市政道路工程大型现浇混凝土雨水箱涵成槽工艺研究

郝春庆

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛066000）

1 工程概况

G324 线塘步岭至玉柴工业园公路工程为兼具高速和市政标准的市政道路工程，顺线路走向在两侧辅道位置各设置一条单孔现浇钢筋混凝土雨水箱涵，长度共计4 316m。箱涵顶板、底板和侧墙均厚300mm，内孔尺寸有1 800mm×1 500mm、1 600mm×1 600mm、1 800mm×1 800mm、4 000mm×3 500mm、3 500mm×3 000mm、2 000mm×1 800mm、3 000mm×3 000mm、2 500mm×2 200mm（宽×高）等多种形式，其中，2 500mm×2 200mm 为主要结构形式，现场里程桩号为：EK8+020～EK8+715、WK8+020～WK8+715，本文主要以此种箱涵为例进行成槽方法论述。

2 施工工艺

2.1 施工方案

雨水箱涵的基槽位置岩石顶面起伏较大，高差1.3～3.7m，岩层上部覆盖一层粉质黏土，岩石底部成面状分布、根基牢固，岩层石笋林立，溶洞率高，岩石抗压强度达到80MPa。由于岩石强度高，仅使用液压破碎锤直接破碎岩石效率极低，不仅无法满足施工进度要求，也会造成成本的极大浪费；若使用纯爆破成槽，溶洞、石笋又会极大地减弱爆破效果，且工程处于城市边缘无法采用大药量进行爆破。鉴于施工特点和不同工艺的施工效果，该工程采用小药量松动爆破加破碎锤破碎的工艺进行雨水箱涵成槽，即采用松动爆破先将岩石爆破成活动大块体，再使用液压破碎锤进行二次破碎，既满足施工进展需要，又极大节约施工成本。

2.2 施工工艺及设备选型

雨水箱涵基槽有规则形状要求，岩层爆破深度在1～3m，因此选择浅孔台阶爆破方式施工。考虑到施工效率及爆破质量，采取空压机+潜孔钻机进行机械钻孔，具体需要的施工设备有中、高风压空压机3 台、KQD8 潜孔钻机3 台、GT190 液压破碎锤2 台等。

2.3 爆破工艺参数确定

根据现场情况及地形特点，爆破孔径确定为φ42mm，采用浅孔台阶式松动微差控制爆破，其个别飞石可控范围大，空气冲击波泄露少，爆破振动小，适用于本工程。

2.3.1 浅孔台阶式松动爆破参数设计

各爆破参数设计具体为：

1）单位炸药消耗量q。浅孔爆破相对于深孔爆破需适当加大炸药单耗，本工程初步按照0.3kg/m3进行设计。在孔网参数不变的情况下，若岩石硬时取稍大单耗。

2）炮孔直径d。炮孔直径取42mm。

3）底盘抵抗线Wd。适宜抵抗线的选择可参考经验公式Wd=（0.5～0.9）Ht（Ht为阶梯高度）计算，一般取0.5Ht，同时宜≤30d【1】。

4）钻孔深度L。按照潜孔钻机钻进效率和便于挖掘机挖装、运输渣石，根据不同位置的地质情况，实际钻孔深度L依据不同岩石强度来选择。

5）炮孔间距a和炮孔排距b。炮孔间距a=（0.8～1.5）Wd，炮孔排距b=（0.8～1.2）a。

6）单孔装药量Q。单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的装药量Q=qabL。

由于浅孔爆破钻孔孔径、孔间距较小，所以布孔比较方便，采用梅花型布孔，垂直钻孔。

2.3.2 工艺试验确定

以EK8+020～EK8+120 雨水箱涵基槽爆破进行试爆，其中，岩层厚度涉及2m、3m，经过试爆，对单位炸药消耗量q、间距a、排距b取值进行微调，岩层厚度在1m 以内时调小炮孔间距、适当减少药量，可有效降低飞溅；岩层厚度在3m 及以上时增加单位炸药消耗量，由0.3kg/m3调整至0.4kg/m3，以便更好地对岩层松动、破碎。最终得到修正后的浅孔爆破计算见表1。

3 施工工艺

3.1 清表

为确保潜孔钻机进场后顺利施工，施工前对爆破区域进行表层土方清理，由于岩石区域石笋林立且标高不统一，给表层土方清理造成极大困难，施工时既要保证尽量清理多余土方，又要确保场地尽量平整。鉴于此种情况，采用推土机和挖掘机配合进行表层土方清理，确保潜孔钻机可以顺利进入施工场地进行钻孔施工。

表1 修正后的浅孔爆破参数计算表

3.2 爆破

3.2.1 现场布孔及钻孔施工

采用梅花形状布置，间距按照表1 中计算结果布设。施工前由测量人员对钻孔位置进行施放，施工人员采用竹竿扎红色布条进行孔位标识，潜孔钻机依据标识施钻，钻孔完成后在孔内放置DN40mm 塑料PVC 套管内衬，防止塌孔。一个施工段钻孔完成后采用袋装砂进行PVC 管口封堵，防止孔内进入杂物堵塞钻孔。

3.2.2 爆破器材与起爆网络

1）爆破器材的选择：炸药为二号岩石乳化炸药，雷管为电子数码雷管。

2）装药结构：为了便于操作及保证装药质量，采用连续装药结构。

3）起爆网络：每9 组为一个起爆段落，每组2 个炮孔；每组之间延迟25ms。在保证爆破效果的同时控制爆破飞石及爆破震动的影响，单组最大药量5.5kg，一次最大起爆药量49.5kg。

3.2.3 装药前的准备

装药前首先对炮眼进行检查验收，测量炮眼位置、深度符合要求后进行装药施工。

3.2.4 装药

装药严格按照表1 中计算所得药量分装。

3.2.5 堵塞

堵塞时将炮泥送入炮眼后用炮棍适当加压捣实，保证堵塞长度且中间无间隔。

3.2.6 防护

采用2 层厚8～10cm 的橡胶板编织而成的覆盖层对炮孔进行加压覆盖，防止碎石飞溅。

3.2.7 起爆及警戒

起爆站设在距爆破点＞100m 的安全地点，从炸药进场开始布置人员现场进行警戒看护，300m 警戒范围内的人员、设备在爆破前20min 全部撤离，在通往爆区的各个道口设置警戒岗，各警戒岗派2 名人员负责警戒。

3.3 开挖土方

为保证石方的二次破碎和开挖，基槽爆破后采用挖掘机对石方以上的土方进行二次清理。施工时由挖掘机清理土方，清理出的土方由槽顶的挖掘机装至自卸汽车运输到指定区域。

3.4 二次破碎石方

基槽土方清理后石方裸露，采用GT190 和GT165 型液压破碎锤配合进行直径＞50cm 石块的破碎工作。施工时操作手操作GT190 型液压破碎锤摆布石块，对＞50cm 的块石进行破碎，破碎完成一处向前推进进行下一处的施工，GT165 型液压破碎锤在GT190 型液压破碎锤的后方，对破碎的石方再次翻找处理，确保爆破的石方全部破碎至50cm 以下，以保证基槽开挖一次成型。

3.5 开挖运输弃方

基槽石方经爆破和液压破碎锤破碎后采用挖掘机进行开挖、装车。由于基槽深度大，开挖时采用2 台挖掘机接力的方式施工，在基槽深度一半位置设立操作平台，基槽内的挖掘机开挖的石方放置到操作平台上，再由另一台挖掘机倒运块石至基槽顶部，基槽顶部配备1 台挖掘机装车，通过接力开挖及装车设备的配合，保证基槽开挖的施工效率和施工效果。

3.6 基槽验收

清理完成后，对基槽进行断面尺寸及底标高的验收工作，对于基槽宽度、标高不足部分，及时采用液压破碎锤进行破碎修正【2】，验收合格后进行下道工序施工。

4 施工效果

4.1 功效分析

本文所介绍段落长度1 390m，基槽开挖共计用时35d，其中施工准备3d，正式施工时间32d，开挖石方量27 221m3，则石方开挖施工总效率为778m3/d，施工效率高，满足工期要求。

现场采用3 台潜孔钻机，每天可钻孔段落长度45m。箱涵基槽开挖顶面按照4 排孔布设，炮孔排距1.5m，间距1.2m，每天工作10h，1 台潜孔钻机可施工45m÷3 台÷1.2m×4 孔÷10h=5孔/h，岩层厚度按照3m 计算，每台潜孔钻机在平面中平均施工效率为5 孔/h×3m/孔=15m/h。

4.2 爆破效果及成槽质量

经施工验证，雨水箱涵基槽岩石爆破效果较好，浅孔爆破既能对岩石产生松动效果，又能对大块岩石进行“肢解”，分裂成块径在1～2m 的块石便于进行二次破碎。

经过液压破碎锤二次破碎及修整后的雨水箱涵基槽，线形较好，基槽深度、轮廓均能满足设计要求，表观质量良好。

5 结语

综上所述，本文通过总结G324 线塘步岭至玉柴工业园公路工程中雨水箱涵施工成槽工艺，很好地解决了在复杂的岩石地基中大方量基槽开挖的难题，在实际施工中取得了较好的效果，对类似的工程有较大的借鉴意义。