爆破技术在排水工程中应用实例.doc

爆破技术在排水工程中应用实例 1999-5-18 0前言 70年代,在全国许多城市中,建设了一些地下人防工程,其中有一部分是与城市排水暗渠合并修建的,即上层为人防洞,下层为城市排水主干渠,简称双层暗涵。这些暗涵的特点是起点一般都设置在人口比较密集的闹市区,终点连到城市周边,设计比较坚固,安全系数较大,埋设深度都比较深,在设计上一般都以上部人防工程为主,考虑的也比较周详；下部暗渠为辅,基本上只考虑当时的排水情况,对今后随着城市的发展,污水干管如何接入双层暗涵考虑的不周,没有在双层暗涵一定距离上设置便于排水干管接入的预留井,使排水干管接入困难。每当遇到这类问题时,一般都是采用传统的施工方法进行处理,即先在排水干管与暗涵接入点的上游和下游之间修建一条导流暗渠将双层暗涵下层的水通过导流暗渠引到接入点的下游,然后在暗涵侧墙上凿洞,将排水管接入下层暗渠中。这种施工方法不仅施工难度大,而且造价高、工期长,还破坏了双层暗涵结构的整体性,也给双层暗涵的修复工作造成了极大的难度,且需要修建导流暗渠的场地条件,因此它一直是排水施工中的难题,没有更好的施工办法来解决。1992年在爱民街D1500mm排水管道与双层暗涵连接施工中,首次尝试采用“爆破法“处理这一问题取得成功。经过几年的实践证明,它确是处理这一难题的最佳施工方法。 1爱民街排水工程概况和施工面临的主要难题 爱民街排水工程是牡丹江市重点建设工程,它的建成将从根本上解决牡丹江市铁南地区排水出路不畅的问题,并为东四条路的拓宽、改造创造先决条件。该工程全长1065m,西起东四条路,东止东七条路,与东七条路双层暗涵相连。DN1500mm管采用135混凝土带型基础,钢丝网水泥砂浆抹带接口,管道全线平均挖深4.6m,最深处达5.2m；平均地下水位2.1m,最高地下水位1.8m；沿线地质情况较为复杂,局部地段流砂较为严重。 该工程面临的主要施工难题就是DN1500mm排水管与双层暗涵连接问题,其难度主要来自3个方面一是受双层暗涵结构特殊性的影响给施工带来的难度。我市双层暗涵建于70年代,为现浇毛石混凝土结构,分上下两层上层为人防工程,下层为污水干渠,我市铁南地区近三分之一的城市污水通过该渠排入下游的牡丹江,上下两层之间用钢筋混凝土盖板分隔详见图1。暗涵侧墙厚度为0.5m,混凝土标号为250。要在这样高强度的混凝土侧墙上凿洞难度是很大的。二是导流施工和双层暗涵恢复工作施工难度大。要想进行凿洞施工,必须先建导流暗渠,将双层暗涵内的污水通过导流暗渠从接入点的上游引到下游详见图2,然后进行凿洞,完成排水干管与双层暗涵的连接。之后就要进行双层暗涵的恢复。恢复的难度主要来自下层混凝土侧墙的浇筑上,因为侧墙内模板与暗渠内的污水直接接触,使侧墙混凝土浇筑在水中进行,这就增加了混凝土浇筑的难度。三是由于接入点地处东七条路与东平安街斜交路口处,不仅是交通要道,而且接入点周围都是民房,施工场地非常狭窄,不具备采用传统施工方法的场地条件,要想修建导流暗渠,必须动迁十几户民房和电力线路,不仅需要近百万元资金,而且至少需要一个月时间。通过论证,最后选择了“爆破法“,不仅节约了近百万元资金,而且工期也大大提前,仅用一天就完成了DN1500mm排水管与暗涵的连接任务,经济效益和社会效益十分显著。 图1双层暗涵横断面图 图2传统施工方法施工工艺图 2“爆破法“的工艺、技术要点和应该注意的问题 采用“爆破法“施工之前,首先要在DN1500mm管与双层暗涵之间修建一座钢筋砼矩形连接井,在连接井与双层暗涵接触的井壁上预留出3个与要爆破的3个孔洞相对应的正方形孔洞,连接井盖板暂不施工,待连接井砼强度达到设计强度的70时,就可以下到井中进行爆破前的施工了。采用“爆破法“施工的关键是如何确定炮眼的位置和装药量,使爆破后在暗渠侧墙上形成的洞口既能满足设计要求又不对双层暗涵上部结构和周围结构造成破坏。具体操作过程如下 2.1孔洞尺寸和位置的确定 孔洞尺寸应按照所接入的排水干管的尺寸和设计水量进行计算。爱民街工程排水干管尺寸为DN1500mm,双层暗涵底层污水暗渠尺寸为1.5m1.5m,因此为了不使暗渠盖板脱落和对上部结构造成破坏,决定在暗渠侧墙上爆破出3个直径相等、标高相同的洞,DN1500mm排水管通过检查井与3个洞口相连详见图3。3个洞孔的标高与接入的DN1500mm管的管内底标高相同。DN1500mm管满流时的过水断面面积为R2π0.7523.141.77m2,洞口直径为фDN√31500/√3866mm,取Ф900mm,洞口尺寸确定完后,再确定3个洞口的中心距。这个距离的选择应保证两个洞口之间混凝土侧墙有足够的宽度以承受上部结构传下来的载。在本次设计中选择洞口中心距为1.9m,即两个洞口之间混凝土侧墙宽度为1.0m如图4洞口的尺寸、标高、中心距确定好以后,就可以进行炮眼位置确定和钻孔施工了。 图3 图4 2.2炮眼位置的确定 炮眼位置确定是根据要爆破的孔洞尺寸的大小,混凝土侧墙的厚度、强度和装药量来确定。为避免爆破后出现的裂缝传给周围结构,首先用凿眼机在孔洞圆周上每隔8cm钻一圈直径为3cm的孔眼,孔眼的深度一般为砼侧墙厚度的4/5即40cm,预留10cm以免暗渠内的污水从孔眼外溢,给下一步钻孔和装药造成困难。钻孔眼的目的是使爆破后形成的洞口比较均匀,与周围结构有一个比较理想的分界面。炮眼的眼距a0.8～1.2W,式中W为最小抵抗线,m；取系数1.0,W0.5/20.25m,a0.25m;炮眼的排距b0.8～1.2W1.00.250.25m。炮眼的眼距和排距确定完以后,就可以确定炮眼的位置了如图5。 图5孔眼和炮眼布置图 钻炮孔时一定要注意相邻的内环孔眼与外环孔眼成三角形交错布置,这样爆破出的效果要比在一条半径上布设孔眼的效果要好得多。炮眼的深度一般为砼侧墙厚度的3/4,即50cm3/438cm。 2.3炸药和引爆装置的选择及药包量的确定 因起爆的介质为砼,所以选择普通硝胺炸药即可。起爆装置选用电阻相同的电雷管,其目的是使通电后各个炮眼能达到瞬间同时起爆,从而获得良好的爆破效果。 药包量的计算 由于爆破对象是砼侧墙,两侧都有临空面,因此药包量计算应按标准抛掷药包量计算公式进行。 标准抛掷药包量Q为QeqW3 式中Q--所需药包重量,kg; W--最小抵抗线,m; q--岩石单位体积炸药消耗量,kg/m3,详见表1； e--炸药换算系数,见表2。 表1标准抛掷药包的炸药单位消耗量q值 土的类别 一～二 三～四 五～六 七 八 q/kg/m 0.95 1.10 1.21.5 1.61.9 2.02.2 表2炸药换算系数e值 炸药名称 型号 e值 煤矿铵梯 1号 0.97 煤矿铵梯 2号 1.12 煤矿铵梯 3号 1.16 岩石铵梯 1号 0.80 岩石铵梯 2号 0.88 露天铵梯 1号，2号 1.00 胶质硝铵 1号，2号 0.78 硝酸铵 1.35 由于被爆介质为250毛石砼,故q值参照表1 中五～六类土的q值。表1中所列的q值,系指一个自由面的情况,如两个自由面,应乘以0.83；三个自由面乘以0.67。取q1.5kg/m3；由于是硝胺炸药e1.35,最小抵抗线W0.5/20.25m,将上述取值代入式QeqW3中,药包量Q1.351.50.830.2530.026kg26g。 2.4装药及起爆 按照计算的药量,将药和起爆雷管一同装入胶皮套中,塞药过程中一定要注意塞到孔眼底部,将电雷管引线留在孔外,然后用黄粘泥将孔眼封堵好详见图6。将药装入胶皮套中的作用是为了防止污水从孔眼渗入使炸药受潮,影响爆破效果。装药工作完成后,将电雷管引线串联后与直流电源连接,为了使爆破发生时砼碎块不飞出对行人和周围建筑造成危害,爆破前将连接井上部盖上木方、木板、草袋等物并压牢,使爆破后形成的砼碎块不飞出。为防意外爆破点周围20m内必须进行清场,行人和车辆绕行,上述工作完成后,就可以进行起爆了。 图6炮眼大样图 2.5爆破后的清理工作和应注意的问题 随着一声闷响,连接井上的覆盖物被气浪掀起10cm高,暗渠内的污水瞬间将连接井流满,水深达1.1m左右,这时再安排人下到连接井中丈量爆破后形成的3个孔洞尺寸,丈量结果3个孔洞尺寸都在850mm～900mm之间,爆破取得成功。之后将孔洞周围松动和突出的砼及渠内和连接井井底的砼碎块清理干净,就可以进行连接井井盖浇注和工程收尾工作了。 实践证明,采用该项技术处理排水干管与双层暗涵连接问题是一种快捷、有效、省时、省力、经济、安全的最佳施工技术,它与传统施工方法相比,具有以下显著优点 1不需要人工在暗涵侧墙上凿洞,改善了工人的作业环境,减轻了劳动强度,提高了生产效率。 2不需修建导流暗渠以及拆除和恢复双层暗涵,从而保护了双层暗涵结构的完整性和坚固性。 3工程造价大幅度降低,只为传统施工方法工程造价的5左右。 4工期大大提前,仅为传统施工方法工期的5左右。 5施工简单,对现场条件没有特殊要求,不影响周围环境和安全。 6施工安全可靠,不会对周围建筑和双层暗涵上部结构造成破坏。 采取该方法施工时,应注意的主要问题就是一定要请有资质等级的专业爆破队伍施工,严格遵守有关爆破安全操作规程,以确保施工质量和施工安全。