灌注桩爆破成孔工艺的应用

1、嵌岩灌注桩爆破成孔工艺应用中交第三航务工程局宁波分公司 徐少东 俞舜摘 要：本文通过工程实例，论述了采用爆破成孔方式进行嵌岩灌注桩施工过程中，采用的技术措施和安全措施，同时指出其存在的风险性、适用环境及优缺点等。关键词：灌注桩 爆破成孔 人工挖孔 安全措施1 工程概况1.1 工程位置及施工环境温岭市龙门港土建工程位于温岭市松门镇，地理位置东经1213945，北纬282446。工程包括进港道路（包括桥梁1座）、陆域堆场、航道疏浚、水工码头4大块内容。桥梁工程位于进港道路路口，长100m，宽13m，为预应力空心板简支结构，桥面标高+15.9m，2#、3#排架位置原始地面标高+1.7m，桥梁净高14

2、.2m，桩基采用嵌岩灌注桩，直径1.2m，共计12根。考虑到结构稳定，设计要求桩基嵌入中风化凝灰岩至少8m且桩基入土深度应大于12m。深达8m的中风化岩层嵌岩深度给灌注桩施工带来了较大的困难。图1：温岭市龙门港工程桥梁断面图1.2 水文及地质工程处于海水环境，海水平均潮高+2.7m，、排架受潮水影响，、排架标高在高潮水以上，不受超潮水影响。工程覆盖层薄，中分化凝灰岩强度较大致密坚硬不易击碎，岩层无渗水。2 施工方案的选取在工程施工中项目部先采用冲击钻进行、排架灌注桩冲击成孔，然而当冲击锤进入中风化层后，平均每天进尺仅20cm，且冲锤受损非常严重。根据现场进展情况，一般进尺1m左右就要对冲锤进行

3、一次较大的维修，且修好的冲锤经常出现掉角、中间破损等情况，大部分时间用于修锤焊锤，进度很慢。考虑到工程进度要求，项目部召集相关工程技术人员对施工方案进行优化讨论，根据、排架灌注桩顶标高在高潮水位以上不受潮水影响且岩层无渗水等实际情况，提出采用爆破成孔、人工挖孔的施工工艺以进行工程施工，以加快工程工期。但由于嵌岩灌注桩采用爆破成孔、人工挖孔的工艺在我公司没有先例，无相关的施工经验借鉴，为此，本工程采用爆破成孔的施工工艺存在一定的难度。3 爆破成孔3.1 钢护筒沉放护筒采用厚6mm的钢板制作，内径140cm。埋设护筒时，护筒中心轴线对正测定的桩位中心，其偏差不得大于20mm，并应严格保持护筒的垂直

4、。同时对每个孔台面的标高、孔位进行测量复核，经监理工程师核对无误后作为标高控制点，以控制孔底标高、钢筋笼顶标高、桩顶标高。护筒固定在正确位置后，埋入至稳定土层，并用粘土分层回填夯实，以起到紧固护筒和底口止水的作用并防止护筒偏斜或移位现象发生。3.2 钻孔3.2.1 炮眼深度在钻孔施工前，先人工挖至强风化岩层，而后进行爆破成孔。根据相关资料及现场实际情况显示，一般炮眼深度H按取孔桩直径D的0.60.8倍。即H=（0.60.8）D本工程灌注桩直径D=120cm，故炮眼深度H按100cm控制。为保证更好的爆破效果，其中掏槽眼应比周边眼加深1020cm。3.2.2 孔位布置炮孔间距a=（0.20.3）

5、H式中：图2 孔位布置图H-炮眼深度（cm）；图2 孔位布置图故间距a=2030cm。在桩基一个断面上通常按掏槽眼5个（其中正中间设置1个,四周设置4个），四周掏槽眼距桩中心30cm，周边眼12个布置。其中掏槽眼按照锥形布置，倾角5，周边眼多用垂直眼，距掏槽眼20cm，距孔桩护壁10cm均匀分布。如图1所示。3.3 装药量计算为达到好的爆破效果，使爆破能量可以向桩中心释放，防止将桩壁炸坏产生扩孔，最中间的掏槽眼不放置炸药，作为爆破临空面使用。单孔装药量按照下式进行选取：Q=（0.4+0.6n3）qW3式中：Q-单个炮眼装药量，kg；n-爆破作用系数，爆破以松动岩石为主要目的，n取0.75；q-

6、单位炸药消耗量，kg/m3，参照下表进行取值；W-最小抵抗线，m，根据计算掏槽眼最小抵抗线0.22m，周边眼最小抵抗线0.2m。 陆上钻孔爆破单位炸药消耗量（kg/m3） 表3.4-1岩石类别与岩石分级炮孔软岩石中等硬度岩石坚硬岩石57891013微差爆破各炮孔0.210.470.390.530.440.58注：表中单位炸药消耗量为2号岩石硝铵炸药综合单位消耗量的平均值，采用其他炸药应换算，换算系数可按表3.4-2确定；岩石类别与岩石分级可按表3.4-3确定。 炸药量换算系数 表3.4-2炸药名称型号换算系数炸药名称型号换算系数岩石硝铵1号0.91胶质炸药普通62%0.842号1.00耐冻62

7、%0.842号抗水1.00普通40%0.89露天硝铵1号1.07耐冻40%0.892号1.28普通35%0.94水胶炸药SHJ-K0.91乳化炸药CLH0.971.08 岩石类别与岩石分级 表3.4-3岩石类别岩石分级岩 石 种 类硬度系数（f）软岩石5褐煤、软煤、硬岩石、不紧的砾石、不坚实的页石1.52.06凝灰岩、软石灰岩、无烟煤、中等硬度的页岩、泥灰岩2.04.07砾岩、黏土质砂岩、坚硬泥质页岩、泥灰岩4.06.0中等硬度岩石8砾装花岗岩、泥灰质石灰岩、黏土质砂岩、云母、砂质页岩、硬石膏6.08.09风化花岗岩、片麻岩、正长岩、蛇纹岩、石灰岩、砾岩、砂岩、菱铁、镁矿、砂质石灰岩的页岩8.

8、010.0坚硬岩石10白云岩、坚实石灰岩、大理石、密实砂岩、坚硬砂质页岩10.012.011粗粒花岗岩、特坚白云岩、蛇纹岩、坚实砂岩、粗粒正长岩12.014.012风化安山岩、玄武岩、片麻岩、特坚石灰岩、粗面岩14.016.013中粒花岗岩、坚实片麻岩、辉绿岩、坚实粗面岩、中粒正长岩16.018.03.4 装药及引爆人工挖孔桩施工一般都存在岩层裂隙水及护壁下滴的渗水，因此需选用防水性能好的炸药，另外为了保证成孔护壁在爆破中的稳定，需选用爆炸威力适中的炸药，根据要求我们选择了2号岩石乳化炸药，其抗水性能好，威力适中，且易于切割，适用于直径4.5cm的小炮眼装药。为取得好的爆破效果，需采用延期雷管

9、进行微差爆破，周边眼比掏槽眼滞后0.1s。3.5 爆破安全措施3.5.1 桩口防护爆破产生飞石从桩口冲出容易发生事故，爆破开始前应做好桩口覆盖工作，临爆前用钢筋网覆盖。为防止气体冲击波将钢筋网掀起，在钢筋网上需设置23包袋装砂进行加固。3.5.2 瞎炮处理在孔桩爆破完成后，专业的检查人员应下到工作面检查“瞎炮”情况，及时按照爆破规程规定进行处理。在处理“瞎炮”过程中需安排专业人员进行处理，禁止非专业人员私下处理。3.5.3 爆破器材管理爆破器材属于危险物品，应按有关规定进行严格管理：(1)严格实行爆破器材的领用、发放、使用及回收制度。(2)现场爆破器材应该分门别类，分别用木箱盛装，专人上锁保管

10、，严禁混装。使用、运输时应轻拿轻放，严禁碰撞。雷管在连母线前应短接，避免接触带电体。4 人工挖孔及安全控制措施4.1 护壁在强风化以上区域设置钢套筒，防止碎石坍落。在钢护桶与中分层接口处，由于山体岩层倾斜，钢护桶无法再向下埋深，将会有部分强风化岩石露出，造成安全隐患。该部分采用砂浆护壁进行防护，并进行适当养护，在未达到许可强度前不能进行爆破施工，以防脱落。在中风化层下需及时清理表面松动碎石，防止掉落发生危险。4.2 孔口通风在炸药爆破之后产生的炮烟均为有毒有害气体，必须进行机械性强制通风排烟，施工现场可利用鼓风机在井口进行压入式通风排烟，或采用空压机风管在井底通风排烟。通风排烟的时间以清除工作

11、面炮烟为准，送风排烟的时间不少于30分钟。在挖井至4m以下时，人工清掘时应用鼓风机向孔底通风（必要时送氧气），然后方能下井作业。4.3 安全注意事项每天施工前应随时注意检查卷扬机、支腿、钢丝绳、挂钩（保险钩）、提桶超高限位装置等，应对孔壁状况进行检查，发现问题及时采取措施。挖孔人员上下孔井，必须使用安全爬梯；井下需要工具，应该用提升设备递送，禁止向井内抛掷。井孔上、下应有可靠的通话联络，如对讲机等。挖孔桩作业人员下班休息时，必须盖好孔口，夜间禁止挖孔作业，井下操作人员连续工作时间，不宜超过4h，应及时轮换。现场施工人员必须佩带安全帽、安全带，安全带接绳由孔上人员负责随作业而加长，井下有人操作时

12、，井上配合作业人员必须坚守岗位，不得擅离职守。5 结果检查5.1 根据设计要求对桥梁嵌岩灌注桩进行100%小应变检测，经检测，采用爆破成孔、人工挖孔工艺完成的嵌岩灌注桩均为类桩，满足设计要求。5.2 采用爆破成孔施工工艺大大加快了现场嵌岩灌注桩的施工进度。按传统的冲击成孔工艺，本工程平均每天进尺仅20cm，且不算维修冲锤所用的时间，因此，8m长嵌岩桩至少需要40天才能成孔。采用爆破成孔工艺，一般每根桩一天可以进尺1m左右，而且还可以多根桩同时进行施工，大大加快了进度，现场6根桩采用爆破成孔工艺，总共用了仅20天时间，而另外6根嵌岩桩总共用了3台冲击钻机，准备了5个冲击锤，共花了近3个月时间。5

13、.3 采用爆破成孔工艺费用与冲击成孔相比，成本较省。本工程冲击成孔约2200元/m，而采用爆破成孔成本仅1500元/m，因此爆破成孔施工成本不比冲击成孔成本高。6 结束语采用爆破成孔虽然可以加快施工进度，节约工程成本。但该施工方法涉及爆破炸药审批且伴随一定危险性，施工现场安全管理风险较大，对水文、地质条件要求较高，一般适用于坚硬的岩层。若存在软弱土层、流沙层等，挖孔易受潮水影响，施工时要慎重选择不可轻易采用，以免适得其反。参考资料1刘殿中.工程爆破实用手册M.冶金工业出版社,1999.2梁启雄.爆破成孔技术在人工挖孔桩中的应用J.茂名学院学报,2008.(1):17-19.3JTS204-20

14、08水运工程爆破技术规范M.人民交通出版社,2008.附录资料：不需要的可以自行删除设备大修规程1、目的消除设备存在的缺陷，保证生产设备恢复原有性能，有效延长设备的寿命、减小设备故障率、提高生产效益，减轻设备维修量。2、适用范围厂区主要生产设备3、职责 3.1设备经理（主管）根据生产情况，以及通过设备维修数据分析设备情况，制定设备大修计划，并且购置设备大修配件。3.2事务助理根据要大修的设备，编制设备大修记录单、设备大修验收记录单。3.3大修班班长根据要大修的设备，拟定大修计划，列出大修配件名单交设备主管，准备大修所有器具，做好大修安全防护措施。3.4操作人员极力配合大修人员的工作，顺利开展大

15、修。4、工作规程4.1大修准备工作4.1.1设备主管根据生产情况、设备情况提前一周制定大修计划，并落实到大修班和生产部门。4.1.2设备事物助理根据大修设备，编制设备大修记录单给大修班、大修验收记录单给设备主管。4.1.3大修班班长根据要大修的设备查阅资料，拟定大修安排计划，列大修配件清单交设备主管，落实大修人员，准备设备大修所需器具，做好大修安全防护措施。4.1.4设备主管购置设备大修所需配件，在大修前配齐。4.1.5操作人员在设备大修前，做好设备清洁卫生，清理设备场地，挪开生产加工物品，提前停止设备，进入待修状态。4.2设备大修实施 4.2.1大修班班长组织指导大修工作，大修班根据大修要求

16、严格对设备进行大修。 4.2.2填写设备大修单，记录在大修中更换的配件。 4.2.3设备主管在大修结束后，对大修设备进行验收，记录设备运行是否正常，运行参数是否合格，验收合格后投入运行。4.2.4设备事务助理在设备验收合格后，对大修记录、验收记录进行存档，并完善ERP平台数据记录。4.3设备大修规范4.2.1设备大修的周期为2年进行一次。4.2.2设备大修是以大修班为主、操作人员为辅，对设备有效的大修。 4.2.3根据设备秩序要求，结构要求，对设备全部或部分解体，把拆卸配件归类标记、存放。 4.2.4严格检查设备机械结构部分和配件，清理结构污垢，清洗机械配件，更换润滑油，更换老化配件。 4.2

17、.5检查设备气动、油压系统，清理气管、油管，清洗油箱、阀芯等，更换沉淀老化液压油。 4.2.6检查电气部分，更换老化线路、电器元件，更新设备配置，紧固各接线端子；检验电气设备绝缘、阻值等参数，更换检修参数不合格的电气设备；对配电箱、配电柜等进行清洁吹灰。 4.2.7没有允许，严禁改动设备原有结构，根据设备结构还原装配设备。4.2.8完成大修后，要清洁大修场所，保持设备环境的清洁卫生，对更换的配件统一规范放置。相关文件和记录 5.1设备大修单 5.2设备大修验收单附件: 设备维修及故障处理流程图1设备维修流程设备操作人员发现故障填设备保修单注明设备型号（序号）设备操作人员发现故障填设备保修单注明

18、设备型号（序号）、简述故障情况，生产班（组）长签字报机修班特殊情况可直接电话报修事后及时补写报修单机修班（组）长及时（15分钟内）安排检修或机修工接报修单直接检修维修机修人员主导，严格按照设备检修规程、安全操作、准确判断故障、按时保质完成，设备操作人员配合辅助设备配件在机修班库房或公司配件库领取（中夜班联系库房管理员）检修技术难点（问题）及时询问班（组）长和老员工，特殊辅助机具及时联系车间主任及班组长支援重大问题及时联系设备部经理（主管）直至向公司分管领导汇报一般情况当班必须检修完毕，如特殊情况必须与下班交接（故障情况、检修进度等）做好记录检修完毕操作人员进行试车验收，填写维修情况、维修时间（

19、报修单）设备部主管（专项助理）每周收集统计报修单，考评机修工检修时间及设备维修时间，周会通报设备部经理（主管）每月根据设备维修时间统计，分析（改进）设备维修状况、设备运行状况及操作与维修人员综合素质，形成月度总结上报公司2设备事故处理流程设备操作人员、车间主任、班组长或相关发现人员上报设备操作人员、车间主任、班组长或相关发现人员上报设备部、机修班维修人员或安全巡检人员提出设备部经理（主管）主导召集设备事故分析会，设备操作人员、所属车间主任班组长、机修班（组）长、相关维修人员参加，生产部、安环部有关人员列席（如发生人生伤害事故由安环部主导）由设备操作人员、车间主任、班组长或相关发现人员阐述事故经

20、过，维修人员叙述维修经过、损坏情况及原因分析，设备部经理（主管）作出事故结论，编制事故报告（含处理意见）事故按照三不放过原则处理落实（事故原因分析不清、责任不落实、无改进整改不放过）事故发生班组（车间）对相关责任人责任进行分解落实，并在班组召开分析会总结经验教训，进行预防整改，杜绝事故人力资源部及财务部根据事故报告对相关责任人进行扣款及绩效处罚设备大修单设备名称: 大修序号:规格型号制造厂家制造编号制造时间本厂编号大修时间使用部门安装地点主要附属设备序号名称规格型号单位数量制造厂制造号备注12345易 损 配 件12345大 修 记 录序号大修项目大修概述效果备注12345678910 制表人

21、： 大修人： 审核人：设备维修记录单 位： 年 月 日设备编号设备名称规格型号开工时间竣工时间修理工时修理内容更换部件及消耗材料部件及材料名称数量单价（元）总价（元）合计验收情况遗留问题修理单位：检验员：使用单位验收人：设备部门： （公章）经办人：设备到货验收及移交记录设备名称型 号规 格 外形尺寸生产厂合 同 号出厂日期出厂编号重量公斤资产编号主 要 附 机 、随 机 附 件 及 工 具张技 术 资 料张序号名 称规格及型号应供量实收量名 称份份备 注说 明 书合 格精度检验单另件图册工具清单备件清单验收及移交记事：设备原值装备管理部门验收日期使用单位设备管理部门领用日期设备台账设备名称型号制造厂家供应厂家出厂编号出厂日期购买日期本厂编号维保人备注设备闲置（报废）设备台账序号设备名称本厂编号规格型号生产厂家数量单位闲置（报废）原因存放地点备注设备维修联络（派工）单报修单位编号： 维修单位编号：报修单位报修人报修时间上联 白色 报修单位存档上联 白色 报修单位存档维修单位维修人维修时间报修设备信息（规格型号及位号、编号）：报修设备故障描述：设备维修描述： 报修单位负责人