預(yù)裂爆破技術(shù)在岸壁碼頭施工中應(yīng)用

蔡忠田CAI Zhong-tian；馬原MA Yuan

（①92304部隊(duì)，三亞 572000；②92303部隊(duì)，青島 266000）

0 引言

我國(guó)沿岸島嶼因水深相對(duì)較淺，水域面積相對(duì)狹窄，建設(shè)碼頭選址方面存在諸多不利因素。采用預(yù)裂爆破技術(shù)，可以徹底解決前沿水深和港池水域不足的問(wèn)題。預(yù)裂爆破具有形成光面、保護(hù)巖壁和減輕地震波等作用，用來(lái)建造岸壁式碼頭，可以不必筑堰排水，爆破形成的巖壁可不加襯砌，船舶可直接?？浚a頭具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低和施工機(jī)具簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，具有普通重力式碼頭所不可比擬的耐久性、承載力、抗震性、抗風(fēng)浪、抗沖擊、抗爆炸的能力，因而具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的發(fā)展前景。

1 預(yù)裂爆破技術(shù)原理

預(yù)裂爆破是在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開(kāi)挖爆破的振動(dòng)波，控制其對(duì)保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開(kāi)挖輪廓。一般事先沿著設(shè)計(jì)輪廓線打一排減小孔距的平行炮孔作為預(yù)裂孔，對(duì)這些預(yù)裂孔減小裝藥量，采用不耦合裝藥，在開(kāi)挖區(qū)主爆破炮孔爆破前，同時(shí)起爆這些輪廓線上的預(yù)裂孔，就會(huì)沿著設(shè)計(jì)輪廓線先形成一條平整的預(yù)裂縫，預(yù)裂縫形成后，再起爆主爆炮孔組，以達(dá)到爆后壁面平整規(guī)則、輪廓線符合設(shè)計(jì)要求。

預(yù)裂爆破的裂縫形成是應(yīng)力波與爆生氣體共同作用的結(jié)果。為了保證預(yù)裂爆破成功，必須采用不耦合裝藥法，即藥包直徑小于鉆孔直徑。一般情況下當(dāng)藥包與孔壁之間存在空氣間隙時(shí)，由于空氣的緩沖作用，使孔壁所受壓力大大降低。所以，當(dāng)不耦合系數(shù)M=2.5時(shí)，作用在炮孔內(nèi)壁的最大切向應(yīng)力只相當(dāng)于不耦合系數(shù)為1時(shí)的大約1/16。因此，完全有可能利用現(xiàn)有的常用炸藥，用不耦合裝藥來(lái)降低孔壁壓力，把幾萬(wàn)個(gè)大氣壓降到每平方厘米只有幾千或幾百公斤的壓力值。當(dāng)降低孔壁壓力值小于或極接近于巖石的極限抗壓強(qiáng)度時(shí)，便可使孔壁不受爆破壓縮破壞或者只受少量的振動(dòng)。在利用不耦合裝藥保證孔壁不受破壞的前提下，還需要調(diào)整好適合的相鄰炮孔距離或適合孔內(nèi)裝藥量才能達(dá)到成縫的目的。

由于采用小藥卷不耦合裝藥，在該孔連線方向形成平整的預(yù)裂縫，裂縫寬度可達(dá)1-2cm。然后再起爆主爆炮孔組，可降低主爆炮孔組的爆破地震效應(yīng)，提高保留區(qū)巖石壁面的穩(wěn)定性，使保留區(qū)巖石沿預(yù)定的輪廓線留下的光滑平整的巖壁，減少超、欠挖。由于預(yù)裂面存在，在爆破過(guò)程中，爆炸應(yīng)力波在預(yù)裂面產(chǎn)生反射，使傳到圍巖的應(yīng)力波減弱，從而減少圍巖的破壞，并可以獲得平整光滑的巖石壁面，大大減少超挖，保持圍巖的穩(wěn)定性。

2 預(yù)裂爆破技術(shù)工程實(shí)踐

某工程擬建碼頭位于一天然狹長(zhǎng)港灣內(nèi)，一側(cè)為孤島式突出巖體，港灣內(nèi)回旋水域較小。在初步設(shè)計(jì)方案中，選用兩種方式，一種是按正常方式建設(shè)突堤式方塊碼頭；另一種是采用預(yù)裂光面爆破技術(shù)，將孤島式突出巖體爆除，形成立體巖面，作為碼頭岸壁，根據(jù)對(duì)海平面以上孤島式突出巖體觀察，擬建碼頭區(qū)為粗粒花崗巖，巖石堅(jiān)硬較完整，節(jié)理一般發(fā)育，最終選擇預(yù)裂爆破技術(shù)，在突出巖體爆出直立面作為碼頭前沿面。采用預(yù)裂爆破施工使碼頭后方回填量大大減小，施工工期大大縮短，港池水域增大，概算造價(jià)降低約220余萬(wàn)元，取得了巨大的效益。

2.1 爆破器材選擇 爆破選用具有良好防水性能的乳化藥柱，高精度毫秒延時(shí)導(dǎo)爆雷管有塑料防水導(dǎo)爆索、電雷管。

2.2 毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管雷管 毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管雷管延期時(shí)間應(yīng)搭配科學(xué)合理，實(shí)現(xiàn)不同間隔時(shí)間的大規(guī)模逐孔降震控制爆破，延期時(shí)間要十分精確，低于1%；杜絕隔段跳段的現(xiàn)象發(fā)生。導(dǎo)爆管的連接構(gòu)件要求設(shè)計(jì)合理，連接塊操作方便，不同顏色標(biāo)識(shí)，便于區(qū)分，爆破作業(yè)時(shí)可有效縮短爆破作業(yè)時(shí)間。同時(shí)雷管產(chǎn)品就具有優(yōu)良的理化、力學(xué)性能，要求抗沖擊、耐摩擦、抗拉強(qiáng)度高、耐油、耐腐蝕、耐高低溫、抗靜電、抗雜散電流等。網(wǎng)路設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單易行。產(chǎn)品拒爆率低于百萬(wàn)分之一，傳爆可靠。

2.3 爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 由于本次爆破一次爆破孔數(shù)多，為減少地震波等有害效應(yīng)對(duì)擬成形巖壁的影響，采用逐孔起爆的爆破網(wǎng)絡(luò)方式。在爆破過(guò)程中，借助于高精度雷管的準(zhǔn)確延時(shí)，通過(guò)孔內(nèi)雷管與地表雷管的合理時(shí)間組合，使炮孔由起爆點(diǎn)按順序依次起爆，每個(gè)炮孔的起爆都是相對(duì)獨(dú)立的，當(dāng)相鄰炮孔的延期間隔選取合理時(shí)，相鄰炮孔間的巖石在移動(dòng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生相互擠壓，使巖石進(jìn)一步破碎，從而保證了較好的破碎效果，也降低了爆破有害效應(yīng)。

起爆網(wǎng)路聯(lián)接形式為在炮孔內(nèi)一律裝600毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管雷管，每孔裝兩個(gè)起爆體，每個(gè)起爆體裝1發(fā)雷管；孔間延時(shí)采用17ms地表雷管；排間采用42ms地表雷管。最后用75ms導(dǎo)爆管與預(yù)裂孔聯(lián)接。整個(gè)網(wǎng)路連接完畢，最后綁扎兩發(fā)電雷管后，用導(dǎo)線引至起爆站，用高能起爆器起爆。

3 預(yù)裂爆破技術(shù)要點(diǎn)和施工工藝要求

3.1 技術(shù)要點(diǎn) 預(yù)裂縫能在一定范圍內(nèi)減小主爆孔組的爆破地震效應(yīng)，對(duì)周圍巖石的破壞比較輕微，保護(hù)了巖體的完整性。預(yù)裂縫必須貫通，寬度大于5～l0mm。預(yù)裂面應(yīng)保持平整，周邊輪廓成型規(guī)整，基本符合設(shè)計(jì)要求，沒(méi)有欠挖量，平均線性超挖量應(yīng)小于50-100mm，相鄰預(yù)裂孔間壁面的不平整度小于正負(fù)150-200mm，水工建筑的精度要求小于150mm，鐵路交通隧道挖掘中相鄰預(yù)裂孔間壁面的不平整度小于150mm。施工中要根據(jù)圍巖特點(diǎn)，合理選定周邊眼的間距和最小抵抗線，盡最大努力提高鉆眼質(zhì)量；要嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量，盡可能將藥量沿眼長(zhǎng)均勻分布；對(duì)周邊眼宜使用小直徑藥卷和低猛度、低爆速的炸藥；為滿足裝藥結(jié)構(gòu)要求，還可借助導(dǎo)爆索來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣間隔裝藥。起爆時(shí)應(yīng)采用毫秒微差有序起爆，要安排好開(kāi)挖程序，使光面爆破具有良好的臨空面。邊孔直徑應(yīng)小于等于50毫米。

3.2 施工工藝要求 鉆孔質(zhì)量是預(yù)裂爆破質(zhì)量控制的關(guān)鍵。為保證爆破質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制鉆孔的開(kāi)孔誤差，使炮孔保持在同一平面上，鉆孔方向正、角度精，開(kāi)孔偏差不大于5cm，由于預(yù)裂孔的質(zhì)量直接影響此次工程的質(zhì)量，鉆孔時(shí)必須保證鉆孔的垂直度，炮孔垂直度誤差小于1度。布孔時(shí)由測(cè)量人員與爆破工程師根據(jù)設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行布孔。鉆孔時(shí)采取一人鉆孔一人校核的專人分工模式，及時(shí)調(diào)整鉆孔角度和精度，確保鉆孔質(zhì)量。裝藥前要進(jìn)行清孔和測(cè)量，做好每個(gè)孔裝藥量計(jì)算表和裝藥結(jié)構(gòu)圖，確保每個(gè)孔裝藥準(zhǔn)確無(wú)誤。

要嚴(yán)格控制裝藥量，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及時(shí)調(diào)整炮孔的合理裝藥量及保證合理的裝藥結(jié)構(gòu)。

應(yīng)加強(qiáng)爆破網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢查，聯(lián)網(wǎng)跟網(wǎng)絡(luò)檢查應(yīng)分組負(fù)責(zé)，防止錯(cuò)聯(lián)、漏聯(lián)，確保準(zhǔn)爆，影響爆破質(zhì)量及爆破安全。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，導(dǎo)爆索和前排主炮孔地表導(dǎo)爆管雷管必須采取覆蓋措施，防止炸斷或被飛石砸斷。

臨空面清理質(zhì)量是影響預(yù)裂區(qū)爆破質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，因此加強(qiáng)臨空面的清理，前面臨空面底標(biāo)高應(yīng)比后排爆破區(qū)域標(biāo)高低。

爆破時(shí)應(yīng)加強(qiáng)安全管理，嚴(yán)格執(zhí)行警戒規(guī)定，通過(guò)計(jì)算爆破引起地震速度，水中沖擊波和飛石對(duì)人和建筑物的安全距離，確定爆破警戒范圍，必要時(shí)爆破監(jiān)測(cè)確定。

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