一、工程概况

 

　　屏山岷江大桥桥梁全长816.08m，桥面宽度为16.5米，主桥为T型钢构连续梁，桥跨布置为130.5m（边跨）+235m（主跨）+130.5m（边跨），梁体采用悬臂现浇，共29节段，引桥北岸为3×30m预制简支梁跨，南岸为7×30m预制简支梁跨。

 

　　桥梁4#、5#主墩基础为水下基础，设计采用低桩嵌岩方案，承台为16.8×16.8×5.5m矩形，嵌入河底基岩5.5m。综合考虑封底砼厚度、钢围堰厚度、富余宽度等因素，成型基坑为台体，深度设定为9m，坑底23m×23m，采用四面放坡至河床面。

 

　　二、桥区地质地貌

 

　　桥址区河床表层局部有砂卵石薄覆盖层，大部分为裸露基岩，下部地层岩性主要以泥质砂岩夹、泥岩夹粉细砂岩为主，岩体完整性好，强度低，属于软质岩，易软化、容易失水干裂风化。桥址区泯江河谷，呈宽阔的“U”型，河道顺直，场区属于低山～丘陵河谷地貌，桥区位置实测水深8～9m，流速2m/s。河道常年枯水位标高276.00m，20年一遇洪水位标高292.45m。

 

　　三、爆破开挖方案设计

 

　　1.水上作业设备组织

 

　　桥梁基础施工一般选择在枯水期，内河航道会受浅谈、狭窄水道影响，水上通行环境恶劣，无法组织大型钻爆、挖渣等专用水上作业设备到场，需选择中小型船舶灵活组织搭配，方可满足施工需求。4#、5#主墩水下基础同时施工，设备组织须同时实现水上钻孔爆破作业平台、水下基坑挖渣等关键功能需求，选用2艘约200吨位的中型船舶，其中一艘为挖泥船（自带浮挖抓泥斗），另一艘为车渡平板驳船+长臂挖掘机的组合模式。两艘船舶各自都设置为水上钻孔爆破平台，挖泥船侧重清理块石功能，长臂挖掘机侧重清理细小岩石功能，相互转换配合。

 

　　爆破钻孔设备选用Y2TC型工程地质钻机，其余配备吸泥机、空压机等辅助设备。工程地质钻机悬挑安装在船弦外侧，形成水上钻孔爆破作业平台；同时配备抓泥斗和长臂挖掘机，组成水下基坑挖渣设备。

 

　　2.爆破设计原则

 

　　①爆破采取分区逐区爆破，设置上下游两个大半区，在每个大半区内再设置七个小区域。

 

　　②爆破成孔采取一次钻孔到设计底高程，一次成孔，整体爆破，后续零星补孔补爆方式。

 

　　③河床呈“V”字形，首爆区域选择在靠河心侧的低矮河槽位置，增大后续爆破临空面，加大爆破松渣效果。

 

　　④基坑爆破开挖遵循“爆破一区域，开挖一区域”的循环工序，前期（基坑深度方向的上半部分）以钻爆为主、开挖为辅，后期（基坑深度方向的下半部分）以开挖为主、补充爆破为辅的原则进行施工控制。

 

　　3.具体爆破参数设计

 

　　1）爆破区域划分

 

　　根据施工组织的安排，共将整个爆破区域划分为上游半区和下游半区两个区域，其中每个区域共分为七个小区域爆破。详见图1。

 

　　2）爆破器材选用

 

　　爆破选用具有防水性能或经过防水处理的爆破器材，炸药采用乳化炸药或其他防水性能较好的炸药，雷管选用防水8号金属雷管，导爆管采用毫秒微差导爆管。爆破器材满足足够的抗压性能或采取有效的抗压措施。配备起爆器和用于检测电雷管及爆破网络电阻的爆破专用欧姆表、爆破电桥等爆破仪表。

 

　　3）爆破参数及选定

 

　　在整个爆破区域内炮孔按行距1.5m，排距1.5m梅花形布置，炮孔直径为90mm，深度比基坑深度超深1m。1次爆破区域设置在基坑靠江心侧开挖放坡范围内，区域尺寸为18m*3.5m，设置34个爆破孔，分3段从江心侧向河岸侧分段爆破，3段炮眼深度依次为2.27m、6.14m、10m，数量为11个、12个、11个，爆出临空面以利于后期爆破效果，详见图2。

 

　　图21#区域孔眼布置图（单位：m）

 

　　表1爆破参数表

 

　　参数名称孔径d（mm）间距a（m）排距b（m）抵抗线W（m）超深h（m）超宽h（m）堵塞长度L（m）单耗q0

 

　　（kg/m3）

 

　　首次爆破901.51.511.010.82.8

 

　　4）爆破计算

 

　　①装药量计算：（单孔药量）根据体积公式：Q=q0abH0

 

　　②爆破震动安全距离计算：

 

　　③水中爆破冲击波对人和船舶的安全距离查表核对。

 

　　5）起爆网络

 

　　电爆网络采用串联方式。

 

　　四、施工工艺

 

　　1.总体施工流程

 

　　锚定钻孔作业平台→移机就位→确定孔深→钻孔→清孔→测量验孔→装药→连线→平台撤离（同时封锁航道和陆路交通）→起爆→解除警戒→清渣→下一施工循环。

 

　　2.施工前准备工作

 

　　1）开挖清除覆盖层

 

　　覆盖层开挖主要目的为确保钻孔施工顺利进行，避免覆盖卵石等埋钻、卡钻。覆盖层开挖范围超过爆破范围1～1.5m，当覆盖层反复开挖后，底部留有100-150mm厚的细渣层，再采用吸泥机在需钻孔的位置清除，待清除干净后即准备钻孔。

 

　　2）钻机安装

 

　　船舶顺水方向摆放，在船舶靠河侧船弦位置沿顺水方向焊制悬挑钻机轨道，悬挑距离满足钻机钻杆能自由工作，钻机在顺水方向能沿轨道自由滑动，根据进度及钻孔数量设置2～3台地质钻机，形成钻爆船。

 

　　3）钻爆船定位

 

　　为确保钻孔定位精度，需对钻爆船进行定位，在船头和船尾各设置两个砼锚碇，砼锚碇超出爆破区域约25～30m，锚碇与船舶之间通过钢绳调节距离，以此调整船舶位置。通过测量船舶的相对位置，控制爆破孔眼的平面坐标精度。

 

　　3.钻孔施工

 

　　钻孔以“先靠河侧列，后靠岸侧列；同列中先低孔，后高孔”的原则施作，钻头采用风动冲击类型，河床面以上部分设置钻杆护筒管，确保在基岩面位置钻渣不掉入钻孔，避免卡钻。钻孔过程中会出现卡钻现象，钻孔位置可做适当微调整。钻孔完成后需进行清孔，采用空压管把细小钻渣吹出清理干净。

 

　　4.装药爆破

 

　　当钻孔合格后，从套管内取出钻杆，把预制好的炸药条安装进直径为75mmPVC管，然后把整根药条放到孔底，根据具体情况也可以考虑潜水员水下护孔装药。炸药采用2#乳化岩石炸药，雷管采用非电毫秒导爆管，每次爆破均钻孔3排，每排使用一个段位雷管，延时起爆，减少同时爆破药量。炸药、雷管安装完成后，采用串联网络将引爆器连接至岸上，将作业船往上游移至安全距离外，安全人员观察上下游无过往船只，周边无行人后，即指挥爆破工鸣哨引爆。

 

　　5.基坑开挖

 

　　基坑开挖分为两部分，上半部分以“爆破为主，开挖为辅”，爆破后，需立即针对爆破区域进行掏槽开挖，增加下一区域爆破临空面，方面尽快开展下轮钻孔爆破，由于爆破范围较小，挖掘工作只能采取掏槽开挖方式，不能挖至坑底，约能挖至一半高度。下半部分以“开挖为主，补充爆破为辅”，待整体爆破完成后，上半部分在过程中已开挖完成，下半部分岩石已完成了松动爆破，可大量开挖，局部区域受爆破效果或沉积影响，任会呈板结状态，导致挖掘困难，可补钻2～3m的浅孔进行松动爆破，以降低挖掘难度。

 

　　爆破后采用浮吊吊装挖泥斗及长臂挖掘机清渣，先采用浮吊带挖泥斗清除大块石，再用长臂挖掘机清除散碎石渣。长臂挖掘机在工程驳船上作业难度较大，操作人员会产生眩晕、船身会翻动，需对船舶进行抛锚固定，选择有经验的操作人员，确保安全开挖。

 

　　开挖过程中，对四周坡壁松散石渣进行逐级清理，挖至基坑设计底标高时，采用测深仪按每1m一个点的方格网对整个爆破区域进行测量、检查基坑深度，对爆破不平整或欠爆区域进行钻孔补爆，直至基岩面高差控制在30cm内，基坑底四个角落为开挖死角区域，需单独进行清理，直至满足钢围堰下沉要求。

 

　　五、结语

 

　　本工程受开工时间延迟影响，耽误了一段枯水期，但通过合理组织设备、设计爆破开挖方案，深水基坑开挖顺利完成，为后续水下基础施工提供了时间保障，确保了这个主墩水下基础顺利完工。通过该工程的实施，积累了部分经验，可供类似工程借鉴：

 

　　①内河航道在枯水期一般会无法通行大型船舶，选择中小型船舶可避免环境影响。

 

　　②通过船舶设置简易钻孔平台，可实现钻爆船、挖掘船的灵活综合考虑，可节约大量费用。

 

　　③爆破效果很大因素取决于临空面的大小，首爆区域的选定、爆破后的掏槽开挖至关重要，直接影响每个区域的爆破效果。

 

　　④钻头采用风动冲击类型，对钻孔除渣、钻机速度等提高较多。

 

　　⑤挖掘方式的组合，可扬长避短，通过组合使用，基本能克服挖掘过程中的困难。