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千里汉江第一爆的险与安

发布时间:2022-06-27阅读次数:

墙外,汤汤汉水东流不止;墙内,预制好的沉管正待时出坞。

如何在30天内拆去高墙,剪断钢管桩,又不伤及与之相连的支撑墙体和毗邻的隧道、沉管,是千里汉江第一隧——襄阳市东西轴线鱼梁洲沉管隧道工程出坞对接面临的一个难题。

来自中交二航局的建设者找到了最优解——精准爆破拆除。他们仅用509毫秒爆破了止水墙、25天拔除了钢管桩桩体,而周边保护结构物及水中鱼类均安然无恙。

墙破桩断,沉管出坞无阻

襄阳东西轴线鱼梁洲段沉管隧道(以下简称“东西轴线项目”)经东汊、西汊两次下穿汉江,全长5.4公里。东汊和西汊沉管段均采用轴线干坞预制方案,四个对接端(坞门)支护结构均是由锁口钢管桩、塑性混凝土止水墙形成的组合体。顺利打开这一沉管隧道的出坞通道,对沉管浮运出坞、精准对接至关重要。建设者必须高效、完整地拆除钢管桩-止水墙这道“门”。

传统施工方式是,采用液压挖斗、长臂挖机、旋挖钻机、冲击钻等设备先破除混凝土止水墙,然后再派潜水员潜到钢管桩下部的螺栓位置进行水下切割作业。

而东西轴线项目问题的关键是时间不等人。如果采用传统方式破墙断桩,最少要3个月,且这些方案都可能存在破除墙体不完全、超深水体施工难以到达水底的风险。

如何破解这个关键“卡点”?在方案讨论会上,爆破施工方案从多个方案中脱颖而出,采用这种“暴力”方法,可以在极短时间内炸破混凝土止水墙,同时利用爆炸能力扩散形成的水击波,甚至可以剪断锁口钢管桩下部的螺栓,进一步提高施工效率,为后续施工预留更多时间。

经过研讨,项目部将爆破专项施工方案定为最终方案,只要从止水墙顶部自上而下钻出合适深度的钻孔,将炸药埋置其中,按计划引爆,即可顺利炸破止水墙,剪断钢管桩,这样沉管出坞就畅通无阻了。

 

策无遗算,主体结构无损

然而,新的问题又出现了,如何顺利爆破的同时,确保相连的支撑墙体和毗邻的隧道、沉管等主体结构丝毫不受损,成了“拦路虎”。

爆破工程,是一种颇具风险的作业,复杂环境中的爆破作业更具难度。待拆除的塑性混凝土止水墙与地连墙永久支护结构紧邻,且距待浮运沉管仅有45米、距暗埋段隧道主体结构仅8米。

此外,对接端北侧直线距离138米的城市景观河水闸,220米外的新建图书馆、泵房以及周边的民房等设施均在爆破可能影响的范围内。

将爆破的有害效应控制在预定的合理范围,是本次爆破拆除成功与否的重中之重。

工区经理王金绪主动请战,别人望而却步的“烫手山芋”,他下定决心要接下来。底气来源于他的专业积累。王金绪2018年研究生毕业于长江科学院岩土工程专业,研究生在读期间,他就跟随导师研究过岩土爆破施工,深谙其中要义。

为了充分控制爆破效果,王金绪查阅大量文献资料,结合现场实际,建立起三维精细化模型,根据墙体、钢管、螺栓及邻近结构物的特性参数,利用建模作业开展定性、定量分析。

经过模拟分析,充分对比不同炮孔布置形式(桩间与桩侧布孔)下拆除爆破对钢管桩的影响特征后,项目部将炮孔布置在两根锁口钢管桩之间的咬口连接处,采用直径60毫米的乳化炸药,预计可以达到效果。为防止深水条件下常规乳化炸药受先起爆炸药水击波“减敏”作用而导致拒爆等问题,确保万无一失,项目团队启动起爆工艺试验,找到并排除了炸药无法传爆的可能因素。

爆破后,塑性混凝土止水墙破碎坍塌,而锁口钢管桩仅出现微弱的错动,周边保护结构物震动监测数据均在正常范围。钢管桩底部的法兰螺栓被剪断,达到了拆除对象破碎坍塌、保留对象“断而不倒”的爆破效果,成功开启沉管出坞入江的通道,同时有效控制住爆破的有害效应。

 

三管齐下,水生生物无恙

项目所在的鱼梁洲地处国家一级水源地,是襄阳市“一心四城”城市格局中的核心,被称为“城市绿洲”。江水中的长春鳊为国家一级保护动物,如何有效控制爆破影响,做好水生生物和生态环境的保护,项目部在方案设计之初就予以考虑。

为摸清水生生物对水下爆破产生的水击波的敏感程度,项目部专门开展微爆驱鱼试验,即观测深水中小当量的炸药引爆后,水中鱼群的反应,试验表明大部分鱼类对爆炸敏感,能在爆破后迅速远离爆破源。为了尽可能减小对江水中鱼类的影响,项目团队在正式起爆前间隔5分钟进行了两次微爆驱鱼,将鱼群提前驱离。

此外,项目团队还在距离起爆区较近的合适位置设置减震孔,有效降低水击波的大范围传递。在水中距起爆区最远的20至30米区域,项目团队创造性地利用压气机,通过将空气吹入塑料管,塑料管自带出气孔,沉入水底后通过岸上的压气机吹入空气,塑料管在水底的部分便能产生一道道气泡帷幕,有效减缓了水击波的扩散和对鱼群可能造成的伤害,在爆破外围筑起又一道生态屏障。

经过布设减震孔、微爆驱鱼、设置气泡帷幕这三种手段,项目团队成功将爆破作业对水生生物和环境的影响降到最低,爆破区域附近监测结果显示未发现伤亡鱼类。

“砰砰!”2020年10月29日17时许,随着几声低响,东西轴线隧道施工现场,水下爆破在岸堤处成功破“门”,周边受保护的结构物及水中受保护的鱼类安然无恙,成功开启了沉管出坞入江的通道,项目施工进入了大干快上的“快车道”。(张云鹏)

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