浅谈爆破顶管在地下岩石中的应用

摘要：随着城市建设的大规模发展和人们环保意识的增强，对管道施工技术的要求也不断提高。爆破顶管技术因其无需隔断交通、噪音以及震动小、可以在很深的地下敷设、可以穿越障碍物、对施工周围的影响很小等优点，越来越受到城建部分的青睐。本文结合六安市凤凰桥污水处理厂爆破顶管实例进行分析，证实了爆破顶管技术应用在岩石地层中效果明显。

关键词：爆破顶管，地下岩石，污水管道

一、爆破顶管施工环境分析

六安市凤凰桥污水处理厂位于六安市西南片七里桥河与凤凰桥交叉口东南侧，七里桥河东岸，临近淠河南岸，管道沿线地形地貌复杂，地面高差起伏不一。

施工设计粗格栅及提升泵房进水管道地下埋深18m，管道埋深过深而且管道穿过既有公路，导致大开挖法无法实施。再加上六安市凤凰桥附近路下输水管、配水管、电信、电力等市政管线密集，当地地质为弱风化岩石，针对以上问题，本工程采用爆破顶管施工工艺。

二、施工前准备

顶管施工前应认真熟悉图纸，然后进行顶管轴线的定位，工作坑的放样及进行高程测量。每个顶管工作井周围的混凝土井壁要高出地面0.3m，以防止雨水和泥水冲入。必须按照设计要求选择合理的顶进设备。针对六安市凤凰桥污水处理厂土建工程量大小与工期特点，本工程同时投入多套顶进设备，设备配备360吨液压千斤顶及相应的油泵和管路，顶管采用DN1400钢管，顶坑垂直运输及短距离水平运输，顶管设备安装完毕后，对起重设备、液压油箱及动力设备进行安装，起重设备以检查、试吊，确认安全可靠方可下管。待砼底板强度达到设计要求的强度后开始进行管道顶进。

三、岩石爆破技术分析

六安市凤凰桥污水处理厂附近地质多是弱风化岩石层，施工采用炸药爆破岩石，人工清渣的施工方法。

3.1爆破布孔

按施工的设计要求，管道的外直径为1.4m，外加0.2m的工作面，爆破的孔洞直径为1.82m，每次爆破的长度为1.2m-1.5m之间。涵洞采用螺旋掏槽法， 掏槽孔呈螺旋形分布，在掏槽孔中心部位钻一个不装药的中心孔爆破作业方案，采用电-非电起爆网路。

3.2测量放线

孔洞在每个循环开炮前进行一次测量，并在每循环开钻前准确绘出开挖轮廓线、周边眼、掏槽眼的位置。每次测量放线时，对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。

3.3钻孔

钻孔为40-42mm，长度为1.5m，底孔孔口高于基坑底板0.1m，孔底低于基坑底板0.1m，孔深加长0.2m。钻孔前钻工要熟悉炮眼布置图，严格按照钻爆设计实施。

3.4岩石的爆破

采用连续装药，每个炮孔按照起爆顺序的要求装一发毫秒延时雷管，起爆药包置于炮孔的中下部。用Φ32mm乳化炸药装药，孔内装一发雷管。炮孔装药后，剩余空孔段用粘土或粘土拌钻屑密实堵塞。起爆时采用CHA-100型直流充电式高能起爆器，可保证安全起爆。岩石爆破后，先用鼓风机通过输风管向洞内强制送入新鲜空气，排走有毒气体，时间不少于15min，必须确保作业人员的人身的前提下才能进洞清理石渣。

四、管道顶进以及测量纠偏

4.1管道的顶进

第一节钢管放置到导轨之上，测量管道中心、前端以及后端三处管底高程，确定安装合格之后才可以顶进。第一节钢管作工具管用，顶进的方向和高程准确，是确保整段顶管顶进质量的关键。所以一定要认真对待这项工作。主顶采用两台100t/台的液压型千斤顶。顶进刚开始时，一定要缓慢进行，等待各个接触部位都密合之后，再按照正常的速度顶进。顶进中如果发现有的油路压力忽然增高，应该立刻停止顶进，仔细检查状况的原因，经过处理之后才能继续顶进，回镐时，油路的压力不能过大，速度也不能过快。

4.2顶进测量

顶进整个过程中要做到勤测量、勤校正、缓慢纠偏。正常顶进时每顶进一米即测一次，测量记录要及时、准确，若条件许可要换人测量，以便校对结果。在顶进第一节钢管时，还有在校正偏差的这个过程当中，测量的间隔不要超过300mm，确保管道顶进时位置正确无误。管道顶进过程中，测量间隔不宜超过1000mm。全段顶进完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差。

4.3顶进纠偏

顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐得位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。常用的纠偏方法如下：

（1）超挖进行纠偏：顶进偏差在10-20mm时，可以采用这种方法，在管道偏向其反侧进行适当超挖，在偏向侧不能超挖有时甚至留坎，以便形成阻力，使管道在顶进过程中会向阻力偏小的超挖侧偏转，逐步回到原来的设计位置。

（2）千斤顶进行纠偏：这种方法与顶木纠偏法基本上相同，只不过在顶木上使用小型千斤顶将管道强行移位，慢慢的对管道进行校正。

五、管道外壁空间注浆

为改善顶管中管壁周围被扰动的松散土层或充填爆破岩石后顶管孔洞的工作空间，使管道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性，实现加固目的，防止路面沉陷，保证管道的使用安全。 在每一井段的顶管就位后，采用微膨胀水泥浆对管道外侧的空间进行回灌填实。

本工程采用空压机注浆工法，对管道四周的土体进行注浆加固处理或管道四周的顶管工作空间进行注浆填实，形成具有一定强度复合地基，以达到稳固土体的目的。注浆时，将根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度。当检查井施工完毕，即可封堵钢筋混凝土管外侧与土体之间的空隙或可先砌筑240mm厚砖墙，墙体单面按五层防水做法抹面，在管内进行压注水泥浆，水灰比按1：1，注浆孔采用管道预留的注浆孔，注浆压力不小于0.1mPa，以注满管壁周围缝隙为准，施工中注意观察空压机的压力仪表的压强以及相邻注浆孔出浆情况。注浆完毕，应立即用清水冲洗注浆管，必须采取适当措施处理废水，搞好清洁工作。

六、爆破顶管施工的防护措施

6.1爆破安全措施

爆破作业前，应对施工现场和周围其他项目进行清理，停止一切与爆破无关的工作，合理安排机械设备的避炮位置，闲杂人员全部撤离至安全线以外。然后由现场工程技术人员下达爆破指令，实施爆破。爆破应在规定时间内进行，警戒人员与爆破现场施工人员随时沟通，岗位责任落实到人，在爆破每个竖井井口周边及主要路口插设相关警示牌。警戒人员应全部站在警戒范围以外。

6.2通风措施

由于钢管顶进施工距离较长，在管道施工过程中，随着管道不断向前延伸，由于空气不流通，空气中的氧气会逐渐稀少，混浊气体增大，会给管内工作人员带来危害，甚至会造成恶性事故。为改善管内工作环境，在管道施工的全过程中采取强制通风措施，加大管道内空气流通量，营造良好的作业环境。在施工的全过程中风管随着钢管的延伸而不断的接长，确保管道通风，满足管道内施工需求。由地面空压机提供的经过滤清、除湿、降温的新鲜空气通过气管送到施工作业面，管道内的浑浊空气则由作业面向工作井自然流。

6.3安全通道

安全通道主要便于人们紧急疏散方面进行考虑，保证人员在发生事故后安全。此外，为便于人们识别疏散路线，在通道上设置了疏散指示标志和应急照明，防止走错方向和看不清疏散通，在电源线外增设护套，保证用电安全。

七、总结

本文对爆破顶管施工工艺进行了总结，将岩石爆破与顶管施工很好的结合到了一起，避免了拆迁工作，减小了对环境的污染，加快了工程的进度，节省了投资，对类似的工程有良好的指导作用。

参考文献

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