大型立交桥中深孔爆破钻孔施工控制

蔡小虎

(厦门爆破工程公司，厦门 361012)



大型立交桥中深孔爆破钻孔施工控制

蔡小虎

(厦门爆破工程公司，厦门 361012)

摘要:对漳州东立交桥采用垂直深孔爆破法拆除，为确保安全和效果，使桥墩炮孔的实际最小抵抗线不小于设计最小抵抗线的90%，采取了两级钻孔方案，并对钻孔全过程进行精确控制。孔口测量定位、钻机严格定位、钻孔施工全程监控并及时调整，最后进行严格验孔。经严格控制钻孔施工质量，漳州东立交桥拆除爆破达到了预期效果，爆破中没有产生飞石危害。工程实践表明：通过严格控制垂直深孔的钻孔精度，可大大提高垂直深孔拆除爆破的效率和安全。

关键词:漳州东立交桥；垂直深孔爆破法；两级钻孔；钻孔精度

漳州东立交桥位于漳州市区胜利东路与九龙大道交会处，占地面积约14公顷，是一座三层纺锤形定向互通式立交桥。漳州东立交桥路线总长5475.5 m，共一条主桥10个匝道，是目前全国路线最长、爆破规模最大的桥梁爆破。见图1。

漳州东立交桥设计采用中深孔爆破整体拆除方案：即钻机从桥面竖直钻孔(孔径φ 73 mm)，每个桥墩沿圆柱中心轴线垂直向下钻孔到设计深度，然后装药爆破。一般桥梁拆除爆破都采取浅孔爆破，浅孔爆破钻孔工艺简单，钻孔精度容易控制，最小抵抗线容易把握，可以保证爆破效果。相反，深孔爆破因钻孔长，且拆除爆破最小抵抗线一般较小，一旦钻孔角度发生微小偏差，将导致孔底抵抗线发生很大变化，容易发生一侧未爆开，另一侧抛掷很远的不安全状况[1,2]。

浅孔爆破水平钻孔装药堵塞工作量大，且桥墩防护必须在装药堵塞完成后才能封闭，严重影响爆破网路的安全和爆破施工进度[3-5]。中深孔爆破确保装药联线工序与安全防护工序互不干扰，减少爆破网路被破坏的几率。

因此，提高中深孔爆破钻孔精度对于桥梁拆除爆破的安全实施有重要的意义。

1钻孔方案选择

1.1工程概况

漳州东立交地处交通要道，周围高楼林立，周边小区商店、路口众多：东侧为人民广场；南侧为同辉嘉园小区，其底层店面距离M匝道桥约44 m；西侧为天福园古玩一条街，距离F匝道约37 m；北侧为夏商阳光雅苑小区和东方钻石城小区，为18层住宅楼，底层店面距离G匝道桥约48 m。地下各种电缆管道星罗棋布，且有多条军用光缆横穿多条匝道，爆破环境极其复杂[6]。

本次爆破拆除的立交桥的桥墩均为圆柱形，直径有1.2 m和1.5 m两种。其中主桥V桥共有22对44根桥墩，在立交位置的4对桥墩直径为1.5 m，其余的桥墩和匝道桥墩直径均为1.2 m，共计163根桥墩。桥面的梁厚度为1.2 m，主桥立交处的梁厚度为1.8 m。见表1。

表1漳州东立交桥桥墩分布情况表

Table 1Distribution of pier in Zhangzhou East overpass

1.2钻孔方案

设计采用地质钻钻机，自桥面往下钻孔。

考虑到桥面起伏大，弯多坡道陡，钻孔需钻穿十多层钢板橡胶桥墩支护层。支架钻穿难度大、时间长(打穿一个支架长达26 h)，钻机在施工过程中极易移位。

综合以上因素确定采用两级钻孔方案：一级钻孔孔径为93 mm，待钻孔穿越支架后(相当于孔深约2.5 m后)改为二级钻孔。二级钻孔孔径为73 mm，每次开钻都要进行钻机定位，二级钻孔定位须纠正一级钻孔施工产生的误差，防止误差积累。炮孔最小抵抗线分别为60 cm和75 cm(对应桥墩桩径1.2 m和1.5 m)，钻孔深度直达桥墩与地面相交处(如图2)。

1.3钻孔合格指标

由于桥墩高矮不一，决定了炮孔深度差异很大，

但孔底最小抵抗线误差必须保证在安全范围内。这就要求无论桥墩高矮，孔深多少，孔底周边的抵抗线必须控制在安全范围内。孔深小的钻孔比较容易控制，孔深长达14 m的极难控制。因此在考虑爆破安全的情况下，还要兼顾钻孔精度控制的难易程度[7]。

经多方论证决定：桥墩炮孔孔底的实际最小抵抗线W实的精度必须控制在设计抵抗线W设计的10%以内，即W设计≧W实≧(1%～10%)W设计(对应桥墩桩径1.2m和1.5m)。

2钻孔精度控制

2.1钻孔测量定位

漳州东立交桥所在地面经历多年建设和改造，地形地貌与设计图纸相比都有较大变化，且多处桥墩发生位移。桥墩钻孔前首先必须测量定位桥墩轴线位置，以确定钻孔中心坐标；其次，必须测量桥墩实际高度，与设计桥墩高度对比核实，以确定钻孔深度[8]。

(1)测量定位。钻孔中心定位采用“圆周三点确定一个圆心”的原理：在桥墩底部同一水平面选相距一定距离的3点贴反光片，测量三点坐标，依据三点确定一个圆心，就是桥墩的底部圆心位置；采用同样的方法在桥墩靠近顶部位置测量定位桥墩顶部圆心位置；最后，比较两个圆心位置误差，误差小于1cm判定为合格，取其中值为钻孔位置，否则，考虑装药位置位于桥墩底部，以桥墩底部圆心坐标为准，确定为钻孔位置。

(2)桥墩高度对比核实方法：采用激光测量仪器测量桥墩高度。自桥墩出露地面的根部起始测量至桥墩顶，再加上桥梁上部结构的厚度，即为炮孔深度。

2.2钻机定位

开钻孔径为93mm钻孔前，必须进行钻机定位。钻机定位分为四步：(1)调整钻机平台水平，不能歪斜；(2)钻头对准钻孔圆心位置；(3)调整钻杆钻头垂直度，并最终对准钻孔圆心；(4)固定钻机平台。

穿透支架换上直径73mm钻头。开始钻孔前，必须再次进行钻机定位(之后钻进为均质混凝土)，定位步骤与第一次钻机定位相同。这是钻孔垂直精度控制的关键。

另外，为减少钻孔偏差，钻孔应按如下顺序进行：先浅孔后深孔，先水平桥面后倾斜桥面，先易后难，积累经验，不断提高钻孔精度。

桥梁陡坡路段的钻孔定位是施工中的难点：钻机施工过程中的振动致使钻机向坡底滑移，极难控制，成孔率低。经现场反复研究试验：在钻机定位后，在钻机坡底一侧设置“阻滑桩”(即用大螺杆把钻机平台和桥面连为一体)，防止钻机滑移，效果良好。

2.3钻孔施工

钻机定位后，开始钻孔。由于操作人员、钻机、场地因素等种种原因，钻孔机械很容易发生偏移，钻孔施工进行中需随时观测检测钻机钻杆的偏移，发现偏移及时调整。

钻孔发生偏移的主要原因有：(1)钻机振动原因；(2)钻杆上部供水管的牵引力导致钻杆晃动；(3)钻机液压管漏油；(4)机械操作人员不重视，粗心、急躁；(5)钻机钻过钢筋和钢板时发生滑移；(6)桥面坡度大，钻机无法固定；(7)钻机垫片摩擦力小，稳定性差等。因此，必须在钻孔过程中随时纠正钻机钻杆的偏移，防止出现废孔。

陡坡路段的钻孔施工要重点盯防：

(1)采用刚性阻滑桩，防止钻机平台晃动。

(2)专人定时核查钻机平台水平和钻杆垂直度。

(3)选取优秀班组、性能优良的钻机。

(4)随时纠正施工人员的错误操作行为。

3验孔

钻孔完成后，必须及时验孔，以便及时发现问题，及时纠正，防止偏差范围和偏差程度扩大。因此，验孔是一项极其重要的环节，必须及时、准确完成，分析偏差产生的原因及防止措施，指导之后的钻孔施工。

3.1验孔方案

钻孔完成一个，就要立即验孔。验孔不但要检验钻孔的深度，而且要检验钻孔底部位置是否落在桥墩轴线上，以确定钻孔底部的周边抵抗线是否均匀一致。

钻孔深度检验采用普通测尺量取孔深，实际孔深大于等于设计孔深为合格。

检验钻孔底部是否落在桥墩轴线上的验孔方法主要采用“十字钻孔探测验孔法”：在桥墩底部位置，人工钻凿直径40mm的钻孔检测垂度。

钻孔技术要求：

(1)一孔平行桥梁轴线，另一孔垂直桥梁轴线，两孔处于同一水平面。

(2)钻孔位置高于炮孔底20～40cm。

(3)考虑探孔钻凿方向也存在偏差，要求水平孔至少一孔与炮孔贯通。

(4)另一水平孔贯通炮孔或与前一水平孔相交。

验孔技术要求：

(1)CAD作图，精确确定探测孔孔位。

(2)依据两探测孔相交时各自孔深在图上定出相交点，并标出各探测孔孔向。

(3)依据探测孔与炮孔相交时的长度，确定炮孔中心位置。

(4)比较计算实际炮孔中心与设计炮孔中心之间的偏移值和偏移度(见图3),见表2。

判定炮孔是否合格。

通过验孔可及时发现钻孔中存在的问题，以便及时纠正和补救。

3.2探测孔钻凿及检测

检测孔施工中会碰到诸多问题，主要是炮孔发生偏移，检测孔很难与炮孔相交，造成验孔结果不准确，主要有以下几种情况：

(1)探测孔与炮孔不相交，在同一水平面上允许误差范围内打平行孔均未与炮孔相遇，则判定该炮孔为废孔。

(2)探测孔与炮孔相遇，但未轴线相交，炮孔检

测应以轴线为准；否则，炮孔半径及检测孔半径会带来极大误差(检测孔半径2cm，炮孔半径3.8cm)。

(3)两探测孔未在炮孔中心相交，但应以探测孔轴线相交点为准，确定各探测孔孔口至相交点的长度，以准确确定探测孔孔向。

炮孔偏差幅度最大允许6cm，而检测孔半径和炮孔半径检测不准带来的误差至少2cm。因此准确检测判定炮孔偏差情况极其重要。

3.3检测结果分析

炮孔检测要一孔一检，每孔钻孔完毕立即进行，检测要准确，检测完毕后发现炮孔产生偏差应立即分析原因，及时整改纠正，防止偏差再次发生和偏差程度扩大。

表2　验孔记录表

3.4偏差孔处置

163根桥墩钻孔，难免会产生一些废孔。一旦发现废孔，立即用与桥墩同标号的碎石混凝土回灌，待混凝土强度达标后改为水平炮孔。

4钻孔保护

检验合格的炮孔，必须用与桥墩同标号的碎石混凝土堵塞检测孔，使其强度尽量与桥墩强度相近，并对炮孔进行保护。

4.1清孔

对合格孔吹孔，吹洗孔内积水和孔底沉淀物，并检查处理使炮孔保持通顺，易于装填药包。

4.2回填

测量炮孔深度，对于超出设计深度的炮孔，用细沙回填至设计深度。

4.3防水保护

在炮孔孔口周边用快凝水泥围挡，防止雨天水流入孔内；也防止杂物掉入孔内。

4.4孔口堵塞

孔口堵塞非常重要。在钻孔及之后施工材料准备过程中，人员、机械来往频繁，孔口会被频繁碾压，经常造成孔口堵死，杂物掉入的情况。一般做法是用新的编织袋盖在孔口，后用柔性物堵塞，最后用水泥墩盖住孔口，并做明显标记以防碾压。

5结论

经精心设计钻孔施工流程，严格控制钻孔定位、钻孔施工、钻孔检验一系列措施，尤其是弯多坡陡路段的钻孔施工控制，大幅降低了前期废孔率高的趋势。设计钻孔总数142孔，其中合格孔132孔，废孔10孔(后改为水平孔)，钻孔合格率达93%，无爆破飞石危害产生，爆破达到预期效果。

通过本次工程实践，得出以下几点结论：

(1)采用中深孔爆破方案拆除小抵抗线建(构)筑物，通过合理设计，严格控制钻孔精度是安全可行的。

(2)中深孔拆除爆破采用二级钻孔方案，自钻孔定位、钻机定位、钻孔施工直至验孔、钻孔保护，每个工序都极为重要，通过精心施工，可以达到预期效果。

(3)对于陡坡弯多路段，采用“阻滑桩”等控制措施，大幅提高成孔率是切实可行的，但仍需进一步完善。

(4)采用中深孔拆除爆破方案，可大大节省拆除爆破工作量，并减小装药工作量和装药时间过长带来的潜在风险。

(5)中深孔拆除爆破可大幅减少钻孔装药联线和安全防护工序之间的相互干扰，降低安全风险。

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[8]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2011:235-236.

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

作者简介:蔡小虎(1972-)，男，山西阳城人，硕士、高级工程师，主要从事爆破施工管理及爆破技术的研究，(E-mail)2228171360@qq.com。

中图分类号:TU746.5

文献标识码:A

文章编号:1001-487X(2016)02-0113-04