水下钻孔爆破（共8篇）
水下钻孔爆破 篇1
摘要：结合某桥梁深水基础的工程特点, 制定了精细化水下钻孔爆破施工方案, 从爆破设计参数、实时监测和现场管理等方面, 阐述了水下钻孔爆破施工技术要点, 实现了对临近既有高速公路行车、铁路运营及航道内船舶通行“0”干扰的目标。
关键词：桥梁,深水基础,水下爆破,施工技术
1 工程概述
依托工程是新建湘江特大桥, 该桥梁位于长沙市区西北14 km的湘江西岸月亮岛, 距离既有线的右侧17.5 m~28.5 m不等, 横跨湘江。主桥结构为悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥, 跨径布置 (63.65+8×96+61.5) m, 跨越湘江主河道, 下部为35号墩~45号墩。40号墩~42号墩之间两孔为通航航道。根据桥址处的地质图勘察, 38号~42号桥墩处覆盖层浅, 钢管桩打入艰难, 基础施工难度大, 根据研究分析, 应用水下钻孔爆破法可以有效开展。
目前, 国内外对于嵌入岩石的低桩承台施工, 需用水下爆破法进行基岩的开挖, 而后采用钢围堰进行承台的施工。大部分水下爆破区域周围无任何建构物[1];本工程的水下爆破区域毗邻既有铁路、高速公路桥, 爆破施工要确保营业线行车安全及湘江主河道内船舶的正常通航;其施工难度大、安全风险高, 因此需要制定详细爆破施工技术和方法。
2 总体施工方案策划
通过对桥址施工条件调研, 拟采用水下钻孔爆破方法, 钻机采用YQ100A型潜孔钻。钻孔爆破所涉及的主要内容是:钻孔方法、炸药保管及运输、炸药放置方法和起爆。
1) 钻孔方法。采用100型潜孔冲击钻, 施工方法如下:首先, 将钻孔平台进行精确定位, 并收紧绞锚机上的钢丝, 以保证平台不会发生移动;其次, 采用直径110 mm套管通过液压系统压至岩层表面, 并套管下钻头, 通过冲击作用打碎岩石;最后, 将高压水泵连接到主钻杆, 将孔内的石渣排出形成钻孔。
2) 炸药放置方法。根据地质情况分析, 确定本项目的炸药使用为:70 mm孔径, 长400 mm, 重1.6 kg的乳胶炸药。首先, 根据单孔用药量用套管将炸药送到钻孔内, 并用泥浆封堵;其次, 将导线从套管底部拿出并与其他部分进行连接。这样, 炸药放置就不会受到水位和水流影响。
3) 起爆。起爆前需要检查电雷管, 用2H-1型专用欧姆表;然后, 制造起爆药并放入钻孔内用导爆管连接;最后, 将导爆管和电雷管连接处放置在泡沫浮球上, 并用电雷管引爆。
4) 清渣。爆破结束后, 采用抓斗或挖机进行清渣, 清渣顺序为从南向北方向逐步推进, 用装渣船配合运到环保部门指定地点倾倒。
3 爆破施工技术及要点
爆破施工通过设计精确的爆破参数, 并采用跟踪监测和现场管理技术, 保证爆破工作的顺利开展和实施。
3.1 爆破参数设计
爆破基岩以中、微风化石为主, 基坑进入岩层深约1.5~5.0。开挖工程总量约12 800 m3, 其中需爆破方量约4 000 m3。根据当地的施工条件和工期的要求, 具体的爆破参数确定如下:
爆破顺序为:从南向北方向逐步推进, 即从远距离开始爆破, 逐步推向近距离桥墩位置。
花岗岩层平均开挖深度3 m~4 m, 根据现场环境情况只能采取水下分层爆破, 根据桥墩位置进行调整, 布孔形式采用“矩形”布孔。
水下爆破的方法需要应用分段延期微差起爆技术, 采用一次起爆多次爆炸技术, 这里面需要控制好最大段装药量, 以降低爆炸所引起的地震波和水中冲击波对既有高速公路行车、铁路大桥及运营的影响。
爆破技术参数:孔径D=100 mm;最小抵抗线W=0.6H=1.60 m;外径:a=1.3 m;排距:b=1.5 m;单孔装药量:Q=Qo·a·b·H, 其中, Ho=1.0 m;Qo为水下单位耗药量, 根据经验确定, 花岗岩一般为1.3 kg/m3~2 kg/m3, 本工程岩基为全风化花岗岩, 取1.3 kg/m3, 通过计算:Q=1.3×1.3×1.5×1.0=2.5 kg。
堵塞长度:为了满足爆破效果, 一般堵塞长度不小于最小抵抗线0.6倍, L=0.6W=0.96 m。由于本项目是进行水下爆破, 依照《爆破安全规程》堵塞长度取0.5 m。
为了爆破安全, 需要对爆破可能产生的水中冲击安全距离、飞石距离、振动安全允许距离等进行计算明确。
3.2 水下爆破施工的跟踪监测
为了安全掌握水下爆破水工的实时过程和影响, 需要建立监测系统[2], 保障施工安全。
1) 监测方法。
爆破中心和监测物距离以及炸药用量都是很关键的因素。根据石长铁路湘江特大桥桥墩基岩水下爆破的周边环境, 重点监测爆破开挖区域附近2个~3个桥墩 (原石长铁路) , 最近距离约12 m。结合已有的爆破地震监测经验, 考虑到震动信号的幅值范围和频率范围, 水下钻孔爆破选用成都中科测控有限公司TC-3850型振动测试仪和检波器 (传感器) 。过程中需进行爆破震动观测, 主要监测垂直向爆破震动和水平向爆破震动;每个测点同时布置垂直向传感器和水平向震动传感器。现场记录完毕后, 振动测试仪保存数据, 通过电脑连接通信, 采用专用软件处理, 并输出所需数据。
具体的测试系统:速度传感器→TC-3850型振动测试仪→台式电脑或笔记本电脑→打印机。
整个监测系统进行了多频率的系统标定, 以检查监测仪器的性能和误差。由于铁路大桥暂无震动安全标准, 同时行业标准相关资料中也无法确认震动安全标准。
2) 监测结果。
根据水下钻孔爆破设计方案, 最近距离为12 m的爆破区域最大单段药量为2.5 kg, 最远距离为40 m的爆破区域最大单段药量为15.0 kg, 并参照国家标准GB 6722—2003爆破安全规程 (2003.09.12发布, 2004.05.01实施) 中有关规定及取值和类似工程, 取K=150, α=1.55, 经计算各监测区城震动值如下:最近距离:5.1 cm/s;最远距离:2.0 cm/s。
3.3 水下爆破管理技术
1) 炸药的保管及押运。
炸药的保管和押运极为重要, 应该委托本地有资质的单位押运保管, 并签订相关协议和责任状, 保障爆破用药的安全性。
应该如实记录爆破工作中具体的爆物类型、发放数量、发放人员等信息。规定:所领取的爆炸物量不能超过当班用量, 完成工作后所剩余爆炸物应该退回。
如果爆炸工作完成或者不再需要使用民用爆炸品时, 需要将剩余的爆炸品如数归还登记, 也可以上报所在地区的县级人民政府公安机关, 进行监督和销毁。
2) 施工现场管理。
凡是接触到爆破器材的所有人员, 包含包药员、下药员、押运员、安全员、库房保管员和爆破员, 都应该明确爆炸器材的使用危害性, 需要参加安全教育和培训, 并经过严格审查后才能上岗。
3) 爆破警戒。
为了使爆破工作的安全威胁降至最低, 需要设定警戒。警戒范围为距离爆破地点100 m。在爆破前需要将相关人员、车辆和船只等疏散到安全区域, 并在爆破过程中封锁所有的通道, 在四周设定警戒。具体警戒方法如下:
a.在爆破开展前张贴告示, 通知所有过往行人、车辆、船只等爆破工作的开展时间, 并明确该工作的危险性, 服从爆破人员管理方法。
b.在引爆前约半个小时, 疏散警戒范围内的所有行人、车辆和船只到安全区域, 工作区域只有爆破工作人员。
c.在引爆前还需要在水流的上下游约100 m处警戒, 防止小船、小艇靠近。
d.引爆前各个警戒人员需要配备对讲机, 在完成上述所有准备工作后, 向引爆人员发信号, 才能进行引爆。
e.爆破工作完成后, 发第三次警报, 撤除警戒, 恢复正常秩序。
4 结语
在确保营业线行车安全及湘江主河道内船舶的正常通航情况下, 针对本工程38号~42号墩基础的特点提出了水下精细爆破施工的思路, 顺利推动了水下基础的快速施工。相关结论如下:
1) 爆破区域紧邻石长铁路湘江大桥, 最近距离12 m, 结合以上特点, 本工程水下爆破施工引入精细爆破的理论, 并制定了相应的施工措施。
2) 由于铁路大桥暂无震动安全标准, 爆破区域紧邻石长铁路湘江大桥, 本节提出水下爆破施工时的安全评价方法, 即监测列车通行的大桥的震动和爆破震动, 通过对比大小, 参照类似构筑物震动安全标准, 指导爆破施工。
3) 根据多年的爆破地震监测经验、水下钻孔爆破方案的爆破参数和地形地质条件, 考虑到震动信号的幅值范围和频率范围, 选用成都中科测控有限公司TC-3850型振动测试仪和检波器 (传感器) 对爆破开挖区域附近2个~3个桥墩进行了监测, 即控制水下钻孔爆破质点震动速度, 实现了对既有高速公路行车、铁路运营及航道内船舶通行“0”干扰的目标。
参考文献
[1]李杰.水下爆破对邻近铁路桥梁震害的防护与监测[J].铁道建筑, 2004 (7) :8-11.
[2]黄略, 侯永莉.水下爆破振动监测及应用[J].科技创新导报, 2009 (7) :102-103.
水下钻孔爆破 篇2
乙方：
乙方将 钻孔工程施工委托甲方进行。双方根据《中华人民共和国经济合同法》等有关规定，本着平等、自愿、公开、诚信的原则，签订如下协议：
一、工程地址、内容、承包方式、合同价、付款方式
1、工程承包范围：露天开采爆破的钻孔。
2、工程承包内容：甲方负责布孔、钻孔等工作。
3、承包方式：乙方负责勘察指定爆破作业场地，孔网设计，提供水、电等必要实施，其它如钻孔的机械设备，技术人员，燃油费等均由甲方负责。
4、合同价：直径∮90规格钻孔，包干价18元/米，以工程量实际发生量为结算依据含税结算。(每米壹拾捌元整)
5、付款方式：工程款预计为 元。每次钻孔后由乙方派人进行验收，合格后双方签字予以确认，月底累计按合同价计算进行结算。
二、合同期限
1、合同期限从 月 日起至20 月 日止。
2、在施工过程中如遇到下列情况工期延误则甲方不负担任何责任。
(1)业主认可的工期延误;
(2)乙方原因造成的工期延误。
3、甲方每天根据乙方施工进度安排，向乙方提出合理的施工进度和第二天的施工计划，并按计划进行施工。
三、甲乙双方责任
(一)甲方的主要职责
1、甲方不得将工程转包或承包给他人，否则乙方有权无条件终止本合同，并由甲方承担由此造成的全部经济损失。
2、甲方在接到乙方要求其进场的书面通知后，按时组织人员进场，且必须保持人员情绪稳定，保证按期、按质、按量完成乙方安排的生产任务，服从乙方的统筹安排，统一调动。
3、必须服从乙方的统一管理，自担风险、自负盈亏，确保本协议工程施工的质量、工期和安全等要求。且甲方在钻孔过程发生的安全责任事故、质量事故及工伤事故由甲方自行负责，乙方不负担任何责任。
(二)乙方的主要职责
1、乙方在甲方进场后组织甲方人员进行入场教育，并进行监督检查。
2、乙方负责甲方在入场后进行技术交底和安全交底，向甲方明确施工技术、质量、安全、节约、工期、文理施工等要求。
3、负责对甲方的工作过程和结果实施监督检查，在甲方工程质量、工期、文明施工不能满足工程施工所需时，乙方有权命令
甲方限期整改直到满足要求为止。
四、本合同一式两份，甲乙双方各执一份，双方答案后生效。
五、本合同未尽事宜可签订补充协议并具有相等的法律效力。
甲方(公章)：_________ 乙方(公章)：_________
法定代表人(签字)：_________ 法定代表人(签字)：_________
_________年____月____日 _________年____月____日
水下隧道爆破施工优化 篇3
爆破前预测爆破可能造成的岩体损伤范围, 一般根据质点峰值振动速度衰减规律, 结合引起岩体损伤的质点峰值振动速度临界值判据计算获得。可以通过数值方法或解析公式计算质点峰值振动速度。数值计算能够综合考虑炸药特性、岩体特性、装药结构和炮孔布置, 有效地模拟爆破地震波传播规律。
1 安全判据
1.1 允许速度选定标准
1) 宏观调查。
国外众多学者通过对大量岩石损伤状况的调查结果, 根据质点峰值振动速度衰减规律, 结合引起岩体损伤的质点峰值振动速度临界值, 提出了爆破损伤质点峰值振动速度判据, 并在国内外得到普遍使用 (见表1) 。
2) 《爆破安全规程》规定。
根据我国《爆破安全规程》的安全标准, 对于交通隧道其允许速度为15 cm/s, 考虑上部水库的存在, 可适当地加强设防, 即在此基础上可适当降低允许速度值。
3) 根据极限拉应变计算。
爆破震动对围岩的影响主要体现在:削弱岩石的力学性能, 岩石的强度和弹性模量降低;在围岩内产生裂纹或使原生裂纹扩展, 从而影响围岩的稳定性和渗透率。
1.2 最小覆盖层厚度的确定
为了降低钻爆法修建水下隧道施工过程中的风险, 减少辅助施工工程的费用, 一般要求隧道位于岩石地层中且洞顶具有一定的岩石保护层厚度, 该厚度与岩体强度、破碎程度及隧道开挖跨度有关。最小岩石覆盖厚度是影响水下隧道造价和安全的最重要的设计参数之一。一般情况下, 确定水下隧道顶板最小厚度时, 应该从三方面综合考虑:围岩稳定性 (风险的控制) 、隧道长度 (造价的控制) 和隧道涌水量的大小 (运营费用的控制) 。为了防范较大风险的发生, 将建设风险控制在一个可以接受的范围内, 必须要对围岩稳定及支护结构的稳定进行投入。因此隧道最小顶板厚度的优化实际上是一个使整个隧道投资最小化的优化决策问题。选择最小岩石覆盖厚度通常采用以下两种途径和方法:工程类比分析和围岩稳定性分析 (数值分析) 。
2 现场监测
现场监测应本着两个原则:1) 在数值模拟中, 利用实测数据为所建模型中的荷载等参数提供校核依据, 其中采集这类数据时, 测点布置参照图1中的1号测点;2) 利用实测数据进行拟合回归得出本爆破场地的爆破震动衰减规律, 进而预测水库底部质点的震动强度, 数据收集时测点布置参照图1中的2号测点。
3 数值模拟
利用ANSYS LS-DYNA对隧道整个爆破过程进行模拟, 实时观察整个爆破过程中隧道围岩及衬砌的应力应变变化情况。在进行数值模拟的过程中, 利用掌子面后15 m～20 m内测点的监测数据, 对掌子面处的爆炸荷载进行校核, 在确保荷载准确的前提下, 对水库底部质点振动及荷载分布情况做重点分析。
实验表明, 对 Ⅳ级围岩断面, 隧道覆盖岩层中速度峰值、加速度峰值在拱顶约12 m范围内衰减比较明显, 其他范围趋于稳定, 可以不考虑爆破震动引起的动力响应;对于Ⅴ级围岩断面, 隧道覆盖岩层中速度峰值、加速度峰值在拱顶约18 m范围内衰减比较明显, 其他范围趋于稳定, 可不考虑爆破震动引起的动力响应。由于场地的复杂性, 所以不能直接引用以上的结论, 需要利用数值模拟方法来确定该场地的合理衰减范围, 以便在确定岩石极限应变[ε]时明确是否考虑动力响应的问题。
4 针对水下隧道的减震措施
1) 隧道微振控制爆破设计。在弱风化和微风化岩层中需要进行钻眼爆破, 由于是在水底进行施工, 必须尽量减少对围岩的扰动, 严格控制用药量, 为此将采取微振控制爆破技术, 并尽量采用台阶法、光面爆破开挖。2) 炸药选型。理论和实践证明, 低威力、低爆速的炸药可以有效降低爆破震动效应, 因为炸药爆速对爆破质点振动速度有直接影响, 爆速越高, 爆破产生的振动越大, 对于周边眼采用小直径低爆速的光爆炸药。3) 非电微差起爆网络设计。爆破震动与同段起爆的炸药量密切相关, 采用非电微差起爆技术, 不但控制单段雷管的起爆药量, 又能有效地控制每段雷管间的起爆时间, 使爆破地震波形不叠加。这样既能保证岩体破碎达到理想爆破效果, 又能消除爆破震动的有害效应。网络起爆采用孔内微差的方式, 选用1 ms～20 ms非电毫秒, 雷管段差控制在50 ms～80 ms。4) 掏槽形式。隧道爆破的掏槽眼是爆破成败的关键, 也是产生最大振动速度的部位, 大量实践和研究表明采用楔形掏槽能有效减少爆破震动, 为此, 隧道掏槽设计均采用楔形掏槽形式。5) 钻爆施工要求。所有装药的炮眼均堵塞炮泥, 周边眼的堵塞长度不小于20 cm, 确保连线无漏连现象, 另外, 为减少粉尘的扩散, 在炮眼堵塞时, 装入水袋。6) 改变装药结构。在钻眼爆破中采用小直径的不耦合装药, 大爆破中采用空室条形药包且装药尽量分散, 在药孔布置时尽量保证各排药包中心连线要平行于隧道壁。不耦合作用是利用药包和孔壁之间存在的空隙, 以降低炸药爆炸后, 爆轰产物作用在孔壁的初始压力, 使孔壁不压缩破坏, 由于岩石抗拉强度远小于其抗压强度, 所以爆破后产生的冲击波张拉应力, 仍然可以使炮孔周围产生径向裂缝 (其强度减弱) 。
5 参数优化
5.1 最大装药量优化
结合现场实测爆破震动数据, 利用最小二乘法思想, 对《爆破安全规程》中的萨道夫斯基公式进行回归拟合, 得出爆破场地的爆破震动衰减规律, 表达式如下:
令v=[v], 利用式 (2) 反算装药量, 得出Qmax。
按正常的起爆顺序, 一般掏槽孔优先起爆以便为其他装药孔的成功爆炸提供可靠的自由面;同时, 由于掏槽孔没有足够的爆破临空面, 其爆破地震强度比辅助眼、周边眼等炮孔爆破时都要大。所以在确定Qmax的情况下, 应对掏槽孔的装药方式及掏槽形式进行严格的设计。
5.2 最大进尺优化
结合以上算法, 在求得最大安全药量的前提下, 可对最大掘进尺度进行优化设计, 其依托表达式如下:
其中, lmax表示炮孔的最大深度, m;Qmax为单个爆破循环的总用药量, kg;q为单位炸药消耗量, 与岩石性质有关;η为炮眼利用率, 一般取0.85～0.9;S为开挖断面面积, m2。
5.3 炮孔布置优化
根据确定的岩石损伤范围, 可事先确定最后一排主爆孔离设计轮廓面的最小距离 (预留保护层的厚度) , 指导需要严格控制振动速度的预留保护层的爆破开挖, 以控制岩体的损伤范围。
实践证明[5]:增大孔底距、减小抵抗线, 可以使应力降低区处在固体介质之外的介质中, 炸药的爆炸能主要用于破碎岩石, 从而有利于减小大块的产生, 并降低爆破地震效应。所以在底眼布置中可适当的增大孔底距, 同时减小抵抗线, 即增大炮孔密集系数, 使炸药尽可能的分散装填。
5.4 微差时间优化
根据干扰降震理论[6], 当延时间隔Δt= (2n-1) T/2 (n为炸药段数;T为震波周期) 时, 各部分药包爆炸效应会出现干涉相减;当延时间隔Δt=nT时, 各部分药包爆炸效应会出现叠加。所以在确定微差时间时尽量寻求最佳的延时间隔, 确保爆破震动效应最小。
6 结语
对于水下隧道其设计理念首先是防止任何坍塌, 并遵循“预报先行、加强支护、控制变形、优化工序、快速封闭”的原则, 严格控制周边围岩的渗透水量、减小开挖对围岩的扰动、控制隧道周边围岩及开挖工作面围岩的变形、初期支护及时封闭、二次衬砌紧跟开挖面施作等, 因此从衬砌结构的计算到支护参数的确定, 从超前预支护的设置到施工方法等的选择, 均环环相扣, 每一步都十分重要。所以在施工优化时, 应综合考虑, 统筹思考各个施工工艺, 力求最小的经济开支下取得最理想的效果。
摘要：结合水下隧道掘进爆破施工特点, 从防灾减灾角度出发, 对爆破施工优化进行了探讨, 从安全判据的选取, 最小覆盖层厚度的确定, 现场监测, 数值模拟等方面进行了分析, 最终实现了爆破参数的优化, 并得出了水下隧道的减震措施。
关键词：水下隧道,爆破施工,覆盖层厚度,减震措施
参考文献
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[4]戴俊.岩石动力学特性与爆破理论[M].北京:冶金工业出版社, 2002.
[5]李夕兵, 凌同华, 张义平.爆破震动信号分析理论与技术[M].北京:科学出版社, 2009.
水下钻孔炸礁工程施工控制 篇4
关键词：水下钻孔炸礁,施工,控制
1 水下钻孔炸礁工程特点
水下钻孔炸礁主要指利用炸礁船 (又称钻孔爆破船) 对水下礁石进行水下钻探爆破。炸礁船有普通式和自升式两种。自升式炸礁船的四角有液压支柱, 工作时将支柱下至水底后把船顶升出水面一定高度, 以避开急流和波浪的影响, 保持船舶的稳定。炸礁船上有钻机和轨道, 钻机在轨道上移动以对准钻孔位置。钻孔方法视河床底质而定, 在有覆盖层或为破碎的礁石时, 一般采用双套管钻进方法, 即先下外套管至覆盖层顶以保护钻孔, 再把带钻头的内套管钻至覆盖层底, 然后用钻具钻孔至要求深度。钻完一孔后立即将钻孔冲洗干净并用堵眼管塞住, 防止泥砂进入孔内。全部的孔钻完后, 先拔起堵眼管, 冲洗钻孔, 再把在船上预制好的炸药筒逐个送入孔内, 钻孔顶部留40~60cm用砂堵塞, 然后拔起内、外套管, 从套管底端取出导线, 把各孔导线联成爆破网路并与主导线连接, 船舶撤离危险区后通电起爆。这种爆破方法适用范围广, 爆破效果较好, 但受水深和流速的限制。
众所周知, 水下钻孔炸礁工程, 由于其施工时, 现场水面以下间隔一水层而无法直观岩石表面纹理、溶岩缝等构造情况和爆破效果, 水域中急流、横流、漩流的不良流态以及岩面的淤泥、沙砾的覆盖等工况, 从而导致水下钻孔炸礁开挖工程的难度更显突出。本文以湘潭寒鸡港水下钻孔炸礁工程为例, 对水下钻孔炸礁施工控制谈一些体会。
2 水下钻孔炸礁工程施工控制
2.1 炮孔装药量参数的选定
炸药的爆破, 是一种高速的化学反应现象, 其爆速一般民用炸药可达3500~5000m/s, 并伴随着产生空气冲击波、水冲击波和地震波等主要应力。这些应力对爆点附近的人畜、船舶和建筑物的安全造成威胁与破坏的可能, 必须引起足够的重视。
炸药在介质 (岩石) 内爆破时, 主要的特性有二, 其一是炸药在钻孔的岩石内爆炸时产生高温、高压、高速的爆力向爆点最小抵抗线的方向抛射出去的特性, 这个特性是用药量计算和定向爆破的主要理论依据;其二是炸药在岩石内部爆破后, 由内至外而产生压缩粉碎圈、抛掷破碎圈、松动破坏圈和龟裂震动圈等。这是炮孔用药量、炮孔的间距、排距计算的理论依据。
自20世纪70年代, 我国从国外引进潜孔钻机应用于水下钻孔炸礁以来, 由于潜孔钻机的冲击器 (冲击锤和钻头联体) 始终都置于岩石表面和岩石内部, 冲击能量的损失很小而冲击钻孔效果很高。因此, 水下钻孔爆破已成为航道水下炸礁工程最主要和最高效的一种施工方法。
《水运工程技术规范》中, 对炮孔的装药量的计算公式为:
首排炮孔装药量Q=0.9ba H。
后排炮孔装药量Q=q0ba H。
上式中:
Q———炮孔装药量 (kg) ;
a———炮孔间距 (m) ;
b———炮孔排距 (m) ;
H0———设计开挖岩层厚度, 包括计算超深值的厚度 (m) :
q0———水下炸礁单位炸药消耗量 (kg, m3) , 系经验值, 可参见《水运工程技术规范》表2.3.2选用。
上述炮孔装药量的计算式, 主要是以炮孔爆破后包括计算超深的破碎石方量与石方单位炸药消耗量以及经验系数的乘积来确定, 计算式结构简单明了, 但要使炮孔装药量符合实际情况, 不出现因炮孔装药量的原因而产生爆区残留石丁、石埂、爆后石方粗度过大而影响开挖清碴工效或石方过碎而过大加大炸药消耗成本, 必须正确选定如下几个有关参数。
2.1.1 炮孔装长度L0的参数
《规范》中, 水下钻孔孔底标高, 同排孔底应同一高程, 装药长度应为孔深的2/3~4/5, 软岩取较小值, 硬岩取较大值, 这里关键的问题是, 所计算的炮孔装药量是否满足装药长度为炮孔深度的2/3~4/5的参数要求, 在水下炸礁的施工实践中, 往往由于炮孔直径过小或线装炸药直径与炮孔直径比值小于0.801~2时, 炮孔装药长度往往大于炮孔的深度的2/3~4/5的要求, 即炮孔装药后, 炮孔已没有足够的堵塞长度的空间, 甚至炮孔的深度无法装下所计算的装药量。出现这种炮孔装药长度过大的情况时, 便往往出现爆区残留石丁、石埂等爆破不完全的现象, 要改变和克服上述问题, 主要是适当加大炮孔直径或改过炮孔装药药卷包装质量, 适当减少药卷外加扎竹厚度, 或采用硬塑管作药卷包装, 以有效增加药包的直径的措施, 使用药包的直径≥炮孔直径0.8参数的要求。
2.1.2 炮孔超钻深度h的参数
炮孔超钻深是指除设计开挖岩石厚度, 包括计算超深值 (陆上钻孔0.2m, 水下钻孔0.4m) 的厚度以下的超钻深度值, 是根据炮孔直径、间距、排距以及炮孔装药量的经验系数而形成设计爆破漏斗尺寸而确定。《规范》的超钻深度值h为1.0~1.5m的参数选取, 这一参数既有理论依据, 也含经验因素, 但在施工实践中, 当出现炮孔装药长度L。值大于炮孔直径2/3~4/5的参数时, 一般爆破效果欠佳, 为解决这一矛盾, 曾有企图再增加超钻深度至2.0~2.2的, 甚至超钻深度达3~4m, 从而使炮孔装药盲目增大超钻深度的措施, 实践证明, 不但底层岩石过于粉碎, 而面层岩石块过大而导致开挖清碴困难, 甚至往往需二次爆破又导致水下炸礁的单位炸药消耗量与工程造价的大幅增加。
2.1.3 水下炸礁单位炸药消耗量及炮孔间距、排距等参数的调整
由于水下岩石的硬度、层理、纹理、溶岩的裂隙、水深等地质、地形复杂因素, 因此水下炸礁工程获得高效益的最可靠、最根本措施是:在大面积爆破开挖施工前或施工初期, 经小面积 (100~600m2) 石层钻孔爆破和开挖清碴试验, 及时检验爆破后的实际效果, 如出现爆后石碴粗度过大, 机挖清碴工效不高, 残留石丁、石埂等爆破不完全, 爆后石碴过于粉碎, 单位炸药消耗量过大的不良情况时, 根据实际情况适当调整炮孔的间距、排距、超钻深度和单位炸药消耗等参数, 直至达到爆后效益良好为止。
2.2 钻孔定位
⑴在设计的航道进行水下炸礁工程, 准确布置每个炮孔位置, 是防止漏炸或重炸的基本措施。根据经验, 最好用1/100~1/300比例的航道地形图和全站仪进行定位布置钻孔, 不宜使用水平仪或直接用皮尺丈量的距离法定位布置, 以确保炮孔的位置与设计位置偏差值≤0.2m的规范要求。如炮孔的实际位置为溶沟等不良地质而无法钻孔时, 也应在计划钻孔位置附近适当位置钻孔。
⑵当钻船进入施工场地锚定以后, 外套管靠自重下沉到水底钻孔位置的覆盖层上, 并用船舷固定盘和下甲板的固定环将其套住。把内套管插入外套管中并固定在上甲板的固定圈处。然后, 钻具靠自动调节的双套管的导向, 准确地通过覆盖层钻进岩石中。随着潮汐的涨落, 固定在船上的内套管可在外套管中伸缩自动适应水位的变化, 使钻孔作业避免潮汐、流态、波浪以及流沙淤孔等的影响。
2.3 装药
⑴一轮钻孔作业全部完成停机, 钻工退离, 爆破员带药包上船, 并按编号在导管内吊送药包, 静止好复核吊索剩余长度, 检查药包是否到底, 如发现偏差过大, 应重新检测, 确认无误后, 才能将吊索绳头并浮标放人套管内。
⑵一轮炮孔全部对号投入药包, 由爆破员发出指令后, 钻工重新就位提拔出导管。
⑶钻工将全部导管拔出后, 指挥员发出封船信号、巡逻艇出动警戒, 爆破员待爆破网路连接完毕后随作业船退避, 泊于指定安全水域。
2.4 起爆
⑴作业船泊好停机, 爆破指挥员与警戒艇通话, 巡视行船动态, 船道安全即发出预备信号。
⑵预备信号发出五分钟内爆破员应接好终端引爆装置, 指挥员再次与警戒艇对话, 通知起爆。
⑶爆破员接好引爆装置, 即报告指挥员准备完毕;
⑷指挥员用三声长哨音, 指令爆破员起爆, 当第三声发出后, 爆破员按动引爆装置起爆。
⑸起爆后, 监炮员向指挥员报告监测情况, 如无发现瞎炮则向指挥员发出解除警戒信号, 解除封航。
3 提高水下炸礁实际效果的几项技术措施
3.1 尽可能减少爆破次数的措施
在大面积钻孔爆破工程中, 每次钻孔爆破后的边界岩石爆破的裂缝, 均有不同程度影响下次正常钻孔效率与清渣效率。如某码头两个各数十平方米的墩台基石钻孔爆破中, 由于每次钻孔1~2炮孔进行小面积多次分层爆破的不当措施而导致钻孔、开挖效率极低, 工期与造价比计划高出2倍以上。因此, 加大装炮与接线爆破的措施, 尽可能减少爆破次数的大面积爆破, 是提高工效的有效措施。
3.2 提高大面积爆破准爆率的措施
⑴为防止引爆雷管的定量及线路联结方面的问题, 而引起炮孔包的瞎炮出现, 放炮前除严格做好引爆雷管及输电导线定量检查外, 实践证明, 每个炮孔的药包间隔装入至少两个引爆的导爆管, 是提高水下炸礁准爆率的有效措施之一.
⑵每次较大面积和多炮孔的爆破前, 必须做爆破网路设计, 网路设计中, 所使用炮孔引爆雷管和导线材料, 线路联结方法以至药包的防水性能等。必须进行爆破模拟试验, 以及时优化网路设计。目前在多炮孔的网络引爆时, 一般为使用多发塑料导爆管并联后分组用8#电雷管或击发起爆, 由于多发塑料导爆管并联后等于电雷管绑扎引爆的可靠性难于确实全部准爆, 为提高准爆率, 可增加电雷管的数量或附加小药包做引爆外, 重要的爆破网路最为直接采用导爆索等与多组炮孔并联或串联进行击发引爆的措施。
⑶在流态复杂的爆破区的水面上, 把爆破网线置于若干浮标的水面上, 以方便网络联接、检查, 防止急流造成导线断开而拒爆。
⑷使用微差爆破技术的措施, 炮孔装药用毫秒延期的微差爆破技术, 除了尽可能减少最大一段 (发) 的齐爆炸药量, 以有效降低地震波与水冲击对周边附近建筑物和船舶的安全威胁的作用外, 而且在每次多孔较大面积, 进行微差延期爆破时, 每个炮孔的爆破产生的地震波错开而减少地震应力的叠加, 有利于岩石的破碎与提高机械清碴效率。
4 结束语
钻孔灌注桩水下砼灌注研究 篇5
(1) 砼原材料。
细骨料宜选用中粗砂;粗骨料优先选用卵石, 其含泥量应小于2%, 以确保砼和易性、流动性, 防止堵管现象。
(2) 混凝土的初凝时间。
砼初凝时间应大于桩的砼灌注时间, 一般砼初凝时间仅3-5小时, 只能满足浅孔小桩径灌注要求, 深桩灌注时间约为5-7小时。因此用于钻孔灌注桩的水下砼应掺加外加剂, 使砼的初凝时间大于8小时, 所掺加的外加剂不仅要具有缓凝作用, 还应具有减水、改善和易性及节省水泥等材料作用。
(3) 坍落度控制。
在实际施工中坍落度控制在200-220mm较好, 这样的砼具有良好流动性。在钻孔灌注桩水下砼灌注中发生堵管等问题往往砼的坍落度、初凝时间等性能指标有关, 所以必须严把砼质量关。除了控制好砼质量外, 在水下砼的灌注过程中还要注意其他方面的控制。
2水下砼的灌注
2.1灌注前的准备
(1) 孔内泥浆性能指标的控制:砼灌注前应调控好泥浆性能指标, 根据施工经验泥浆比重控制为1.10-1.25、含砂率小于等于8%、粘度小于等于28s。因为泥浆比重过小, 泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用, 如果泥浆的比重过大、过稠会降低泥浆流动性, 增加浇注砼的阻力, 使的置换砼产生困难, 从而影响成桩的质量。 (2) 灌浆导管的选择:灌浆导管的选择应根据桩孔的深度、钢筋笼的设计直径及导管的活动范围等因素来综合考虑, 选择合适导管直径。一般大直径导管可以缩短砼灌注时间。导管每节长度可视工艺要求、桩深来确定, 一般为0.5m、1.0m、2.0m, 底管长度不小于4m。导管之间的连接采用高强螺栓, 在使用前应试拼装、试压, 试水压力为0.6-1.0MPa, 使用时将导管内壁杂物清除, 并检验防水胶垫是否完好、有无老化现象, 对导管进行量长度、编号, 确保导管连接可靠、使用有序、易于装卸及良好的密封性。 (3) 设置隔水栓塞:隔水栓塞的选择直接影响砼的初期灌注。所选用的隔水栓直径应与导管内径相配, 同时具有良好的隔水性能, 保证顺利排出。隔水栓塞一般有预制砼圆柱塞、球胆及橡胶栓塞, 球胆栓塞采用篮球或排球胆。
2.2初期灌注
导管底端距孔底高度可根据桩径大小、隔水栓塞大小加以确定, 一般控制在30-50cm, 桩径小时取大值。漏斗内砼的初灌注量必须满足初灌时导管底部一次性埋入砼中1.0-1.5m。初灌量过小会造成脱管现象、底管口砼离析, 造成断桩等事故, 影响成桩质量。开始灌注时尽量准备足够的砼, 砼下降产生的巨大冲击力可将孔底泥浆泛起, 从而带动孔底沉渣返出, 减少桩底沉渣厚度, 提高桩的承载力。因为根据岩土有关理论说明:孔底的沉渣厚度少许的减少, 则桩承载力将大幅度的增加。在灌首批砼之前先在料斗内放入0.1-0.3m3与砼标号的水泥砂浆, 然后再放入砼, 水泥砂浆起润滑导管作用。在首批砼顺利下滑至孔底后, 立即检测导管内外的砼高度, 检查导管是否埋入砼中, 合格后应继续向漏斗加入砼, 转入中期灌注, 要确保砼灌注的连续作业, 使砼和泥浆一直保持流动状态。
2.3中期灌注
在中期灌注过程中, 应匀速向漏斗内灌注砼, 若突然灌注大量的砼, 导管内空气将不能立即排出, 会导致堵管。在灌注时需适当提升串动导管, 串动导管时严禁碰撞钢筋笼, 以防钢筋笼有上浮或下沉。串动导管作用:有利于后续砼的灌注。因为砼在导管内停留时间长, 骨料滞留在导管中, 使砼与管壁摩擦阻力增强, 其流动性将变差, 易造成上部砼下落困难, 从而发生堵管;有利于提高砼密实度, 保证成桩质量。串动导管可将砼挤入桩周围孔壁中, 起到提高桩侧阻力的作用, 另外也加大了砼与钢筋笼的握裹力。
在灌注中若发生堵管, 在埋管深度不大时, 可采用适当增加导管的上下串动高度及速度, 使管内砼受力排出。如无效, 可用大锤锤击导管或用钢管插入管内上下串动, 仍无效应提出导管做事故处理, 并做好记录备案。
在灌注过程中要及时拆卸导管。因为若导管埋深过大, 将导致已灌注砼流动性降低, 导管外砼对导管内砼的负压力增高, 灌注超压力降低, 使砼在导管内不易下落, 若埋管过浅易造成断桩。据实际经验导管插入砼面深度以5.0-6.0m为宜, 导管串动幅度以1.0m左右为宜。
2.4后期灌注
在灌注砼的后期, 由于导管内砼柱高度减少, 超压力降低, 而导管外泥浆的稠度、比重却增大, 容易出现砼上升困难, 因为砼必须以大大超过泥浆的反作用压力才能将孔内的泥浆挤压出孔口, 在实际施工时, 可采取在孔内加水稀释泥浆或人工扒拨部分沉淀物等方法, 使砼灌注顺利。要控制好最后一次砼灌注量, 避免浪费砼材料。砼超灌高度应符合设计要求, 确保凿除浮浆后桩顶砼达到设计强度, 实际施工可制作简易打捞工具捞取砼样以控制好砼超过高度, 为防止桩顶空心, 在灌注结束后, 导管拔出砼之前应串动导管, 幅度不超过50cm, 并且导管提升速度要慢。
摘要：对影响钻孔灌注桩水下砼灌注中的砼的性能指标、泥浆性能指标、导管及隔水塞等问题进行了探讨, 并根据实际施工经验提出砼、泥浆的合适控制指标, 总结了对灌注前的准备、初期灌注、中期灌注、后期灌注的合理有效的控制措施, 以确保水下砼灌注的质量。
关键词：钻孔灌注桩,水下砼灌注,水下砼性能指标
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范 (JGJ94-94) [M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.
水下钻孔爆破 篇6
某特大桥的10号墩采用双壁钢围堰施工,墩基础位于主航道河床斜坡上,墩位处河床基岩裸露,为灰色变质砂岩。局部低洼处有砂、小卵石、碎石或块石覆盖。经实测,双壁钢围堰基础施工范围内河床面标高最高为27.6 m,最低处为22.9 m,坡度为23.5%。按设计要求,钢围堰刃脚要安置在23.55 m标高处,因此,必须进行水下钻孔爆破,最大爆破高度为4.5 m。
2 水下钻孔施工
2.1 钻孔平台搭设
利用两只木船组成船组,在两船间用小钢轨搭设一固定钻机平台。钻机采用ZY-100型地质钻机,钻孔直径为91 mm。钻孔平台锚碇系统由6个重180 kg的四齿锚组成。
2.2 钻孔范围的确定
根据施工要求,以墩基础中心为圆心,布孔范围为半径10 m的圆平面。根据实测的河床面标高,确定钻孔范围为墩中心靠南岸方向以及北岸方向半圆下游的一部分,其余部分因河床面标高达到设计要求不需进行钻孔爆破,孔底标高定为23.2 m,即比钢围堰刃脚标高要超钻0.3 m,钻孔深度为1 m～4.5 m,钻孔平面布置如图1所示。
2.3 钻孔施工
1)孔位的确定:根据河床断面实测资料,计算好各钻孔点坐标,在岸上某一控制点用全站仪对各钻孔点进行放样定位,为确保孔位的精确,在定好孔位后,要对其从不同的测点进行复核,在孔位确认无误后,才能进行钻孔作业。钻完一孔后,再用同样的方法将钻孔平台移至下一孔位处进行钻孔。2)钻孔施工:孔眼位置定好后,由潜水员下水将钻孔位置处碎石或孤石处理完毕后才能开孔。钻孔时先采用直径130 mm的钻头开孔,待钻进深度约为0.5 m后改用直径91 mm的钻头钻孔,此时直径为130 mm的钻杆就当套管使用。3)孔眼的保护:为防止孔眼被砂和碎石淤塞,当孔钻好后立刻由潜水员下水用堵孔器将孔眼堵住。4)孔位的检查及清孔:待所有孔眼钻好后,在铁驳船的一侧搭设一个悬臂工作平台,由潜水员下水找孔,用高压风冲孔,待孔内杂物冲清干净后,再用40的长黑铁管插入孔内,这样一方面可以避免孔再度被堵塞,另一方面黑铁管露出水面后可以直观地检查水底孔位的实际位置。所有孔位清理检查完毕后,应立即进行装药施工。
3 水下爆破设计与施工
3.1 爆破方案选择
为减少爆破地震动对岸上民房及相邻桥墩基础的影响,拟采用多排微差控制爆破。先进行第6排(中间1排)拉底开槽,再进行分排按次序爆破,分排爆破顺序为7,8,9,10,11,5,4,3,2,1。排差50 ms,炸药采用乳胶炸药。起爆器材采用非电毫秒雷管,网路连接采用簇联方式,起爆方式采用火雷管引爆。为确保爆破成功,每个起爆体内装有两个毫秒雷管。
3.2 孔网参数
根据实际情况,最小抵抗线应比在陆地上钻孔浅眼爆破要减少15%左右,取抵抗线W=1.4 m。孔距a=1.5 m,排距b=1.2 m,呈梅花形布置。钻孔深度H=1 m～4.5 m,超钻深度Δh=0.3 H=0.3 m～1.35 m。
3.3 药量计算
1)单位药量:该基础河床为变质细砂岩,风化轻微。炸药单位药量可按下式计算:
根据岩石硬度系数,查表可得水下垂直爆破时q1=1.5 kg/m3;q2=0.01 H0,H0为水深,m;q3=0.02h3,h3为覆盖层厚度,m;q4=0.03 H,H为孔深,m。
由上式可求得单位药量q=1.6 kg/m3～1.8 kg/m3。
2)单孔药量计算:单孔的药量可由以下公式计算:Q=α·q·a·b·H。其中,α为乳胶炸药换算系数,取0.87;q,a,b,H分别为单位药量、孔距、排距及孔深。
3.4 爆破安全计算
1)爆破地震安全距离。根据文献[6]可知爆破点与被保护建筑物的安全距离R由下式计算:
其中,Q为一次起爆药量,kg,微差起爆取最大一段的装药量;V为爆破地震安全速度,cm/s;K,α分别为与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数,根据实际情况,取V=2 cm/s,K=300,α=1.8。由上式计算可得R=80.79 m,而现场河堤及河堤上建筑物距爆破点的最小距离大于200 m,因此爆破不会对周边建筑物造成危害。
2)飞石的影响。由于水深达10 m左右,大于6 m,根据规范规定,无需考虑飞石的影响。
3)水中冲击波安全距离。钻孔爆破水中冲击波对建筑物影响远小于地震波,爆破点到河堤及堤上建筑距离较远,因此无需考虑此项影响;而爆破对水中人员、船舶的安全距离,在爆破施工时严格执行相关规范要求。
3.5 爆破施工
1)搭设装药平台,潜水员在水下装药将带来诸多不利因素,如装药时间过长,容易混段、漏装和破坏起爆网路等,故采用水上装药方案。为便于水上装药作业,另用一艘70 t的铁驳船搭设一悬臂平台,与清孔用的平台连接成一体,形成水上装药平台。2)水上装药作业,由潜水员下水作业,在炮孔内插入内径为80,外径为90的聚氯乙烯硬塑料管,管口须露出水面。由工作人员在装药平台上直接从塑料管往炮孔内装药,墩位处水深达10 m左右,由于水具有不可压缩性,可以考虑采用水作为封孔材料,形成水封。3)副网路的搭设,为避免水流及水中漂流物造成塑料导爆管受拉力而影响引爆,在爆破区选择3个孔眼,呈三角形分布,在孔内插入40的黑铁管,管口高出水面约1 m,用粗尼龙绳将3根黑铁管连成一整体,组成水面副网路。再将各炮孔引出的塑料导爆器连接其上,由尼龙绳承受拉力。4)将各炮孔引出的导爆管严格按段位分组后与接力雷管固定在水面副网路上再连接至岸上总起爆点。
4 结语
10号墩于2009年8月20日上旬开始钻孔,于9月16日下午顺利引爆,历时36 d,共钻孔106个,总深度357.1 m,总装药量728 kg。爆破产生的地震波、水中及空气中冲击波、飞石均控制在设计要求内,对周边建筑物及人员未造成任何破坏,达到了预期的安全目标,岩石破碎均匀、块度小,无需进行二次爆破。爆破未留埂坎,基床断面尺寸及底面标高均符合设计要求,完全满足钢围堰沉放及封底混凝土施工要求,取得良好的爆破效果。
为顺利完成水下爆破作业,爆破施工前,要根据爆破处的地形、地质条件,综合各方面的要求进行爆破设计,确保设计技术上可行,安全可靠,经济合理,并严格按照爆破设计进行施工;水下钻孔时,由于水、风浪等多方面的影响,尽量选用高效率的钻孔机械,且要求钻孔孔位准确,以保证爆破质量。
摘要：通过对某大桥双壁钢围堰基础水下爆破施工的详细介绍,阐明了水下爆破中的炮孔设计、装药计算、起爆网路设计等关键工序,并详细介绍了水下爆破施工工艺,有效地克服了围堰下沉施工的技术难题,为类似工程提供了有意义的借鉴和指导。
关键词：桥梁工程,双壁钢围堰,水下爆破,施工
参考文献
[1]张志呈.爆破基础理论与设计施工技术[M].重庆:重庆大学出版社,1994.
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钻孔桩的水下混凝土施工 篇7
在施工中, 主要有以下设备、技术条件和操作要求。
1 储料槽、串筒、漏斗, 需有足够的强度和容量
混凝土的初始存量应保证首批混凝土灌入后, 使导管埋深尺寸不小于1.0 m为宜储料槽下挂串筒, 在串筒顶部留有送料洞口, 并装有启闭伐门。当开启伐门时, 储料筒内的混凝土既可流入导管, 并进入与导管顶部连接的漏斗内, 漏斗一般为0.8~1.5 m3的容量, 颈口处安放球塞, 球塞由木块分组嵌钉而成, 外包裹塑料布, 为了避免砍球灌注时可能发生的塞卡, 也可以做为木栓状的球型塞。在漏斗内盛满混凝土时, 便可压住球塞 (以防球塞悬浮) 。漏斗起着接送由料槽串筒而下的混凝土进入导管内, 以免散失管外。同时, 在浇灌中, 漏斗储备一定量的混凝土, 对起拔管道和混凝土的下落也起着施压的作用, 并保持了浇灌中的连续施工。
2 在储料的同时, 对导管、漏斗应进行认
真的清理、检查、容量计算和导管密闭 (承压) 试验, 然后下导管并安装漏斗, 安装球塞
一般情况下, 通过理论计算和现场实测, 导管底距孔基底面的距离比导管内径大10 cm左右, 以使球塞顺利从管底排出。球塞中心一般安放在发兰盘下20 cm球塞处, 先把球塞湿润, 表面涂抹皂水, 将垫布向上卷起, 用细铁丝扎紧悬吊在漏斗顶。系绳要拉紧, 不偏斜。漏斗储浆时, 球塞顶部均匀铺设稠水泥浆20~30 cm, 漏斗储满混凝土后, 砍球开始浇灌, 用利斧将绳索砍断, 同时开始振动器, 当漏斗内混凝土下降时, 立即开始送料伐门向漏斗内迅速送进混凝土。浇灌中要保证导管内混凝土面高于孔内水球塞面, 当漏斗顺利通过导管并已排出管外时, 导管也要慢慢地下沉10~20 cm, 并迅速不断地向漏斗内灌入混凝土, 使漏斗导管下的混凝土堆尽快地扩张和升高, 埋住导管。如果砍球后, 球塞不下, 经振动亦无反应时, 则应做事故进行处理, 重新组织灌注。所以说灌注桩水下混凝土施工浇筑第一步的通过和混凝土能否正常灌注到底, 封管非常关键。准备工作必须扎实稳妥, 不能有马虎和侥幸。导管浇筑高度达到设计要求后, 即告浇灌结束, 同时将导管底提出地面30~50 cm, 拆除导管、部件、漏斗等, 清洗干净以备再用。
3 导管及提升设备, 其直径与壁厚可根据导管的通过能力和孔径选用
一般导管直径为250 mm, 通过能力每小时可达17立方米左右。使用前均应调直, 试拼组装、试压、编号, 自上而下标上尺度。试压可用水进行, 其压力值大于或等于孔底静水压力的1.5倍以上。灌注斜孔水下混凝土桩时, 导管的法兰盘极易钩挂钢筋笼, 故而应在导管下端一节加焊一个腰鼓形导向器, 以后可每隔10 cm增设一处。腰鼓形导向器的外径一般约为50 cm, 各导向器应在相同位置各留一个孔道, 以便测绳穿过。导管灌入混凝土前, 均应在此30 m以内储蓄足够所需的混凝土量于储料槽内, 在拌和机内亦储满混凝土, 使在砍球后, 开灌能有大量的连续不断的混凝土供应。提升用卷扬机的钢丝绳 (钻孔机械、正反旋钻、冲击钻等也可以) 通过三脚架的滑轮, 与导管连接组成。
4 振动器、检查锤、测锤
用砼球法 (上述) 灌筑砼时, 为保证球塞能顺利通过导管, 导管组拼后, 须用检查锤作通过试验, 检查锤要有一定的重量和刚度, 外径略小于导管内径10 cm左右, 测锤检查砼面的标高, 可用3~5 kg重的钢性测量锤, 用铁丝等 (测绳) 悬吊, 不宜用浸水变形 (变长) 的绳索悬吊。
5 抽水、射水设备
为防止孔内水位升高, 对防水措施的不利, 应准备抽水设备, 尽量消除孔内基底沉淀於泥。对于岩石基底, 应在灌注导管旁并联射水管, 用夹将导管夹紧。
6 施工中应注意事项
6.1 首选抗硫酸盐水泥, 但出厂时间过长 (超过三个月) 或受潮的水泥不能使用
砂石骨料应选用好颗粒级配的, 且最大粒径不大于导管内径1/4或钢筋净距的1/4的级配料, 一般不大于60 mm。配合比可根据施工条件选定, 一般理论强度比设计强度高出10%~20%。拌合的砼有足够的流动性, 能顺利地通过导管, 在水下自动摊展。
6.2 在开始浇灌时宜采用流动性低、粘度较好, 和易性能良好的砼
不允许在初浇灌中砼发生离析和沁水现象, 在浇灌水下砼的过程中, 各个工作环节要紧密配合, 组织迅速、准确, 防止坍孔和泥浆沉淀过厚。砼保证坍落度在18~20 cm范围内, 并有一定的流动性, 一次拔导管所需的砼一般较成孔桩径计算体大于1.3倍的储量, 导管埋入砼深度取决于浇灌速度和砼的综合性能, 且不小于1.0 m, 施工中每一次拔导管, 都要用测锤准确测出砼的施工高度, 计算出埋深并做好记录。为防止钢筋笼被砼托升 (俗称浮笼) , 在灌注水下砼初时, 要尽量加快, 应保持较深的埋管, 放慢浇灌速度。
参考文献
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水下钻孔爆破 篇8
关键词：钻孔桩,灌注,质量控制,混凝土,浇筑
钻孔桩水下灌注混凝土一般采用泵送商品混凝土直升导管施工法, 混凝土是通过导管依靠重力下落和泵送产生的冲击力, 进入首批混凝土下面, 由下而上顶托水泥浆和首批混凝土上升, 完成全部混凝土的浇筑。这种施工方法不需要降水、施工安全、速度快, 但由于混凝土在水和泥浆下施工, 具有很大的隐匿性, 常会出现一些影响质量的问题, 施工中必须做好质量控制工作, 否则, 任何一个环节出现问题, 都会造成很大的质量隐患。
1 常见的质量问题
1) 导管卡管。主要原因有混凝土坍落度过小, 流动性差, 夹有大石块, 混凝土离析, 粗骨料集中导致堵塞;出现机械故障或其他原因使得混凝土在导管内停留时间过久, 或灌注时间持续过长, 最初灌注的混凝土已经初凝, 增大了管内混凝土下落的阻力, 混凝土堵在管内。2) 钢筋笼上浮。主要原因有全护筒上拔、导管提升时钩挂了钢筋笼;钢筋笼在孔口未进行固定, 或固定不牢;混凝土灌注的速度过快, 使混凝土下落冲出导管底口向上反冲, 其顶托力大于钢筋笼的重力时造成的。3) 孔壁坍塌。主要原因有孔内水位差减小, 原有的静水压力不能保持, 护筒底部孔壁漏水, 造成孔内水位降低;桩孔周围堆放重物或存在有机械振动情况。4) 灌短桩头。主要有混凝土接近完成时, 泥浆过稠, 在测锤测探混凝土浇筑面时, 不易判别浆渣面还是混凝土面;或由于测锤太轻, 沉不到混凝土的表面, 发生误判, 终止混凝土浇筑后形成短桩头;混凝土浇筑时, 由于塌孔未被发现, 使得测锤达不到混凝土浇筑面, 造成误判, 形成短桩头。5) 断桩。主要原因由于清孔不彻底, 或灌注时间过长, 首批混凝土已初凝, 流动性降低, 续灌的混凝土冲破顶层而上升, 在两层混凝土中夹有泥渣, 形成断桩;导管接头不严、焊缝破裂, 泥浆浸入混凝土内, 在桩身混凝土内形成不凝固体, 形成断桩;导管提升过猛, 或测探错误, 导管底口超出原混凝土面, 在桩身中形成泥渣夹层, 形成断桩;导管埋入混凝土过深, 导管内外混凝土已初凝, 使导管与混凝土间摩阻力过大, 或提管过猛将导管拉断后夹入泥渣, 形成断桩。
2 质量控制措施
2.1 质量管理
1) 建立健全施工现场水下混凝土灌注质量管理制度, 加强培训教育工作, 提高操作人员的质量意识。2) 施工前, 应编制详细可行的水下灌注混凝土施工方案, 并要严格执行, 以保证施工质量。3) 选派专人进行现场施工调度指挥, 加强与搅拌站的沟通和协调, 保证施工顺利连续进行。4) 灌注过程中, 应选派专人负责测探和现场监察工作, 及时测探混凝土浇筑面的位置, 监察孔壁稳定和孔内水头情况, 发现有发生问题的迹象时, 应该立即采取措施进行预防。5) 严格施工质量检查验收, 做好自检、交接检查, 合格以后报请监理工程师核检, 上道工序不合格, 严禁进入下道工序施工。
2.2 混凝土的配制
1) 水下灌注所需的混凝土应具有良好的和易性, 混凝土的配合比需经试验室试配后确定。2) 水泥一般选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥, 用量不少于360 kg/m3 (当掺入粉煤灰后可适量减少) , 初凝时间不早于2.5 h, 强度不低于42.5, 砂宜选用中砂, 砂率宜为40%~50%, 石子选用青碎石, 粒径不应大于40 mm。3) 混凝土应具有良好的流动性, 宜掺加外加剂, 坍落度宜为180 mm~220 mm。
2.3 混凝土的运输
在桩孔水下浇筑混凝土过程中, 搅拌站应配备足够的搅拌运输车辆, 并合理调度, 确保混凝土浇筑连续施工, 不得间断, 同时在运输和停歇待浇时, 要保持混凝土连续搅拌, 以保证混凝土的均匀性和工作性。
2.4 钢导管的制作与安装
1) 钢导管宜采用成品导管, 需分节制作, 便于拆装和搬运, 壁厚不小于3 mm, 直径宜为200 mm~300 mm, 制作偏差不应超过2 mm。2) 自制钢导管应除锈, 刷防锈漆两遍, 保证内壁圆滑、顺直、光洁和无局部凹凸, 接头应采用快速接头。3) 钢导管应具有良好的严密性, 在使用前, 应进行试拼、试压, 试水压力可按0.6 MPa~1.0 MPa控制。4) 导管吊放时, 应位置居中、轴线垂直、稳步沉放, 防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。导管底部至孔底的距离宜为0.3 m~0.5 m。
2.5 混凝土的浇筑
1) 进场检验。混凝土运至施工现场后, 应对其坍落度和均匀性进行检验, 当坍落度损失较大不能满足施工要求时, 可在罐车内加入适量的与原配合配同成分的减水剂, 并快速旋转搅拌均匀, 但是减水剂的加入量应事先由试验确定。如二次拌和仍达不到要求, 坚决不得使用。2) 首批混凝土的灌注。a.混凝土浇筑前, 应对孔底沉渣厚度再一次进行测量, 如厚度超过规定, 可用喷射法向孔底喷射, 使沉渣悬浮, 然后立即灌注混凝土。b.首批灌注混凝土的数量需经计算确定, 必须满足导管首次埋置深度和充填导管底桩孔的需要, 导管一次埋入混凝土以下不应少于0.8 m。c.导管上口设置的漏斗必须具有足够的容量, 能够满足储备首批混凝土数量的要求。d.浇筑前, 漏斗下口应设置塞式隔水栓, 下衬垫一至两层塑料布, 并用细钢丝引出, 既可以防水, 又可以向上迅速拔出。3) 混凝土的浇筑。a.首批混凝土下落后, 必须连续浇筑, 要经常对孔内的混凝土浇筑面进行探测, 并根据实际情况, 调整导管的埋深。混凝土浇筑面探测一般采用测深锤法, 混凝土灌注初期, 首批混凝土的坍落度大, 到灌注后期, 首批混凝土的坍落度越来越小, 测锤沉入混凝土的深度越来越小, 因而测锤不宜过轻, 一般锤重不宜小于40 N, 以停留在混凝土面或沉入混凝土面下10 cm~20 cm为宜。b.在混凝土浇筑时, 导管埋入已浇的混凝土内越深, 混凝土向桩孔内四周扩散的效果就越好, 混凝土应越密实, 表面就越平坦, 但是埋深过大又可能导致混凝土在管内流动不畅, 发生堵管现象, 一般情况下, 导管埋入混凝土内的深度宜为2 m~6 m, 而且提升用力要均匀。c.混凝土浇筑时, 应控制导管的提拔速度和单桩浇筑时间, 每根桩的灌注时间应按首批混凝土的初凝时间进行控制。d.从开始浇灌到导管底口高于钢筋笼底1 m之间, 应放慢混凝土灌注速度。直至上升到骨架底口4 m以上时, 提升导管, 使其底口高于底部2 m以上, 此时可以恢复正常的灌注速度。e.在浇筑过程中, 应保持桩孔内水头, 以防坍孔。f.使用全护筒灌注时, 护筒的底部应始终控制在混凝土面以下, 随着导管的提升, 逐步上拔护筒。4) 桩顶混凝土的浇筑。a.混凝土浇筑接近桩顶时, 应认真核对混凝土灌注数量, 控制最后一次浇筑量, 以确定混凝土的灌注数量是否正确。同时用铁盒取样器插入可疑层位, 取样后详细判别混凝土层面的位置。混凝土超灌高度宜为0.8 m~1.0 m。b.混凝土灌注至超灌高度后, 不要立即拔除导管, 宜将导管上下移动, 可起到振动作用, 5 min后, 可以缓慢向上拔出。拔出时应避免过快, 以防桩头空洞及夹泥。
2.6 超灌桩头凿除
混凝土强度达到设计强度的70%后, 破除桩头, 去除松散层, 凿除桩头后, 暴露的桩顶混凝土应达到设计的强度等级。
2.7 桩身质量检验
1) 桩基需及时进行成桩质量检验, 确保其承载力、桩身混凝土质量符合要求。2) 承载力检验一般采用静载荷试验方法, 检验桩数不少于总数的1%, 且不应少于3根, 当总数少于50根时, 不应少于2根。3) 桩身质量检验一般采用低应变法或声波透射法。设计等级为甲级, 地质条件复杂、成桩质量低的灌注桩, 不应少于总检验数量的30%, 且不应少于20根;其他桩基不应少于总检验数量的20%, 且不应少于10根, 且每根柱子承台下不少于1根。
3 结语
钻孔成孔水下灌注混凝土施工, 由于其施工环节多、工艺复杂, 许多因素均会影响到桩基混凝土的施工质量。在施工中, 应对桩基施工全过程进行质量控制, 发现问题及时处理, 确保施工质量。
参考文献
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