第３Ｏ卷第１６期 ２０１４年８月 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏ ３Ｏ ＾ｒ０．１６ ＡＥ芬 ２０１４ 浅谈山区弱风化带嵌岩桩基础开挖施工技术 王福军 （中铁十一局集团有限公司，湖北武汉４３００６１） 摘要：结合贵州省新建织金至纳雍铁路Ⅱ标卡拉河大桥３ 和４’主墩嵌固桩基础开挖的施工生产实践，对山区弱风 化带矩形大体积基础小爆破碎裂开挖法及钢筋混凝土护壁施工工艺进行了研究，在保证坑壁规则整齐、不震裂、不 超挖、每循环护壁施工周期短的情况下，施工进度及效益均取得良好成绩，在类似工程中具有一定的借鉴意义。 关键词：桥梁与隧道工程；山区；弱风化带；嵌固桩；开挖 中圈分类号：Ｕ４４１．３ ｌ 工程概况 新建织纳铁路工程卡拉河大桥位于纳雍县境 内，距离纳雍县城３ｋｍ，横跨卡拉河，主墩桥址处沟 槽较深，地势险峻陡峭。桥梁中心里程为ＤＫ５０＋ ０００，全桥孔跨布置为１—２４ｍ＋１—３２ｍ＋（６８＋１２８ ＋６８）＋ｌ一３２ｍ＋ｌ一２４ｍ预应力混凝土连续钢构， 本桥连续钢构左边跨部分两段位于缓和曲线上，采 用曲线曲做，全桥长度为３９１．５６ｍ。 本桥３ 、４ 主墩基础设计为矩形嵌固桩基础，３＃ 墩基础设计断面尺寸为１５．１ｍ Ｘ９ｍ Ｘ２７ｍ（长×宽 ×深），如图１所示。４ 墩基础设计断面尺寸１７． ５４ｍ ｘ９ｍ Ｘ ２７ｍ（长×宽×深），如图２所示。 ３５。一４５。，覆土较厚，一般土层厚度３～１０ｍ，多为旱 地。桥区交通不变。 桥址位于玄武岩岩体上，桥区地质构造简单，岩 体受风化、水流冲刷严重，岩体破碎。未见明显地质 构造。弱风化带（Ｗ２）岩芯较完整，属Ｖ级次坚石。 地下水以孔隙水、基岩裂隙水为主，孔隙水主要赋存 于第四系全新统坡残积层、坡积层中，富水性差，含 水量小；桥址岩层节理裂隙发育，裂隙充填物一般较 少，桥区钻孔均未见稳定地下水位，故认为桥区峡谷 两侧地下水不发育，埋深较深。 ， ｌ ．立面 ６．平面 型， 吼立面 石．平面 图２卡拉河大桥４ 墩嵌固基础（ｃｍ） 图１卡拉河大桥３ 墩嵌固基础（ｃｍ） ２控制爆破 嵌固桩基础系嵌固深度控制设计。基坑开挖放 小炮，竖直开挖，采用光面爆破法开挖基坑，要求必 桥区属中山峡谷地貌，绝对高程１３４５— １５０５ｍ，河谷两岸岸坡４０。一６５。，桥址横跨卡拉河， 河谷呈“ｕ”字型，河面宽约２０ｍ，常年有水，水位受 上游来水控制。河谷陡壁之上的山坡自然坡度一般 须控制好药量，防止振裂和松动基础周壁的基岩， 以使坑壁规则整齐。根据开挖要求，可采用边线控 制中的爆破预裂法、密孔法或护层法。爆破预裂法 １２４ 甘肃科技 第３０卷 主要适用于岩石边坡的爆破，密孔法钻孔较多，施工 速度较慢，这两种施工方法的钻孔孔径为５０～ １００ｍｍ，孔径既大又多，工期要求难以保证，故采用 护层法。 ２．１ 护层法 孔护层法边线控制爆破装药方法采取自下而上间断 装药，间距３０～６０ｃｍ，每药卷均放雷管，底部药量为 上部的２—３倍，药卷靠开挖区孔壁一侧放置，使每 孔壁间留有径向孔隙以减弱爆破振动和冲击波。炮 眼间簇联，整个开挖断面的炮眼间并联，击发装置采 用电容式起爆器起爆瞬发电雷管。起爆顺序从中心 掏槽眼至周边眼，中心掏槽眼部位挖的深度始终领 为了保护坑壁不受破坏，按钻孑Ｌ护层法边线控 制爆破，其具体作法是沿设计边线钻浅孔眼，本工程 孔距取５０ｃｍ，钻孔深１１２ｍ，用药量Ｑ为正常孔的 １／２（Ｑ＝０．５×０．５５＝０．２７５ ｋｇ）。装药方法：采取 先【比中间地区孔眼），４＃主墩基础低于河床标高， 可能存在大量的裂隙水，因此备用３台水泵在基坑 自下而上间断装药，间距为３０—６０ｃｍ，每药卷均放 雷管，底部药量为上部的２—３倍，药卷靠开挖区孔 壁一侧放置，使每孔壁间留有径向孔隙以减弱爆破 振动和冲击波。孔口要全部堵塞，其所有药卷用同 一种雷管，以便同时起爆，边线这一圈炮孔是在邻近 正常炮孔起爆后起爆，其作用是在正常炮孔和设计 线之间预留一边保护层，使岩石平整，不受破坏。该 方法的特点包括：一是钻孔少，一般风枪即可钻孔； 二是避免基础超挖、欠挖，开挖边线完整；三是坑壁 保护好，减轻了对不开挖岩层的破坏。 ２．２炮眼布置 １）掏槽眼布置。中心设１４个掏槽眼，孔问距 １．５０ｍ，１４个孔均向内斜７５。，深１．５ｍ。 ２）中间区孔眼布置。从掏槽孔向外，每排孔距 ｂ＝（Ｏ．８～１．２）Ｗ，ｂ＝１．２ｍ，每排孑Ｌ口眼间距８＝ （Ｏ．８～１．２）Ｗ，ａ＝１．５ｍ，孔深１．２ｍ。 ３）周边孔眼布置。周边孔眼ａ。＞０．５Ｗ，ａ。＝ ０．５ｍ，孔深为１．２ｍ。 ２．３松动爆破药量计算 １）掏槽眼药量Ｑ 按平坦地区，拉槽爆破公式：Ｑ。＝ｏ．４４ｑＷ ｅ，ｑ ＝１．２５，Ｗ＝１．４，ｅ＝ｌ，则Ｑｌ＝１．５１ｋｇ。 ２）中间地区孔眼药量Ｑ： 按阶梯地形，Ｑ ＝ｏ．３６ｑＷ ｅ，再按两个临空面 考虑ｑ＝１．２５×０．８３＝１．０４ｋｇ，Ｗ＝１．１３，ｅ＝１，则 Ｑ２＝０．３６ｑＷ。ｅ＝Ｏ．３６×１．０４ Ｘ １．１３３×ｌ＝Ｏ．５４ｋｇ。 ３）周边眼药量Ｑ， 按Ｑ＝０．３３ｑＷ。ｅ的一半装药，ｑ＝１．２５，Ｗ＝ １．１３，ｅ＝ｌ，则Ｑ＝ｏ．３３ｑＷ ｅ＝０．３３×１．２５ Ｘ １．１３ ×１＝０．６０ｋｇ，Ｑ３＝０．５×０．６０＝０．３０ｋｇ，周边眼所有 炮孔均装药。 ２．４炸药及起爆方案【３】 无水时用２号岩石硝铵炸药，有水时用防水乳 化炸药，井内采用非电毫秒微差延期雷管，井外采用 瞬发雷管连接起爆系统。炮眼直径３５—３８ｍｍ，钻 内抽水，以使从中间向外无水开挖，主墩基础开挖在 安全的基础上保证了施工质量。 掏槽眼眼底间距离不小于２０ｃｍ，各类炮眼的眼 底必须位于同一水平面上。 在装药以前首先把炮眼内及炮眼口周围的石 粉、泥浆除净。然后按爆破设计装入起爆药卷，注意 区分雷管段位。堵塞时，用一份粘土和三份粗砂混 合而成。混合料含水不应过湿，过干也不好。在捣 实中注意不捣坏导爆管。非电起爆系统微差起爆方 法采用孑Ｌ内延期方式。同一段位的非电雷管簇联， 整个爆破断面并联。击发装置采用电容式起爆器起 爆瞬发电雷管。 ２．５爆破及出碴 每循环开挖进尺为１．０ｍ，钻眼深度为１．２ｍ，周 边眼炮眼堵塞长度不小于２０ｅａｒ，其它炮眼的堵塞长 度不小于１／２炮孔深，周边眼间距根据现场试验确 定控制在０．３ｍ。 采用人工配合ＰＣ９０型小型挖机出碴，龙门吊 垂直提升出碴。每次爆破完后，用龙门吊将ＰＣ９０ 型小型挖机吊人基坑内作业，作业完成后吊出基坑。 开挖时，用挖掘机挖去中心的土石，靠近基坑四 周的软岩（或土）采用风镐（或铁锹）开挖。挖到硬 岩石时，可根据具体情况采用手风钻造孔，孔内延 时、非电毫秒微差起爆网络爆破方法施工。 ３护壁混凝土 ３ 墩、４ 墩基坑坑壁采用钢筋混凝土，防止基坑 坑壁坍塌危及施工安全。护壁为厚４０ｅｍ的Ｃ２０混 凝土，在护壁的内侧及外侧设两层ＨＲＢ３３５钢筋网。 其设置方法为：竖向钢筋外侧采用 ｌ６，间距２０ｅｍ， 内侧采用 １２，间距２０ｅｍ；水平环向箍筋内外侧均 采用 ｌ２，间距２０ｃｍ；水平钩筋采用 ｌＯ，间距 ６０ｃｍ．梅花型布置。 在渗水带或基岩软弱带处，护壁厚度要增加至 ３０ｅｍ。地下水或裂隙水较多的时候，护壁混凝土应 第１６期 王福军：浅谈山区弱风化带嵌岩桩基础开挖施工技术 １２５ 适当增加水泥用量，利于防水和堵水，并掺加适量防 最后进行 昆凝土浇筑时必须分层浇筑，每层浇筑 水剂及膨胀剂制成防水混凝土护壁。护壁混凝土必 厚度不得超过３０ｅｍ，浇筑过程中必须采用插入式振 须振捣密实，否则由于混凝土存在空隙而导致渗水。 捣棒进行捣固，振捣棒不接触模板。 根据基岩情况，一个开挖循环进尺控制在０．５ｍ 一１．Ｏｍ，每个循环开挖后立即进行护壁支护，护壁 ４变形监测 模板采用ｌｍ ｘ １．５ｍ钢模板，以保证围岩稳定和施 ４．１ 基准点 工安全。钢筋绑扎安装完成后，进行模板安装，护壁 利用已知的水准点作为变形观测的基准点。 模板采用组合钢模板，立模板上部２０ｅａｒ设置漏斗 ４．２观测点布置 型，较设计宽２０ｅｒａ，以便砼的浇灌及捣固，模板间用 每个深基坑在护壁上布置４个观测点进行变形 螺栓进行连接，模板采用搭设钢管支架进行支撑。 和竖向位移观测，如图３所示。 注：１、图中尺寸单位为。厢； ２、测点采用中ｌ２的锕筋，置于弯矩最大处； ３、旌工过程加强观测且不ｌ樽，碰坏测点 图３变形监测测点布置 ４．３基坑观测及频率Ｍ Ｊ 时必须采用松动小爆破的方法，先中心后两侧。周 竖向位移采用水准仪进行观测，变形观测采用 边采用边线控制爆破，开挖边线用风镐、大锤、钢钎 钢尺量测及对护壁混凝土外表观察的方法进行观 稍加修整既可达到设计要求； 测，发现护壁表面出现裂纹且有增大的趋势时需增 ２）护壁混凝土必须保证质量，有水基坑必须用 加观测频率，当变形速率明显加大时必须将基坑内 防水防渗混凝土施作护壁，且一护到底。这样开挖 施工人员撤出基坑，并增加临时横撑数量。 到基地，只有护壁不漏水即便基地渗水量较大，也可 基坑监测频率参照相关技术规范中要求竖向位 采用灌注水下混凝土封底。护壁混凝土既能支撑基 移每天进行一次监测。变形观测每天进行两次监 坑，又能绝对保证防水和止水； 测，早晚各一次。 ３）深基坑开挖过程中，必须做好基坑周边变形 量测，测量本着“勤、准、察”的原则，一旦发现变形 ５基底处理 较大或护壁表面有开裂现象，立即撤离作业工人，进 开挖至基底预留２０ｅｍ保护层，保护层采用风 行加固，以策安全； 镐开挖至设计高程，基底必须做到平整，无松渣、污 ４）基坑开挖至设计标高以上２０ｅｒａ左右后，务 泥及沉淀等软层。检查验收合格后立即浇筑一层 必采用人工进行开挖至设计标高，确保基底平整、无 ５０～ｌＯＯｍｍ厚与基础混凝土同标号的垫层进行封 松碴、污泥等软层，以免影响嵌岩基础的承载力。 闭，避免基底外露时间过长而降低地基承载力。最 参考文献： 后开始绑扎钢筋进行基础砼施工，卡拉河４ 主墩基 ［１］王昆．嵌岩灌注桩在大桥主墩基础施工中的应用［Ｊ］． 础存在裂隙水，在基底设置积水坑，利用水泵及时降 北京：筑路机械与施工机械化，２００５，１０（２）：３８—３９． 水抽排掉，不能有积水浸泡基底…。 ［２］ 邓宇．梁炯丰．张玉良．歹阳河大桥桥墩嵌岩基础施工 技术［Ｊ］．北京：筑路机械与施工机械化，２００９，１５ ６ 总结 （３）：６０—６２． 根据嵌岩基础施工经验，复杂地质条件下嵌岩 ［３］ 顾毅成．爆破工程施工与安全［Ｍ］．北京：冶金工业出 版社，２００４． 基础施工要求总结如下。 ［４］ 刘俊岩．建筑基坑工程监测技术规范实施手册［Ｍ］． １）为了防止井壁周围基岩被震裂或震松，开挖 北京：中国建筑工业出版社，２０１０．