佛山市汾江路南延线工程（澜石路至裕和路段）沉管段基槽开挖工程，是佛山市地铁一号线延长线的一个标段，该段工程横穿东平水道，采用沉管法进行施工。沉管基槽长约400m，宽42m，设计深度-19.3m～-23m，采用水下爆破的工艺进行开挖。该工程位于城市中心地带，周围有码头、小区、城中村、水闸、航行船舶等，环境十分复杂。采用爆破的工艺需严格控制爆破对周围环境的影响。针对本工程的特点，我公司采取了一系列的防护措施，有效控制了爆破的影响；并在保证爆破安全的前提下，采取措施提高了施工效率，快速高效地完成了施工任务。本工程的成功经验可为类似工程提供参考。
1 工程概述
本工程是佛山市汾江路南延线（澜石路至裕和路段）工程的其中一个标段，位于佛山市澜石大桥与东平大桥之间的东平水道，从北向南跨禅城区与顺德区。主要施工内容为水中沉管段基槽开挖。基槽岩石采用水下炸礁的工艺，爆破后的岩石采用抓斗挖泥船清挖。
施工区所处河道南岸为规划绿地，北岸建筑物众多，施工区域附近无过江天然气管道、光纤电缆线通过，但附近有码头、民房、桥梁等，环境十分复杂。
1.1 堤岸
河道两侧堤岸为原河床土质河堤和部分浆砌片石挡墙。南北岸对接部分堤岸最终将要拆除，堤岸南北岸与基槽开挖边线连接部分与施工区最近距离5m。
1.2 民房
位于河道北岸的民居、企业楼房大多已列入拆迁计划，距离一期基槽开挖施工区最近处约38m为钢筋混凝土结构的澜石港区宿舍楼。小布村民房位于河道南岸，大部分采用钢筋混凝土结构，部分老旧房屋采用砖混结构，距离一期基槽施工区最近处约300m，距离三期基槽施工区最近距离约150m。
1.3 屈龙角水闸
位于河道上游北岸，距离施工区最近处约91m。
1.4 澜石港区
位于河道下游北岸，为高桩式码头结构。施工区距离最近处的一号泊位约100m。
1.5 连续墙护岸
本工程连续墙采用钢管桩加素砼墙方案，素砼墙厚0.8m。连续墙距施工区最近处约3m。
1.6 封门
施工过程中还需要考虑爆破对南北两岸暗埋段封门的影响，暗埋段封门为砼结构，厚度为250mm。距离施工区最近处约25m。
1.7 干坞内预制管段
干坞内的管段在预制过程中，需考虑爆破施工对混凝土浇筑、养护时的震动影响。管段距离施工区最近处约158m。
1.8 澜石大桥
位于河道上游，长367.5m，宽9m的混凝土桥墩式拱形结构，距离施工区处最近处约为600m。
1.9 东平大桥
位于河道下游，采用300m一跨钢箱拱结构，距离施工区最近处约为1900m。
2 施工设备及爆破参数
2.1 施工设备
根据本工程的规模、特点及所包含的施工内容，拟投入本工程的施工机械设备主要有：炸礁船2艘，清礁船2艘，泥驳4艘。
2.2 爆破参数
炸礁船在对各期礁区施工时，均采用垂直基槽中心线、梅花状布孔的施工方法进行施工。根据本工程的岩石性质，炸礁船的装备情况及清礁船舶对岩石破碎块度和松散度的要求，排距参照《水运工程爆破技术规范（JTS204-2008）》和我公司的炸礁施工经验，本工程设计爆破参数如下：
（1）孔距a：2.4m。
（2）排距b：根据本爆破区的岩石性质（强风化岩石、中风化岩、微风化花岗岩）和施工环境等来确定，设计排距b=1.8～2.5m。（具体参数要根据爆破监测数据及抓斗清挖效果来调整）
（3）孔径d：球齿钎头外径110mm，孔径d=115～120mm。
（4）超钻深度Δh：结合工程的实际情况控制超深量，取Δh=1.5～2.0m
（5）炸药规格：本工程中使用乳化炸药，药柱直径D＝90mm，长度为L=500mm，重量2.67kg。
3 爆破施工防护措施
针对本工程的特点，采取的防护措施如下：
3.1 分区施工
本工程总共划分为3个大区，分期进行施工。河道北侧为1区，河道南侧为2区，南北两岸上岸段为2期。1、2期安排一艘炸礁船施工,3期安排两艘炸礁船同时施工。根据航道位置，综合考虑通航安全及爆破距离，将2期施工区域重新划分，将部分区域划分到3期施工，增加两艘船同时施工的时间，从而节约工期。再将2期施工区分为1、2两个小区域，1区南北宽80m，2区南北宽50m。2期满足施工条件后先施工1区，2区划到3期南岸，与3期一起施工。1区计划采取白天炸礁晚上清礁的方式施工。
施工顺序为：1期→2期→浮运航道→3期南岸、北岸→扫浅和清回淤
3.2 分层施工
根据地质资料，计划采用3～6m分层厚度（根据实际情况可调整），1、2期距离两岸较远，可分2～3层施工至设计标高，3期与陆地连接，考虑振动问题，计划分5层施工至设计标高。对于水深小于1.6的区域，炸礁船无法正常进入施工，先采用陆地爆破或辅助炸礁平台施工至-3m，再用炸礁船分层施工至设计标高。
3.3 采用微差控制爆破
爆破施工采用孔内孔外微差控制爆破，按被保护物的距离及安全振动标准计算炸药量，严格控制最大段别药量和总药量。最大单段别药量不超过21kg，一次起爆总药量不超过300kg。采用孔内毫秒微差爆破施工，减少单段别使用药量，降低地震波和冲击波对被保护对象的影响。导爆管雷管采用1～20个段别，根据控制药量计算单孔爆破所需段别数，导爆管雷管段别自上而下逐级递增，孔端用砂筒封口。每段别起爆体之间用砂筒隔离防止串爆，避免爆破效果降低。为加快施工进度，孔外采用3、6、9秒延期导爆管外接，代替电缆作用，增加一次起爆次数和药量。
实际操作中,根据地质情况调整装药量（例如岩层上部如为强风化岩石，可减少装药量），按孔深的2/3～3/4装填炸药，一般装至岩石孔口约1.0m处。药柱长度＜2m时装一个起爆体，装在药柱长度h的下方约1/3处；药柱长度h≥2m，或者按设计需要减少单孔起爆药量时，则采用分层装药，中间隔砂筒（砂筒长度50～100cm），装两个或以上起爆体。炮孔装填炸药后，用塑料袋装砂堵塞（或塑料袋装砂、小碎石填塞），砂柱直径不小于90mm，填塞长度不少于50cm。
3.4 采用不耦合装药
炮孔钻孔直径115mm，装填炸药直90mm，不耦合系数1.28，可适当降低爆破振动。同时，在每一炮的第一排，将乳化炸药用气泡薄膜包裹，再用竹片绑扎，增大药柱直径，减小不耦合装药系数，减少炸药做功时间，气泡薄膜可适当缓冲爆破振动，从而达到降低震动的目的。
3.5 矿泉水瓶气垫
每个炮孔超深增加30cm，在炮孔底部加装一个长约30cm，直径约70mm的矿泉水瓶，矿泉水瓶密封良好，瓶内充满空气，连同炸药一起装入炮孔内。爆破时，由于空矿泉水瓶的间隔及缓冲作用，减少炸药对地做功效果，减小爆破振动。根据实际实验效果显示，减震效果约为5%～15%。
3.6 打设减震孔
在南北岸合适地段打设两排减震孔。考虑到小布村民房距离河堤较近，且为保护堤岸安全，堤岸后方不可进行打孔作业，计划在南、北两侧河堤沿岸打设减震孔，每侧减震孔打设2排（每排长为150m），共计3000孔，孔网参数根据钻孔设备确定，减震孔直径D=115mm；孔距a=0.2m；排距b=0.2m，钻孔深度25m（确保大于爆破钻孔最大值）。减震孔利用炸礁船进行水下钻孔，减震孔的作用可以将爆破引起的震动隔断或削减，可有效降低震动20%～50%。
3.7 分区域爆破
受限于每日只有两次爆破时间，为了加快了施工进度又能控制爆破振动，采用了分区域爆破的措施。分区域爆破是在一个放炮时间点分两个区域间隔起爆，每区起爆药量控制在300Kg以内。通过分区起爆将炸药量分散，减小每一炮起爆药量，但一个爆破时间点可多次起爆，既提高了施工效率又减小了爆破振动。
分区域爆破施工顺序如下：
（1）第一爆破区域炸礁船移船定位。
（2）炸礁船钻孔作业。
（3）乳化炸药加工并装放炸药，接好起爆电缆。
（4）移船定位至第二爆破区域；
（5）炸礁船钻孔作业。
（6）乳化炸药加工并装放炸药，接好起爆电缆。
（7）移船至安全起爆区域。
（8）爆破警戒。
（9）分两次起爆两个起爆区域。
为防止串爆或先爆破区对后爆破区导爆管及电缆的破坏，两爆破区域最小间隔不得小于20m。起爆先后顺序原则先起爆距离远处后起爆距离近处，先起爆下游区域后起爆上游区域。两次起爆时间间隔在10s以上，确保在第一次爆破振动完全衰减完后进行第二次起爆，最大程度的减少爆破振动。
3.8 布设气泡帷幕
气泡帷幕的布设以炸礁船为平台布设。在船的一侧加装4条10m长的无缝钢管，钢管直径6cm，管上每隔10cm钻取1个小孔，孔径约1cm，钢管通过高压胶管连接至空压机。爆破作业时，将炸礁船移动到爆破区与小布村成一条直线上，距离爆破区约100m处。起爆前5分钟，将4条钢管同时伸入水中，放置在河床上，开启空压机，通过空压机产生的高压气体在水中形成一堵长40m的气泡帷幕墙，以此来降低冲击波和地震波对小布村的影响。
3.9 监测措施
本工程周围环境复杂有堤岸、楼房、屈龙角水闸、澜石港区、连续墙护岸、封门、干坞内预制管段。爆破有害效应监测尤为重要。一方面爆破的方法和爆破的参数影响爆破地震的振动强度、通过监测指导爆破施工，另一方面确保被保护物的安全。爆破震动监测的目的主要是通过爆破所产生的地震效应对地表建构物中所产生的质点振动速度来判定地表建构物的安全性，并及时反馈设计和施工、调整和优化爆破参数确保施工周围建构物和结构物的安全。
爆破振动测试依据《爆破安全规程》（GB6722-2003）作为监测标准，测量质点的三方向（X、Y、Z）的振动速度峰值及该质点的振动频率，用该质点的三方向最大值作为振动安全判据。
选择爆破监测的原则是选取重点关注的目标或构件为监测点。此次监测所用到的仪器是成都中科测控有限公司生产的TC—4850爆破测振仪，是一款专为工程爆破设计的便携振动监测仪器，具有高灵敏度的特性。此仪器配有专门的软件能够简单快速的导出波形和分析波形的功能。在爆破后通过波形分析，能够及时调整炸药量及爆破参数。
监测过程如下：
第一步：安装传感器、连接设备。首先将仪器配套的专用信号线与三分量速度传感器连接，之后与主机连接。仪器X/Y轴对着爆破中心。用石膏将传感器与被测体固定。
第二步：准备采集。将触发模式调到内触发之后调到数据采集界面，等待触发。
第三步：数据分析。收集数据完后将主机关闭，断开传感器。用USB数据线与电脑连接分析数据，之后导出相关数据。
4 结论
本工程位于城市中心地段，周围环境十分复杂，在采取众多的防护措施后，大幅降低了爆破施工对周围环境的影响。施工中结合震动监测，及时对敏感区域以及地质、水深变化较大的区域进行了装药量及装药结构调整，很好地控制了爆破施工的影响。本工程的成功也为“如何降低城市复杂环境下水下爆破的影响”提供了宝贵的指导经验。
收稿日期：2017-12-14
作者简介：何钱金（1984-），男，广东广州人，广东宏大广航工程有限公司工程师，研究方向：港口航道施工。
