沉管隧道钢管桩混凝土墙钻孔爆破拆除施工方法技术领域
本发明适用于沉管隧道钢管桩混凝土墙拆除施工，特别是拆除临水边、埋深较深
的混凝土墙优势更加明显，在类似的连续墙拆除、控制爆破等工程同样适用。
背景技术
随着国民经济的发展，沉管隧道在过江隧道中得到了广泛的运用。沉管隧道分陆
地段和水中段，分别采用陆地干施工和水下施工清挖出沟槽。陆地段和水中段交界处会打
设一排钢管桩，并在钢管桩一侧灌注一道混凝土墙将钢管桩连成一个整体，形成了钢管桩
混凝土墙护岸，起到隔水防护作用。在陆地段和水中段沟槽开挖完成后再将钢管桩混凝土
墙拆除，使沟槽连接贯通，最后将预制好的沉管安放到沟槽内，形成沉管隧道。
因工程地质、环境等的影响，部分沉管隧道钢管桩混凝土墙护岸打设位置较靠近
水边，在钢管桩混凝土墙护岸拆除时有以下几个难点：1、钢管桩混凝土墙靠近水边，无法采
取陆地干施工进行拆除；2、钢管桩混凝土墙镶嵌在岩石中，与水中段岩石连在一起，由于钢
管桩和混凝土墙顶面标高高出水面，导致炸礁船无法贴近钢管桩进行混凝土墙钻孔，且因
钢管桩的影响水中段靠近钢管桩一定范围内的礁石无法施工；3、钢管桩与混凝土墙连成了
一个整体，必须先拆除混凝土墙才能切割钢管桩；4、由于混凝土墙夹在钢管桩与岩石之间，
且墙体厚度较薄，一次爆破后无法再进行二次钻孔爆破，因此采用爆破施工必须一次性成
功，且必须保证钢管桩的完好，便于切割。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种直接在混凝土墙上钻取垂直炮孔，并采用
孔内孔外毫秒微差控制爆破技术进行混凝土墙爆破，爆破后再进行钢管桩切割拆除，实际
施工效果显著，混凝土墙一次性爆破完成，破碎度好，并与钢管桩完全脱离，爆破后采用潜
水员水下切割钢管桩，顺利将钢管桩混凝土墙护岸拆除。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种沉管隧道钢管桩混凝土墙钻孔爆破拆
除施工方法，具体包括以下步骤：施工设计、施工准备、搭设钻机平台、钻机定位、钻孔施工、
成孔检查、装药、爆破网络连接、警戒、起爆以及钢管桩切割，其中，装药步骤需要事先进行
雷管检测以及药包加工，成孔检查步骤如果不合格，则返回钻孔施工步骤，成孔检查如果合
格则对钻机定位机构作出护孔动作，钻孔施工还包括垂直度的检测。
作为优选的技术方案，所述施工设计包括炮孔布设、钻机选择及钻孔参数设计、装
药设计以及起爆网路设计。
作为优选的技术方案，所述炮孔布设包括将形状为圆柱形、直径为1.25m的钢管桩
成一条直线排列，相邻钢管桩之间距离约1-2cm，混凝土墙紧贴钢管桩浇筑，厚度约80cm，为
达到最佳爆破效果，炮孔布设在混凝土墙的中轴线上，布设一排炮孔，具体设计如下：1、两
根钢管桩相邻处混凝土较厚，抵抗线相对较大，因此，在两根钢管桩相邻处布设一个炮孔；
混凝土墙厚(B)一般小于两根钢管桩之间的圆心距(A)，只在钢管桩相邻处布孔的
最小抵抗线小于A/2，无法保证两孔之间的混凝土完全破裂，因此，在两孔之间再加多一个
炮孔，因此炮孔参数为：孔距：a＝A/2，钻孔距混凝土边距离：b＝B/2。
作为优选的技术方案，所述钻机选择及钻孔参数设计包括选用钻孔精度高的地质
钻机或履带钻机可满足施工要求，钻头选择φ76mm，钻孔孔径d＝80～85mm，钻孔深度L：超
过钢管桩切割处以下1.5米。
作为优选的技术方案，所述装药设计包括单孔装药量、单孔装药量、单药包药量以
及装药结构。
作为优选的技术方案，所述起爆网路设计采用孔内孔外微差控制爆破网络，导爆
管选用非电毫秒延迟导爆管雷管，根据装药设计算出的单段别药量和单药包药量，计算出
单孔内实际需要的导爆管雷管段别数量及用量，优先选择小段别的导爆管雷管。
作为优选的技术方案，施工准备步骤包括施工手续的办理，人员、设备、材料的进
场、钻孔设备的选择以及材料的准备。
作为优选的技术方案，钻孔施工步骤包括如下几个具体步骤：
(1)、钻孔施工前，将设计的钻孔位置通过测量放样标注在混凝土墙上；
(2)、钻机根据标注的钻孔位置，调整站位，准确的将钻头定位在钻孔位置上，检查
钻杆垂直度，满足要求后开始钻孔施工；
(3)、钻孔过程中需时刻观察钻杆垂直度，当垂直度偏差较大时需停止钻进，调整
钻机或钻架位置，满足要求后继续钻进；
(4)、钻孔至设计深度后钻机需在孔内继续吹气2-3分钟，并将钻杆做上下提降运
动，保证将孔内残渣吹出孔外，停气后钻杆能顺利从孔内提出；
(5)、钻孔完毕后，用水坨检测孔深和质量，不满足要求需重新洗孔，满足要求后立
即用木楔封住孔口，避免碎石掉落孔内堵塞炮孔；
(6)、钻机完成一个孔后移位到下一个孔，重复2-5的步骤，直至所有钻孔完成，所
有钻孔完成后再进行统一装药。
作为优选的技术方案，药包加工步骤包括以下几个具体步骤：
(1)、起爆体加工前，根据设计装药结构对各种配重药包的数量进行统计，根据统
计情况进行药包加工；
(2)药包加工采用竹片将炸药夹好再用胶布进行绑扎形成药包；
(3)药包加工的同时进行间隔砂袋的加工，砂袋采用定制的塑料袋，Φ90mm，通过
装填河砂制作成间隔砂袋，砂袋长度40cm。
作为优选的技术方案，装药步骤具体包括以下几个步骤：
(1)因采用错位间隔装药，相邻孔装药结构不同，为了避免装药出错，装药前对装
药人员进行分组，分两个组进行装药，1组负责装单数孔，2组负责装双数孔，两个组分别由
两端开始装药；
(2)装药时将对应段别的导爆管雷管插入药包底部1/3位置处，并用胶布绑扎密封
好，形成起爆体；
(3)按设计的装药顺序，将起爆体由孔口放入孔内。每放一个起爆体均用水坨检查
药包到位情况，不到位的可用竹竿压送到位，放完一个起爆体后放间隔砂袋，再放下一个起
爆体。每个孔装完药后孔口用砂填满，并在孔顶压载一个砂袋；
(4)单孔装药完成后，将该孔内的导爆管用胶布绑扎在一起，避免导爆管错乱；
(5)为防止爆破飞石，所有孔装完药后用木板对炮孔进行覆盖，再在木板上压载砂
袋。
作为优选的技术方案，爆破网络连接包括在孔内装药完成后，由专人进行起爆网
络的连接，按设定的方向，将每个孔的导爆管用外联导爆管串联起来，然后再连接电雷管，
电雷管通过电缆与起爆器连接，起爆器放置在安全地点。
作为优选的技术方案，警戒、起爆步骤包括现场指派负责人，统一指挥警戒、起爆
事宜，装药时，拉警戒条禁止无关人员入内；装药完成后，发出撤离危险区的警报信号，所有
人员和设备全部撤离到安全区域，在确保安全无误后，由现场负责人发令起爆。
作为优选的技术方案，钢管桩切割步骤如下，爆破完成后，先检查钢管桩稳定性，
不稳定的采用钢板加固，满足要求后，即可安排钢管桩的切割，切割标高一般应低于管沟设
计底标高20cm以上，切割后的钢管桩由陆地吊机或吊机船吊离。
本发明的有益效果是：(1)本工法通过搭建钻机平台或履带钻机在混凝土墙顶部
钻取垂直炮孔，保证了钻孔的垂直度和孔完整性，进行一次性混凝土墙爆破拆除，具有快
速、高效和成本低的特点。
(2)采用本工法在陆地段施工完成后即可开始混凝土墙拆除施工，无需等陆地段
和水中段均完成后再进行拆除施工，有效节约了工期。
(3)爆破炮孔内采用间隔装药，可分散药量，减小单药包药量，在不影响爆破效果
的前提下，有效提高了施工的安全性。
(4)相邻两爆破炮孔之间采用错位装药，使爆破爆破点更加分散，爆破面积增大，
提高爆破效果。
(5)采用孔内孔外微差控制爆破网络，选用段别为2、3段的导爆管雷管作为外部串
联导爆管，孔内选用4段以后导爆管雷管进行装药，孔内导爆管雷管由上到下段别由小到
大。采用此连接网络，可有效控制先爆破孔对后爆破孔造成的不利影响，保障整个爆破网络
的有效性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为炮孔布设示意图；
图3为沉管隧道管沟剖面图；
图4为装药结构示意图；
图5为爆网络示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥
的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙
述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只
是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，包括施工设计、施工准备、搭设钻机平台、钻机定位、钻孔施工、成孔检
查、装药、爆破网络连接、警戒、起爆以及钢管桩切割，其中，装药步骤需要事先进行雷管检
测以及药包加工，成孔检查步骤如果不合格，则返回钻孔施工步骤，成孔检查如果合格则对
钻机定位机构作出护孔动作，钻孔施工还包括垂直度的检测。
施工设计
炮孔布设设计：钢管桩为圆柱形，直径一般为1.25m，成一条直线排列，相邻钢管桩
之间距离约1-2cm，混凝土墙紧贴钢管桩浇筑，厚度约80cm。为达到最佳爆破效果，炮孔布设
在混凝土墙的中轴线上，布设一排炮孔，具体设计如下：
1、两根钢管桩相邻处混凝土较厚，抵抗线相对较大，因此，在两根钢管桩相邻处布
设一个炮孔；
2、混凝土墙厚(B)一般小于两根钢管桩之间的圆心距(A)，只在钢管桩相邻处布孔
的最小抵抗线小于A/2，无法保证两孔之间的混凝土完全破裂，因此，在两孔之间再加多一
个炮孔。
综上所述，炮孔参数为：孔距：a＝A/2，钻孔距混凝土边距离：b＝B/2，如图2所示。
钻机选择及钻孔参数设计
混凝土墙厚度一般为0.8m，厚度较小，因此炮孔不宜过大；但一次性钻孔孔深较
深，孔径较小的设备深度或垂直度满足不了施工的要求。经过对现有设备的对比分析，选用
钻孔精度高的地质钻机或履带钻机可满足施工要求，钻头选择φ76mm，钻孔孔径d＝80～
85mm，钻孔深度L：超过钢管桩切割处以下1.5米(一般为管沟设计深度-1.5m)。
装药设计
1、单孔装药量
混凝土墙与水中段基槽炸礁礁石相连接，钢管桩混凝土墙拆除之前，水中段靠近
钢管桩混凝土墙附近的礁石无法施工。在混凝土墙爆破时，镶嵌在岩石内部的混凝土墙存
在岩石的阻挡，因此，炸药使用单耗需分两种情况考虑：岩石内和岩石外，如图3所示。
岩石内部分外侧有岩石的阻挡，参考水下爆破参数，选取炸药单耗为：q1在1.7～
2.5kg/m3之间；
岩石外部分属于临水爆破，综合参考水下和陆地爆破参数，选取炸药单耗为：q2在
1.0～1.5kg/m3之间；
综上所述，单孔装药量按以下公式计算：Q＝q1aBL1+q2aBL2，
上式中，a为孔距，L1为岩石内孔深，L2为岩石外孔深；B为混凝土墙厚度。
2、单段别药量
为减小爆破对钢管桩及周围建筑物的危害，必须严格控制单段别药量。对建筑物
的安全振动标准参考《爆破安全规程6722-2014》的规定。
沉管隧道陆地段距离钢管桩混凝土墙一定距离处建有封门，封门与混凝土墙之间
沟槽已施工完成，为保证钢管桩混凝土墙护岸内外压力平衡，沟槽内用河砂进行了回填。对
封门的影响主要为爆破振动，参考新浇大体积混凝土安全标准，龄期3d-7d安全振动标准为
3.0～7.0cm/s，龄期7d-28d安全振动标准为7.0～12.0cm/s。爆破施工时，封门已建造完成
超过7天，施工中爆破振动安全标准按4.0cm/s进行控制。封门后为陆地施工的隧道，交通隧
道爆破振动安全标准为12～15cm/s。
根据《爆破安全规程6722-2014》，单段别药量按公式5.2.3-2计算：
Q＝(R×(V/K)1/a)3 (公式5.2.3-2)
式中Q—最大单段药量，kg；
R—爆破点与被保护建(构)筑物的距离，m；
V—保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s；
K、α—与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，实际施工中，根据现场
试验确定，混凝土墙爆破取K＝180，α＝1.8。
根据公式5.2.3-2计算出封门安全距离与最大单段别装药量见表5.2.3-1。
表5.2.3-1 封门安全距离与最大单段别装药量表
v＝4.0cm/s
表5.2.3-1
单药包药量
单药包药量的选择一是为了保证爆破效果；二是减小对钢管桩的破坏。
混凝土墙与钢管桩紧贴在一起，爆破时对钢管桩的危害主要是爆轰能对钢管桩的
冲击破坏，尤其是药包布设点的危害最大。为了保证钢管桩完整性，减少钢管桩变形、破裂
情况，通过控制单药包药量及药包直径来控制爆破对钢管桩的破坏。经过多次爆破试验统
计，选择Φ60mm的乳化炸药，单药包药量不超过5kg可满足施工要求。
因单孔内的总药量较小，若单药包药量较大，则相邻药包之间的间隔就较大，间隔
过大会影响整体爆破效果，合适的间隔距离为1～2m，因在此范围内按岩石内、外两种情况，
平均分配药包药量。
实际施工中应综合考虑药包间隔、单段别药量及对钢管桩的保护来进行单药包药
量设计。例：封门距离大于15米时，岩石内单药包药量为2.4～4.8kg，岩石外单药包药量为
1.2～2.4kg。
装药结构
炮孔内采用间隔装药结构，间隔距离1-2米，相邻两孔之间采用错位装药。相邻药
包之间用砂袋间隔，炮孔顶部预留1～1.5米，并用砂填满炮孔，如图4所示。为防止飞石，装
药完成后需采用覆盖措施，可采用木板或竹排覆盖、压载砂袋等措施。
起爆网路设计
起爆网络采用孔内孔外微差控制爆破网络。导爆管选用非电毫秒延迟导爆管雷管
(延迟参数见表2)。根据装药设计算出的单段别药量和单药包药量，计算出单孔内实际需要
的导爆管雷管段别数量及用量，优先选择小段别的导爆管雷管。
由于炮孔间距较小，相邻爆破孔起爆延时过大会造成前爆破孔爆破后对后爆破孔
未起爆的导爆管及装药结构造成破坏，影响爆破效果。因此，采用“大段装药、小段外联”的
方式。综合考虑，施工中宜选择2、3段导爆管雷管用作外联导爆管，孔内选用4段以后导爆管
雷管进行装药。孔内导爆管雷管由上到下段别由小到大，如图5所示。
表2
施工准备
1、施工准备主要是施工手续的办理，人员、设备、材料的进场。
2、钻孔设备选择：钻机可选择履带钻机或地质钻机。履带式钻机施工方便，效率
高，在钢管桩混凝土墙一侧有可利用的平台时优先选择履带钻机；若无可用平台时通过人
工在钢管桩上搭建钻机平台，安装地质钻机进行施工。
3、材料准备：施工所需材料主要是钻孔所需的钻杆、冲击器、钻头以及护孔堵孔用
的木楔、PVC管、砂等。炸药选用防水性好的2号岩石乳化炸药，导爆管选用非电毫秒微差延
迟雷管。
搭设钻机平台
搭设钻机平台是为了钻机能够平稳的在混凝土墙上钻孔，并保证钻孔的垂直度满
足要求。在钢管桩混凝土墙一侧有简易护岸，可作为利用的平台时，利用挖掘机将平台进行
铺垫、整平，满足钻机平稳蹲坐要求即可。同时用钢板将相邻钢管桩焊接在一起，增加钢管
桩的整体稳定性。无可利用的护岸做平台时，可采用人工在钢管桩上焊接搭建钻机平台，此
时选用重量轻的地质钻机。
钻孔施工
钻孔施工要点：
1、钻孔施工前，将设计的钻孔位置通过测量放样标注在混凝土墙上。
2、钻机根据标注的钻孔位置，调整站位，准确的将钻头定位在钻孔位置上。检查钻
杆垂直度，满足要求后开始钻孔施工。
3、钻孔过程中需时刻观察钻杆垂直度，当垂直度偏差较大时需停止钻进，调整钻
机或钻架位置，满足要求后继续钻进。
4、钻孔至设计深度后钻机需在孔内继续吹气2-3分钟，并将钻杆做上下提降运动，
保证将孔内残渣吹出孔外，停气后钻杆能顺利从孔内提出。
5、钻孔完毕后，用水坨检测孔深和质量，不满足要求需重新洗孔，满足要求后立即
用木楔封住孔口，避免碎石掉落孔内堵塞炮孔。
6、钻机完成一个孔后移位到下一个孔，重复2-5的步骤，直至所有钻孔完成。所有
钻孔完成后再进行统一装药。
药包加工
1、起爆体加工前，根据设计装药结构对各种配重药包的数量进行统计(如3.6kg药
包30个)，根据统计情况进行药包加工。
2、药包加工采用竹片将炸药夹好再用胶布进行绑扎形成药包。
3、药包加工的同时进行间隔砂袋的加工，砂袋采用定制的塑料袋，Φ80mm，通过装
填河砂制作成间隔砂袋，砂袋长度40cm。
装药
1、因采用错位间隔装药，相邻孔装药结构不同，为了避免装药出错，装药前对装药
人员进行分组，分两个组进行装药。1组负责装单数孔(钢管桩相邻处的孔)，2组负责装双数
孔(钢管桩正对的孔)，两个组分别由两端开始装药。
2、装药时将对应段别的导爆管雷管插入药包底部1/3位置处，并用胶布绑扎密封
好，形成起爆体。
3、按设计的装药顺序，将起爆体由孔口放入孔内。每放一个起爆体均用水坨检查
药包到位情况，不到位的可用竹竿压送到位。放完一个起爆体后放间隔砂袋，再放下一个起
爆体。每个孔装完药后孔口用砂填满，并在孔顶压载一个砂袋。
4、单孔装药完成后，将该孔内的导爆管用胶布绑扎在一起，避免导爆管错乱。
5、为防止爆破飞石，所有孔装完药后用木板对炮孔进行覆盖，再在木板上压载砂
袋。
起爆网络连接
孔内装药完成后，由专人进行起爆网络的连接。按设定的方向，将每个孔的导爆管
用外联导爆管串联起来，然后再连接电雷管。电雷管通过电缆与起爆器连接，起爆器放置在
安全地点。
警戒、起爆
现场指派负责人，统一指挥警戒、起爆事宜。装药时，拉警戒条禁止无关人员入内；
装药完成后，发出撤离危险区的警报信号，所有人员和设备全部撤离到安全区域。在确保安
全无误后，由现场负责人发令起爆。
钢管桩切割
爆破完成后，先检查钢管桩稳定性，不稳定的采用钢板加固，满足要求后，即可安
排钢管桩的切割，切割标高一般应低于管沟设计底标高20cm以上。切割后的钢管桩由陆地
吊机或吊机船吊离。
佛山市汾江路南延线(澜石路至裕和路段)沉管段基槽开挖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。隧道采用沉管隧道的工艺，建成后为地铁、公路两
用隧道。在隧道的南北两岸入河口处均设置了钢管桩混凝土墙，混凝土墙距离河边约5米。
混凝土墙厚0.8m，顶标高3米，钢管桩直径1.25米，相邻钢管桩圆心距1.4米，基槽设计底标
高-19.5米。北岸混凝土墙长56米，南岸混凝土墙长54米。陆地段施工完成后，水中段尚未完
工，为加快工期，同时减小钢管桩混凝土墙对水中段施工的影响，计划对钢管桩混凝土墙提
前拆除。
我公司投入1台履带式钻机先后对南北两岸的混凝土墙进行了钻孔爆破施工：工
程2013年10月15日开工，2013年11月10日爆破完工，钻孔采用履带钻机依托回填砂路面为
平台对混凝土墙进行钻孔，孔距0.7m，孔深24米，南岸钻孔78个，北岸钻孔80个。钻孔后再采
用错位间隔装药并运用孔内孔外毫秒微差控制爆破技术进行了爆破。爆破效果良好，混凝
土墙与钢管桩完全分离，钢管桩基本上完好无损。爆破完成后开始钢管桩水下切割，切割后
的钢管桩采用75t吊机船吊离。在钢管桩切割吊运过程中未发现钢管桩破碎或难起吊的情
况，顺利将钢管桩混凝土墙拆除。
广州市生物岛—大学城隧道基槽炸礁工程
广州市生物岛—大学城隧道基槽炸礁工程位于广州市的东南部，连接生物岛和大
学城，隧道线路呈南北走向，起点位于生物岛东西向主干道的道路中线位置，终点为大学城
26号路与中环路的交点。工程的起讫里程为SK0+265～SK0+817，全长552m，中间穿越宽191m
的官洲河，包括214m的沉管和338m的北端岸上段，水中沉管段起止里程SK0+603～SK0+817。
本工程北岸上岸段打设有钢管桩混凝土墙，混凝土墙长30米，厚0.8米，墙顶标高+
8米。拆除底标高-11.6米。在水中段礁石爆破施工完成后，我公司对钢管桩混凝土墙采用了
钻孔爆破技术进行拆除。由于现场无可利用的路面做施工平台，我公司在钢管桩上通过人
工焊接搭建了钻机平台，采用重量较轻的地质钻机在平台上进行钻孔。钻孔参数：孔径
80mm，孔距0.8米，钻孔深度22米，共钻孔40个，施工20天完成了混凝土墙的钻孔爆破施工，
在其后的钢管桩切割过程中未发现任何问题，顺利的将钢管桩混凝土墙拆除。
本发明采用微差控制爆破技术，严格控制单段别及单药包药量，炮孔上采取了覆
盖措施，大大降低了对居民及周边环境的影响，切实做到了施工与环境和谐共处，社会效益
显著。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的
保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。