深孔水压爆破钻进施工工艺

　　1、前言

　　桩基础是桥梁基础的一种常见形式，也是比较普遍采用的一种形式。桩主要分为摩擦桩和承力桩，对于承力桩来说一般需要坐落于完整的基岩面上并且嵌入完整岩层一定深度。承力桩的施工方法主要有以下几种：挖孔、旋转钻机成孔、冲击钻机成孔、旋挖钻机成孔等几种方法。但对于岩石硬度超过1000Kpa的岩层来讲，采用冲击成孔时，一方面日进尺往往较慢，有的一天仅进尺十几公分，甚至几公分，另一方面钻头磨损严重，一天的大部分时间花费在钻头补焊、修整上，这样一来，工程进度就无法保证。

　　我单位在京沪高速铁路跨济枣高速公路特大桥工程中，部分桩基嵌入1500Kpa的长度最长达到37米，采用冲击成孔时效率极低，桩长52米的桩基施工3个月仍没有成孔，严重制约了施工进度。实践证明在硬岩地区施工长桩采用本工艺进行施工可以大大提高了桩基成孔进度，经济，实用，且不会对周围岩层造成破坏，对于其他类似工程施工具有一定的借鉴意义。

　　2、工程概况

　　跨济枣高速特大桥是京沪高速铁路(三标段)跨越济枣高速公路的一座立交桥。桥梁全长2303.67米，下部除40#、42#墩外其它全部采用桩基础，除悬灌梁外其他墩台身采用流线型桥墩、一字形桥台，梁体形式为51—32m+10—24m+1-25.5m+(32+48+32)m+2(40+56+40)m梁结构。

　　本桥位于岩溶中等发育地段，溶洞主要发育于奥陶系中统石灰岩、泥质灰岩、角砾状泥灰岩中，桩基设计全部采用承力桩，溶洞发育大多呈串珠状，故为保证桩基坐落于完整岩层面上，桩长一般较长。其中68#墩部分桩长达54.5米，70#墩部分桩长达52米。由于要穿越溶洞区，所以桩嵌入1500Kpa的岩层最长达37米。(68#墩地质情况详见下图)

　　68#、70#墩从4月底开始施工，开始时采用普通冲击钻孔进行施工，但由于岩石较硬，持续了三个月仍没有成桩，后采用深孔水压爆破钻进进行施工，平均日进尺可以保持在1~2米，大大提高了钻孔进度。

　　3、深孔水压爆破钻进原理

　　深孔水压爆破钻进的原理是：首先采用地质钻机在需要爆破的桩位中心钻一小孔作为爆破孔，根据岩性软硬程度采取分段装药，然后将钻孔中注满水，利用水的不可压缩性使炸药爆炸产生的高温高压气团充分传递到被炸围岩上，用于对需要钻进的岩层进行预先破碎，然后采用冲击钻机对破碎后的岩石进行钻孔达到成孔的目的。

　　在爆破过程中采用分层装药松动控制爆破技术，使岩石松动而不飞散。同时通过对装药量的控制，可以保证不对桩位以外的围岩造成破坏。

　　4、爆破准备

　　4.1乳化炸药

　　也就是防水炸药，此种炸药爆速可达4000～5200m/s,殉爆距离为7～12cm，抗水性良好，可在水中连续浸泡96h而不失效，并且具有机械钝感特性，虽经冲击也不起爆。

　　4.2电雷管

　　此种雷管使用方便，价格低廉，且不受各种杂电干扰。

　　4.3、装药量计算

　　装药量一般根据施工经验和岩性软硬确定，一般硬度为800Kpa的每层控制在3卷炸药，硬度超过800Kpa的每层控制在4卷炸药左右。

　　装药量也可按照松动～粉碎爆破公式：

　　Q=0.33～0.45KW3(Kg)计算

　　K：岩石坚固系数取：1.5～2.0;

　　W：最小抵抗线取(0.5～2.0m)。

　　4、深孔水压爆破钻进施工工艺

　　4.1测量定位

　　首先进行测量，定出桩位的中心，以保证地质钻机在桩位中心进行钻孔，防止由于爆破未在桩位中心造成爆破时桩位周边岩性松动效果不同，岩性软硬不一形成偏孔。

　　4.2地质钻孔

　　桩基定位后，采用地质钻机在桩基的中心钻一直径110mm的孔做为爆破孔，钻孔深度根据需要爆破处理的岩层厚度确定，一般钻至距桩底0.5～1m左右，这是为了保证桩底承力层不受爆破作用的影响，绝对不得出现超钻以防破坏承力层。

　　在钻进过程中需要注意务必保持地质钻杆的垂直度，不得出现倾斜，特别是对于较长桩，如地质钻杆出现偏斜过大，也会造成爆破后冲击钻的偏孔现象。

　　4.3 清孔

　　地质钻孔到位后，在装药前应进行清孔，防止钻渣沉积在孔底过厚造成装药不到位影响桩下部岩石的爆破效果。

　　4.4 装药

　　装药是深孔水压爆破钻进中至关重要的一步，采取分层装药，特别是分层装药的间距和每层装药量一定要根据岩性的软硬程度进行确定。(装药形式如右图)

　　施工中药包与药包之间距离一般控制在1m左右，土石分界线以下0.5m为第一个药包，然后间隔1m左右为第二个药包，按照同样的间距一直布置到深孔最底部。药包绑扎在细钢筋上(钢筋直径6~10mm)，钢筋长度以达到孔底为准。炸药一般采用乳化炸药，如采取其他炸药如2#岩石应做好防水处理。

　　起爆方式一般采用电起爆，每个药包安装一个电雷管，所有电雷管串联起来，使所有药包同时起爆。也可采用导火索起爆，但采用较少。

　　4.5深孔注水

　　把绑扎好药包的钢筋(即钢筋上有药包、导爆索或电雷管)，顺孔放入孔中，然后往孔中灌水，直到把孔灌满。如果孔穿过贯通溶洞或其他原因造成漏水，可不停地往里灌，与此同时起爆。

　　4.6起爆

　　起爆前使用测雷管的专用电桥测雷管与线路导通与否，然后人员撤离到安全距离以外进行起爆。

　　4.7钻进

　　爆破结束后，在确保没有瞎炮的情况下采用冲击钻机进行常规的钻进成孔作业，这里就不再赘述。

　　5、结束语

　　深孔水压爆破钻进施工，操作简单，使用方便，在桩基的施工中，我单位成功的运用了这一工艺，解决了高硬度长桩的施工成孔难题，达到了节约生产成本，使施工进度和综合效益大幅度提高的目的。以上介绍的仅是嵌岩桩的成孔方法，对于探头石、断桩砼爆破处理等同样行之有效，“药”到病除。

　　【参考文献】

　　水压爆破施工安全技术在城市地下工程开挖施工中的应用

　　深孔水压爆破技术的探讨 山西建筑

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文章名称： 深孔水压爆破钻进施工工艺

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