城市污水管爆破施工技术分析

罗琰

（四川攀峰路桥建设集团有限公司，四川成都 610023）

0 引言

近年来我国城市化进程在不断推进，很多城市原有的污水管网已经无法满足实际使用需要，急需对其进行升级改造[1]。在对污水管网进行升级改造施工时会涉及新旧管道之间的碰管问题[2]。在该位置进行施工时为尽可能减少碰管施工对原污水管道造成的不利影响，通常采用的是爆破施工技术[3]。本文以某城市开展的污水管网升级改造项目为例，对爆破施工技术方案及过程进行了系统全面的阐述。

1 工程概况

某城市拟对污水管网进行升级改造，本次项目改造主要涉及4 处碰管处，这4 个碰管处原先的污水管道全部使用钢筋混凝土管，其型号分别为 D2000、D2200、D900 和 D1200。其中 D2000 和D2200 型钢筋混凝土管的长度为2m，属于平口管，管道的基础断面形状为180°满包混凝土。D900 和D1200 型钢筋混凝土管的长度均为2.5m，属于承插管，这种类型管道的基础断面形状为180°砂石基础。为了尽可能降低管道施工过程对原污水管道造成的不利影响，上述的4 处碰管处需要同时打围和爆破施工。这对城市污水管爆破施工技术提出了相对较高的要求。

正式施工前对施工现场进行了实际测量，发现井底与地面之间的距离为8.3m，管道顶部与地面之间的距离为6.1m，井内水面与地面之间的距离为3.1m。同时还对井水水位的变化情况进行了连续三天的观察，发现水位变化范围在±0.9m。基于以上实际测量结果并结合相关实践检验，最终将4 处碰管井钢制水工闸门的高度设置为7.8m。

2 切割爆破方案

新建的污水管道与原有污水管道需要碰管且要求碰管施工过程中，不能出现断流的问题。基于以上实际情况并结合工程实践经验，拟对原有污水管道实施切割爆破的碰管施工方法，需要在污水流量相对较少的时间段开展施工工作。

2.1 工程特点及要求

工程特点：整个施工过程都在污水井内完成，场地受到限制；污水管中有长度为6.3m 的水头，在很大程度上提升了施工难度；一旦实施切割起爆，污水必然会在极短时间内将整个污水井填满；切割爆破必须一次性完成，确保污水能够顺利排走；要求对爆破技术参数进行严格计算和控制，确保达到理想的效果。

工程要求：碰管处1、2 和4 需要切割爆破的钢筋混凝土污水管道为两节，碰管处3 需要切割爆破的钢筋混凝土污水管道为一节；将具体的切割爆破点设置在两根管道对接的缝隙位置；要求切割爆破一次性完成彻底，且将爆破后中间管道利用专业工具移至地面；对于不需要切割爆破的污水管道以及其他设施需要采取措施对其进行保护，同时开展切割爆破和吊装工作。

2.2 切割爆破方法的选择

已有的实践经验表明，进行切割爆破时，通过专用切割索进行施工能够取得良好的应用效果。对于本施工项目而言，具体要求如下：①处在两侧和上部区域的管道，可以通过垂直于管面的钻孔爆破方法实时切割。选择此种爆破切割方法时，首先要将管道外部区域包裹的混凝土进行彻底剔除；②处在下部区域的管道，有两种切割方式可供选择：a.通过索状切割索实施切割；b.充分利用管道的特殊结构实施切割，对于本工程项目主要是利用管道下部区域的混凝土支座实施钻孔爆破切割。

2.3 爆破点基坑开挖与支护开挖

由于城市污水管网非常复杂，施工区域会存在路面、建筑物等情况。为避免整个施工过程对路面行车以及附近建筑物造成不利影响，项目施工时不得通过大开槽的施工模式，而应该采用人工方式进行开挖，然后利用钢筋混凝土结构对基坑进行支护。

2.4 旧污水管支撑

原有污水管道底部与爆破井底之间的距离至少60cm，为避免开挖过程对原有污水管道造成影响，在开挖过程中需要采取必要的措施对原有污水管道进行保护支撑。本项目主要利用C40 混凝土浇筑直墩的方式对管道实施保护，具体施工过程与要求有：

（1）当基坑开挖到与原污水管底部距离为20cm 时停止施工，找到接头具体位置。以接缝为对称面向两侧分别挖出40cm，则总宽度为80cm，深度和长度均为100cm 的沟槽。需要说明的是，如果是D900 和D1200 钢筋混凝土管，则向每侧各挖出30cm，总宽度为60cm 即可。然后向沟槽内部浇筑C40 混凝土，相邻支墩中间的土层不得开挖。

（2）当浇筑的混凝土支墩强度达到设计值的70%左右时，可以通过人工的方式将混凝土管接头部位的满包混凝土进行剔除。同时以管道中心为对称面，向两侧各挖出40cm，总宽度为80cm，长度和深度均为100cm 的沟槽。需要说明的是，如果是D900 和D1200 钢筋混凝土管，则向每侧各挖出30cm，总宽度为60cm 即可。用16 号钢丝制作成的钢筋网将管道兜住，然后向沟槽内部浇筑C40 混凝土。

（3）最后通过人工的方式将管道接头部位的支墩混凝土和满包混凝土全部拆除。

2.5 爆破设计

（1）上部和两侧面钻孔爆破设计。钻孔爆破设计时涉及的一些参数主要有：管道壁厚为20～22cm，钻孔直径和深度分别为36～38mm 和12～15cm，炮孔孔距和排距分别为 15～20cm 和15cm，炮孔设置2～3 排，本次爆破虽然采取得是钻孔爆破，但是炸药其实处于裸露状态，因此需要适当增加炸药单耗，最终将炸药单耗取为5kg/m3。爆破时需要将第1 排炮孔设置在与管道端部距离12cm 左右的位置，其他炮孔按照排距进行设置。结合相关理论知识并考虑实际情况，最终计算得到的单孔药量为20g。完成爆破工作后，位于切割线两侧宽度分别为10cm 左右的混凝土管，在炸药爆破力作用下被完全震碎，同时混凝土与钢筋被完全分离。通过这样的方式可以将废弃管道和将要保留的管道有效分离，然后利用专业工具将废弃混凝土管道运输至地面。

（2）下部区域钻孔爆破设计。混凝土管的壁厚同样为20～22cm，混凝土内部包含有直径为5mm 的冷拔钢丝，根据相关实践经验，如果采用普通的切割索，对于混凝土内部包含的冷拔钢丝很难被彻底切断。虽然可以通过加大药量的方法将其全部切断，但可能会造成较大的冲击。基于此，对于下部区域采用平行钻孔爆破方法，利用该种爆破方法能够在使用较少药量的前提下顺利实现爆破切割。

钻孔孔径大小为36～38mm，孔深度视具体情况而定，炮孔排距以及具体排数分别为15cm 和2～3 排，结合实际情况将炸药单耗设置在0.8～1kg/m3范围内。结合相关理论计算公式并考虑现场实际情况，平行孔总药量计算结果为200g。

（3）炮孔堵塞。对于平行孔按照常规方法对其实施堵塞即可，而对于垂直孔则很难对其进行完全堵塞，此时可以在炮孔上面涂抹半湿的粘土。

（4）雷管段别及连网。平行孔、垂直孔和连网分别用Ms5、Ms3 和 Ms1 段装药。

3 爆破施工方案

3.1 前期准备

在正式实施爆破切割工作前需要做好相关准备工作，主要包含以下几个方面：①为确保整个施工作业过程的便捷性，需要将井内积累的水分彻底抽干，同时将井内的垃圾清理干净；②需要将钢筋混凝土污水管道外侧包裹的混凝土、支座混凝土等通过人工方式进行拆除，可以辅助使用风镐以提升作业效率；③一般情况下利用电锤实施钻孔即可，如果发现电锤钻孔作业效率不满足要求时，可以利用轻型风钻转出5～6cm 深后，用电锤钻到理想的深度，完成钻孔工作后需要对所有的孔进行全面检查。

3.2 吊装和起爆准备

完成爆破工作后需要马上将废弃管道利用起吊工具运输至地面。因此在正式爆破之前，首先需要利用钢丝绳和各种卡具将管道固定好并兜住，这样在完成爆破工作后能够在第一时间将废弃管道运输至地面。本项目中使用的吊装工具为QY160T 型汽车吊。

按照爆破方案将对应的炸药进行安装、防护并连网，正式爆破前还需要对各个孔内的炸药情况进行仔细检查，确保无误。

3.3 切割爆破

以上准备工作全部完成后就可以清场并警戒，在规定的时间将炸药起爆，然后立即将废弃管道利用汽车吊吊至地面，整个爆破切割过程全部结束。

3.4 闸槽沉渣清理和闸门吊装

废弃管道吊走后需要马上在废弃管道的位置安装钢制水工闸门，要求闸门的高度高出当前阶段水面高度0.5m 以上，结合实际情况将4 个碰管处的闸门宽度分别设置为4m、3.2m、3.2m 和4.3m。在吊装闸门前首先需要对闸槽内部的杂物、沉渣等进行彻底清理，保证施工区域的干净整洁。彻底清洁干净后需要在4 个位置同时进行吊装施工，因此需要准备4 台40t 的吊车，在人工操作下完成整个吊装过程。

3.5 废弃管道封堵施工

首先把需要废除的管道附近所有的检查井井盖打开，将内部的污水全部抽出并向井内通风，确保安全的情况下派人修筑50cm 厚砖堵头，最后向废弃的管道内部以及闸门背后浇筑C40早强混凝土，初步统计本工程项目需要浇筑的混凝土体积为300m3。

4 结束语

针对城市污水管网进行升级改造时，新管道与原污水管道碰管时，为了降低施工过程对原污水管道造成的不良影响，通常需要采用爆破施工的方法。本文以某城市开展的污水管网升级改造项目为例，针对4 处碰管位置的切割爆破施工方案及过程进行了详细介绍与分析。对于积累城市污水管道爆破切割施工技术水平，为其他类似工程项目提供经验借鉴具有重要的实践意义。