大源渡航電樞紐炸礁工程淺點(diǎn)成因分析及控制措施

周志江,張韓濤,黃海軍

(1.湖南省航務(wù)工程有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410201；2.長(zhǎng)沙市公安局治安支隊(duì)危爆大隊(duì)， 湖南 長(zhǎng)沙 410002)

水下炸礁工程施工難度大，受水文地質(zhì)、天氣、施工條件等多種因素影響。施工質(zhì)量難以把控，最主要的問題就是水下炸礁施工后，挖泥船清挖時(shí)發(fā)現(xiàn)炸礁產(chǎn)生淺點(diǎn)，由于淺點(diǎn)處的巖堤仍高于設(shè)計(jì)高程，從而需要對(duì)淺點(diǎn)進(jìn)行二次甚至多次爆破，直到達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，這無疑將加大施工成本并且延誤工期。因此，本文結(jié)合大源渡航電樞紐二線船閘江心洲炸礁工程施工實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析了產(chǎn)生淺點(diǎn)的主要原因，并提出了相應(yīng)的防治措施。

湘江二級(jí)航道二期工程大源渡航電樞紐二線船閘江心洲炸礁工程，依最新變更設(shè)計(jì)，挖槽寬度60 m，縱坡采用 5?，挖槽上游開口處控制高程為37.00 m，挖槽長(zhǎng)度約為1150 m，每200 m作為一級(jí)階梯，挖槽下游開口處與原河床 36.5 m高程銜接。施工范圍以炸礁為主，設(shè)計(jì)工程總量為187253 m3，其中炸礁工程量為163621 m3，挖槽區(qū)域上層砂卵石覆蓋層疏浚量為23632 m3。

1 水下炸礁淺點(diǎn)成因分析

水下炸礁產(chǎn)生淺點(diǎn)的原因有很多,根據(jù)大源渡航電樞紐二線船閘江心洲炸礁工程實(shí)際情況,總結(jié)為以下幾點(diǎn)。

1.1 施工水位控制不當(dāng)

為了保證礁石爆破施工區(qū)河底標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求,在爆破施工中通常以鉆孔深度為主要控制值，即：

鉆孔深度=施工水位?設(shè)計(jì)高度?該孔位水深+孔深超深值

通過上式可以看出，鉆孔深度控制的關(guān)鍵就是施工水位，鉆孔深度隨施工水位的變化而變化。大源渡航電樞紐工程施工區(qū)緊鄰大源渡航電樞紐下游，施工水位對(duì)于樞紐下泄流量的變化十分敏感。由于施工期間為汛期，大源渡樞紐流量變化頻繁，水位極不穩(wěn)定，日波動(dòng)大，不確定性大。在水下鉆爆過程中，如果水位變化沒有及時(shí)觀測(cè)到，未根據(jù)水位變化調(diào)整鉆孔深度，則鉆孔深度將超過或低于設(shè)計(jì)深度，這時(shí)就會(huì)造成爆破淺點(diǎn)。

1.2 水下鉆孔平面位置與設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差

1.2.1 定位出現(xiàn)偏差

根據(jù)水下鉆爆施工技術(shù)，通過拉索和鋪設(shè)鋼絲繩控制鉆機(jī)船的運(yùn)動(dòng)和位置，根據(jù)測(cè)量?jī)x器的定位判斷鉆機(jī)船的位置。換句話說，定位精度直接關(guān)系到鉆孔位置是否滿足設(shè)計(jì)要求。影響測(cè)量和定位精度的主要因素是施工放樣控制點(diǎn)的坐標(biāo)是否正確、儀器是否按規(guī)范使用等。

如果鉆孔位置偏差過大，則實(shí)際孔距大于設(shè)計(jì)孔距的位置會(huì)出現(xiàn)淺點(diǎn)，錯(cuò)誤的鉆孔位置會(huì)導(dǎo)致漏炸或炸不到設(shè)計(jì)邊線位置。

1.2.2 外界環(huán)境影響引起的偏差

本工程施工區(qū)域位于湘江大源渡樞紐下游洣河匯入口處，此處水流湍急且橫流水較大，當(dāng)水流和橫流水的沖擊力過大，系泊設(shè)備的錨固力不足以與之相抗時(shí)，鉆機(jī)船的位置會(huì)在當(dāng)前推力作用下發(fā)生變化，若船組技術(shù)人員不及時(shí)進(jìn)行糾偏，會(huì)造成實(shí)際鉆孔位置與設(shè)計(jì)有所偏差。

1.3 施工技術(shù)的影響

1.3.1 炮孔深度不夠

（1）超深值選取不當(dāng)。超深值應(yīng)綜合考慮巖石性質(zhì)、水深、爆破質(zhì)量、清渣效率等幾個(gè)因素，但由于水下炸礁爆破施工環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，無法準(zhǔn)確對(duì)水下爆破漏斗的類型進(jìn)行量化分析，只能依靠現(xiàn)場(chǎng)施工人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，這就容易造成炮孔超深取值過小，從而導(dǎo)致藥包中心位置過高，炸藥能量無法有效地克服水下礁石底盤抵抗力，最終形成爆破淺點(diǎn)。

（2）鉆孔深度不到位。造成這種情況有兩種：一是在鉆孔施工中水位基準(zhǔn)高程的控制不準(zhǔn)確，造成鉆孔深度不夠或超鉆；二是在裝藥前孔內(nèi)的沉積物和碎屑未被吹凈或鉆孔完成后未立即裝藥，導(dǎo)致泥沙和石渣淤孔，這也會(huì)導(dǎo)致鉆孔深度小于設(shè)計(jì)孔深。

1.3.2 裝藥不到底

水下鉆孔爆破宜一次鉆孔至設(shè)計(jì)要求深度，然后來回提鉆數(shù)次，如若操作不當(dāng)容易造成孔壁不夠光潔，裝藥時(shí)易造成藥包卡塞，致使裝藥深度不夠，產(chǎn)生爆破淺點(diǎn)。

1.4 水下炸礁產(chǎn)生盲炮

盲炮是產(chǎn)生淺點(diǎn)最主要的原因之一。水下鉆孔爆破由于是在水下進(jìn)行施工，受水文、地質(zhì)、爆破材料和爆破技術(shù)等多方因素的影響，水下施工的質(zhì)量難以控制，這樣不可避免會(huì)產(chǎn)生盲炮。如果爆破施工中出現(xiàn)盲炮，將會(huì)改變?cè)O(shè)計(jì)的爆破參數(shù)，增加了孔間距離,使相鄰炮孔間爆破漏斗切線在河底設(shè)計(jì)標(biāo)高處無法相切，致使爆破后碎石塊度過大，清挖機(jī)械無法進(jìn)行開挖，從而留下淺點(diǎn)。產(chǎn)生盲炮的常見原因有以下幾個(gè)方面：

（1）導(dǎo)爆管質(zhì)量差,連接中打結(jié)、受彎以及破損進(jìn)入水或雜質(zhì)，或?qū)П芙壴幩蓜?dòng)、脫落，發(fā)生拒爆。

（2）采用孔外微差時(shí)，間隔時(shí)間選擇不合理，使先爆炮孔的有害效應(yīng)把后爆炮孔的導(dǎo)爆管打斷，從而不能正常傳爆產(chǎn)生拒爆。

（3）技術(shù)不熟練，操作又不謹(jǐn)慎，裝填中搞破導(dǎo)爆管，導(dǎo)爆管打結(jié)或在流速大時(shí)移船將導(dǎo)爆管拉細(xì)造成斷藥，由于斷藥長(zhǎng)度達(dá)15 cm以上而產(chǎn)生拒爆。

（4）當(dāng)起爆藥包進(jìn)入孔內(nèi)時(shí)遇到卡塞現(xiàn)象，反復(fù)提拉導(dǎo)爆管雷管，導(dǎo)致導(dǎo)爆管雷管從起爆藥包中脫落，造成起爆時(shí)導(dǎo)爆管雷管無法順利引爆藥包。

（5）裝入炮孔的導(dǎo)爆管在水流較急或鄰孔作業(yè)風(fēng)壓作用反復(fù)擺動(dòng)時(shí)，被鋒利的孔口巖石和管腳磨破而發(fā)生拒爆。

（6）在起爆網(wǎng)路的連接過程中，如果雷管的聚能穴指向與導(dǎo)爆管傳播方向相同，也會(huì)產(chǎn)生盲炮，因?yàn)閷?dǎo)爆管在尚未傳爆前容易被雷管破片擊穿或切斷而使傳爆中斷。

2 水下炸礁淺點(diǎn)控制方法

2.1 嚴(yán)格控制施工水位

施工前應(yīng)嚴(yán)格檢查水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高，按四等水準(zhǔn)精度確定施工水準(zhǔn)儀的位置和控制范圍，并按規(guī)定檢查施工水準(zhǔn)儀的零點(diǎn)標(biāo)高。當(dāng)水位變化時(shí)，應(yīng)重新測(cè)量水準(zhǔn)，以確保零點(diǎn)高程的準(zhǔn)確性。

鑒于大源渡工程施工區(qū)域水位對(duì)下泄流量變化極為敏感，項(xiàng)目部安排專職人員密切關(guān)注未來2～3 d的天氣、降水預(yù)報(bào)和水位預(yù)報(bào)。實(shí)時(shí)關(guān)注上游閘壩蓄排水通知，認(rèn)真記錄水位變化，隨時(shí)通知施工現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員。從而及時(shí)調(diào)整鉆孔深度和清挖深度，確保工程質(zhì)量。

2.2 嚴(yán)格控制施工工藝

為了防止淺點(diǎn)的產(chǎn)生，最重要的是要做好施工工藝的控制，確保按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。

2.2.1 優(yōu)化爆破參數(shù)

（1）施工前選擇有代表性的施工區(qū)域進(jìn)行試爆，通過對(duì)試爆后的爆堆高度、巖石塊度進(jìn)行分析，合理優(yōu)化炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)。

（2）加大鉆孔超深值，寧可開挖深度超出設(shè)計(jì)值也不能減超深值，充分利用炸藥能量，以防止淺點(diǎn)的產(chǎn)生，提高生產(chǎn)效率。

（3）合理安排各施工船的施工位置，在設(shè)計(jì)邊線及巖石密集處多布置炮孔，做到不漏爆。

2.2.2 保證鉆孔質(zhì)量

鉆孔質(zhì)量包括滿足設(shè)計(jì)要求的鉆孔深度和孔徑。鉆孔前應(yīng)復(fù)核巖石表面高度，成孔后用風(fēng)壓機(jī)將孔內(nèi)泥沙、沉淀物吹凈并用標(biāo)尺進(jìn)行驗(yàn)孔，確保實(shí)際鉆孔深度。

2.2.3 裝藥質(zhì)量

裝藥質(zhì)量包括根據(jù)設(shè)計(jì)單位消耗進(jìn)行裝藥，保證單孔裝藥量，另一方面,裝藥應(yīng)到達(dá)孔底。水下礁石爆破施工區(qū)地形復(fù)雜，無法看到實(shí)際鉆孔深度，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)水深確定鉆孔深度，然后計(jì)算鉆孔裝藥量。裝藥是否到達(dá)孔底，應(yīng)根據(jù)裝藥前后用標(biāo)尺探測(cè)的裝藥深度、裝藥長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算和判斷，裝藥時(shí)用藥桿壓住藥包頂部，拉穩(wěn)藥包提繩，配合藥桿順進(jìn)，通過套管緩慢地送人孔內(nèi)。

2.3 預(yù)防盲炮的產(chǎn)生

（1）使用前對(duì)火工品性能進(jìn)行檢測(cè)，禁止使用不合格產(chǎn)品；選擇具有優(yōu)異爆炸性能的防水火工品，杜絕使用不合格火工品。外觀檢查有明顯缺陷的導(dǎo)爆管雷管不得使用(如有破損、折斷、壓扁、死結(jié)、斷藥長(zhǎng)度大于15 cm等)。

（2）提高爆破設(shè)計(jì)水平，避免因設(shè)計(jì)誤差而發(fā)生拒爆。制作起爆藥包時(shí)必須將雷管插入一次藥包中心并用尼龍繩將導(dǎo)爆管與炸藥固定好。當(dāng)水流速過快時(shí)，需對(duì)導(dǎo)爆管進(jìn)行保護(hù)，將麻繩一端與藥包進(jìn)行捆綁，麻繩另一端引出水面，塑料導(dǎo)爆管松弛的綁扎在麻繩上，由麻繩承受水流的沖擊力和拉力，確保網(wǎng)路安全、準(zhǔn)爆。

（3）提高操作人員的施工技術(shù)水平，防止操作失誤造成拒爆；裝藥后，應(yīng)小心取出套管。盡量將雷管保持在炮孔的中心位置，并固定好套管不讓其左右擺動(dòng)，避免套管管腳和孔口鋒利的巖石割斷導(dǎo)爆管。

（4）綁扎雷管時(shí)，雷管的聚能穴朝向應(yīng)與導(dǎo)爆管傳爆方向相反，導(dǎo)爆管應(yīng)均勻地纏繞在擊發(fā)雷管周圍，然后用電膠帶牢固地纏繞。電膠帶捆扎層數(shù)應(yīng)大于3層。每組導(dǎo)爆管雷管數(shù)量不超過20個(gè)。每 5～10個(gè)導(dǎo)爆管雷管使用 1個(gè)擊發(fā)（或過橋）雷管。

（5）鉆機(jī)船移位時(shí)不得返回越過己裝藥的爆區(qū)，以免船底和河床接觸時(shí)磨斷導(dǎo)爆管。造成炮孔全拒爆。移船及漲潮、落潮時(shí)，應(yīng)適當(dāng)收放導(dǎo)爆管；導(dǎo)爆管上附有漂浮物時(shí)，應(yīng)及時(shí)清理。

2.4 嚴(yán)格控制鉆孔位置精度

由于水下礁石爆破作業(yè)是在水面上進(jìn)行，外部因素對(duì)施工有很大的影響。由于水力、風(fēng)力和波浪對(duì)鉆孔設(shè)備的影響，往往會(huì)使布孔位置產(chǎn)生偏差,影響爆破效果。在施工過程中，要保證船位、鉆機(jī)位置和孔位能夠固定在設(shè)計(jì)位置，才能保證孔網(wǎng)參數(shù)的精度。施工前，對(duì)所使用測(cè)量?jī)x器、控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行反復(fù)校核，測(cè)量過程中技術(shù)員應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行操作，發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)有問題時(shí)應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人報(bào)告，并及時(shí)糾偏。

3 結(jié) 語

水下炸礁施工受施工條件的影響不可避免地會(huì)產(chǎn)生淺點(diǎn)，淺點(diǎn)過多將極大地影響工程的質(zhì)量、進(jìn)度、成本及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在大源渡航電樞紐炸礁工程施工過程中，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件，分析淺點(diǎn)產(chǎn)生的原因，不斷優(yōu)化施工方案，調(diào)整爆破參數(shù)，逐步改進(jìn)施工工藝，在一定程度上控制了淺點(diǎn)的產(chǎn)生，部分炸礁區(qū)域甚至未發(fā)現(xiàn)淺點(diǎn)，從而減少了二次爆破、降低了施工成本、加快了施工進(jìn)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，為類似工程提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。