炮孔半徑檢測不準(zhǔn)帶來的誤差至少2cm。因此準(zhǔn)確檢測判定炮孔偏差情況極其重要。

3.3檢測結(jié)果分析

炮孔檢測要一孔一檢，每孔鉆孔完畢立即進(jìn)行，檢測要準(zhǔn)確，檢測完畢后發(fā)現(xiàn)炮孔產(chǎn)生偏差應(yīng)立即分析原因，及時整改糾正，防止偏差再次發(fā)生和偏差程度擴(kuò)大。

表2　驗孔記錄表

3.4偏差孔處置

163根橋墩鉆孔，難免會產(chǎn)生一些廢孔。一旦發(fā)現(xiàn)廢孔，立即用與橋墩同標(biāo)號的碎石混凝土回灌，待混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后改為水平炮孔。

4鉆孔保護(hù)

檢驗合格的炮孔，必須用與橋墩同標(biāo)號的碎石混凝土堵塞檢測孔，使其強(qiáng)度盡量與橋墩強(qiáng)度相近，并對炮孔進(jìn)行保護(hù)。

4.1清孔

對合格孔吹孔，吹洗孔內(nèi)積水和孔底沉淀物，并檢查處理使炮孔保持通順，易于裝填藥包。

4.2回填

測量炮孔深度，對于超出設(shè)計深度的炮孔，用細(xì)沙回填至設(shè)計深度。

4.3防水保護(hù)

在炮孔孔口周邊用快凝水泥圍擋，防止雨天水流入孔內(nèi)；也防止雜物掉入孔內(nèi)。

4.4孔口堵塞

孔口堵塞非常重要。在鉆孔及之后施工材料準(zhǔn)備過程中，人員、機(jī)械來往頻繁，孔口會被頻繁碾壓，經(jīng)常造成孔口堵死，雜物掉入的情況。一般做法是用新的編織袋蓋在孔口，后用柔性物堵塞，最后用水泥墩蓋住孔口，并做明顯標(biāo)記以防碾壓。

5結(jié)論

經(jīng)精心設(shè)計鉆孔施工流程，嚴(yán)格控制鉆孔定位、鉆孔施工、鉆孔檢驗一系列措施，尤其是彎多坡陡路段的鉆孔施工控制，大幅降低了前期廢孔率高的趨勢。設(shè)計鉆孔總數(shù)142孔，其中合格孔132孔，廢孔10孔(后改為水平孔)，鉆孔合格率達(dá)93%，無爆破飛石危害產(chǎn)生，爆破達(dá)到預(yù)期效果。

通過本次工程實踐，得出以下幾點結(jié)論：

(1)采用中深孔爆破方案拆除小抵抗線建(構(gòu))筑物，通過合理設(shè)計，嚴(yán)格控制鉆孔精度是安全可行的。

(2)中深孔拆除爆破采用二級鉆孔方案，自鉆孔定位、鉆機(jī)定位、鉆孔施工直至驗孔、鉆孔保護(hù)，每個工序都極為重要，通過精心施工，可以達(dá)到預(yù)期效果。

(3)對于陡坡彎多路段，采用“阻滑樁”等控制措施，大幅提高成孔率是切實可行的，但仍需進(jìn)一步完善。

(4)采用中深孔拆除爆破方案，可大大節(jié)省拆除爆破工作量，并減小裝藥工作量和裝藥時間過長帶來的潛在風(fēng)險。

(5)中深孔拆除爆破可大幅減少鉆孔裝藥聯(lián)線和安全防護(hù)工序之間的相互干擾，降低安全風(fēng)險。

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Drilling Control of Deep Hole Blasting in Large Cross Bridge

CAIXiao-hu

(Xiamen Blasting Engineering Company,Xiamen 361012，China)

Abstract:The overpass of Zhangzhou East was demolished by vertical deep hole blasting method.To keep the safety and blasting effect,the two stage drilling programs were taken to control the actual min-burden deviation of the pier hole less than 10% of the designed value along the whole drilling process,such as surveying and positioning of hole location,driller positioning,drilling process monitoring and timely adjustment,finally the holes should be inspected strictly.By controlling the construction drilling quality,the desired effect was obtained in the demolition of Zhangzhou East overpass without flyrock hazard.The practice showed that the strict control of vertical accuracy can greatly improve the efficiency and safety of blasting with vertical deep-holes in large cross bridge.

Key words:Zhangzhou East overpass；vertical deep hole blasting method; two stage drilling；drilling precision

doi:10.3963/j.issn.1001-487X.2016.02.022

收稿日期:2016-03-18

作者簡介:蔡小虎(1972-)，男，山西陽城人，碩士、高級工程師，主要從事爆破施工管理及爆破技術(shù)的研究，(E-mail)2228171360@qq.com。

中圖分類號:TU746.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1001-487X(2016)02-0113-04