港口以及航道疏浚工程中的水下炸礁淺點(diǎn)控制技術(shù)

曾紹敏

(中交二航局第三工程有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212021)

0 前 言

現(xiàn)階段，水下炸礁技術(shù)已經(jīng)成為航道疏浚等領(lǐng)域的重要技術(shù)形式，但施工作業(yè)后易出現(xiàn)淺點(diǎn)，通過何種方式有效避免該淺點(diǎn)尤為關(guān)鍵，也是施工單位重點(diǎn)關(guān)注的問題[1]。通常，工程中以二次炸礁的方式處理淺點(diǎn)，此舉應(yīng)用效果較好，但存在成本增加、工期延長(zhǎng)等問題，且在清理不全面的情況下，不利于港區(qū)船舶航行安全。

1 工程概況

工程建設(shè)地點(diǎn)位于廣西壯族自治區(qū)梧州市，本次整治建設(shè)范圍為以西江三橋中軸線上、下游各200 m。西江三橋位于潯江龍圩水道河段，跨越潯江，上游距離長(zhǎng)洲水利樞紐大壩軸線4.52 km，距長(zhǎng)洲船閘下游引航道出口2.36 km，下游距離梧州西江大橋2.64 km。水下炸礁約12.92萬(wàn)m3，控制爆破約11.75萬(wàn)m3。水下爆破環(huán)節(jié)選用具有較好防水效果的乳化炸藥，經(jīng)塑料袋包裹后形成Φ100 mm、長(zhǎng)400 mm的藥卷，重量3.5 kg。擊發(fā)單元選用8#防水金屬殼工業(yè)電雷管，以非電導(dǎo)爆管作為傳爆元件，并通過非電毫秒延期雷管順利起爆。

2 影響水下炸礁淺點(diǎn)施工的因素

2.1 水下地形地質(zhì)條件影響

不同于常規(guī)施工環(huán)境的是，水下地形地質(zhì)較為復(fù)雜，巖石性能成為引發(fā)炸礁淺點(diǎn)的主要原因，具體體現(xiàn)在物理力學(xué)性能、內(nèi)部構(gòu)成以及巖石風(fēng)化程度等多個(gè)方面，若巖石內(nèi)部軟硬分布不均且節(jié)理發(fā)育明顯時(shí)，經(jīng)爆破處理后極容易出現(xiàn)淺點(diǎn)。于本工程炸礁區(qū)，含有大量中風(fēng)化板巖等多種類型的硬質(zhì)巖石，經(jīng)爆破施工后極容易出現(xiàn)淺點(diǎn)。

2.2 爆破參數(shù)炸藥性能影響

爆破參數(shù)若與實(shí)際施工狀況不符，除了產(chǎn)生大量淺點(diǎn)外，還會(huì)加大挖礁難度。在工程中，重點(diǎn)考慮水的影響，以水下鉆孔精度要求為準(zhǔn)，必要時(shí)適當(dāng)加大孔深與分布密度。炸藥性能取決于各組分的用量情況以及抗水抗壓效果，就水下爆破而言，必須選擇性能良好的炸藥，此舉是控制淺點(diǎn)的必要途徑。

2.3 施工工藝影響

水下炸礁施工環(huán)境復(fù)雜，若裝藥位置不夠合理或是防水措施未到位，均難以確保炸礁效果，同時(shí)也容易產(chǎn)生大量淺點(diǎn)。

2.4 水下鉆孔爆破出現(xiàn)盲炮

水下鉆孔爆破的難度較大，質(zhì)量控制并非易事，在水文、技術(shù)等多方面因素共同作用下，極容易出現(xiàn)盲炮[2]。多孔爆破過程中出現(xiàn)盲炮，意味著炮孔間距隨之加大，對(duì)爆破效果帶來(lái)不良影響；產(chǎn)生的爆破石塊過大，將無(wú)法有效處理殘碴，也容易產(chǎn)生淺點(diǎn)。

3 水下炸礁淺點(diǎn)控制技術(shù)要點(diǎn)

3.1 藥包加工及裝藥

在指定的房間內(nèi)(必須鋪設(shè)模板)完成藥包加工作業(yè)，要求各藥包長(zhǎng)度均在2 m內(nèi)，基于所用材料的不同選擇最為合適的加工方法。具體加工流程為：使用3條竹片，通過品字形的連接方式將藥柱夾緊，為此增設(shè)2個(gè)導(dǎo)爆雷管，在上述基礎(chǔ)上通過膠帶與吊炮繩連接起來(lái)。在設(shè)置導(dǎo)爆雷管時(shí)，具體的段別需要交由技術(shù)人員確定，綜合考慮自由面、施工作業(yè)環(huán)境等因素，段別布置的基本原則為：盡可能減小爆破振動(dòng)，從而確保爆破效果[3]。

裝藥過程中，藥包進(jìn)入套管的過程中應(yīng)遵循緩慢、勻速的原則，且要拉住吊炮繩，在竹竿的輔助下將藥包有效置入孔內(nèi)，通過對(duì)竹竿長(zhǎng)度的分析確定裝藥情況，無(wú)誤后使用粗砂填孔，避免藥包浮出炮孔。

3.2 鉆孔就位

本工程鉆孔環(huán)節(jié)以鉆機(jī)船為基礎(chǔ)平臺(tái)，使用到100型中風(fēng)壓鉆機(jī)，各船舶均適配6臺(tái)，在邊錨與主錨的共同作用下，控制船舶的移動(dòng)(船尾主錨主要發(fā)揮出備用的作用，在庫(kù)區(qū)與回流區(qū)的使用頻率較高)。不同區(qū)域鋼絲纜長(zhǎng)度存在區(qū)別，前后主錨約400 m，左右邊錨約200 m。

水下鉆孔過程中，以電子圖上設(shè)計(jì)的鉆孔為基準(zhǔn)，合理調(diào)度鉆機(jī)船，引導(dǎo)其駛向指定的設(shè)計(jì)孔位處。鉆進(jìn)施工且到達(dá)指定深度后，壓緊套管并將內(nèi)部石碴清理干凈，隨后方可提鉆，在套管的引導(dǎo)下將炸藥柱平緩地置入孔內(nèi)，為確保裝藥密實(shí)性，需使用撐炮竹篙進(jìn)一步處理，使其進(jìn)入孔底。

3.3 網(wǎng)路連接

確定合適的網(wǎng)路連接方式是確保順利起爆的關(guān)鍵，若各孔(排)之間的導(dǎo)爆管長(zhǎng)度無(wú)法與后續(xù)孔合并時(shí)，此時(shí)需采取并聯(lián)連接的方法，技術(shù)人員將其他導(dǎo)爆管尾端合起，隨后在導(dǎo)爆管雷管周邊設(shè)置導(dǎo)爆管(遵循的是均勻分布的基本原則)，并有效包扎，通過防水膠布提升緊密性，要求包扎層數(shù)至少達(dá)到6層。

3.4 起 爆

技術(shù)人員全面檢查整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在不出現(xiàn)漏接或錯(cuò)接現(xiàn)象后，便進(jìn)入到起爆環(huán)節(jié)。為確保整個(gè)爆破過程足夠安全，需遵循如下流程：發(fā)出預(yù)告信號(hào)，通過多次短哨聲告知施工區(qū)域內(nèi)的所有人員，做好警戒工作，將無(wú)關(guān)船舶與人員轉(zhuǎn)移到安全區(qū)內(nèi)。發(fā)出起爆信號(hào)，此時(shí)需持續(xù)響起三次長(zhǎng)哨聲，且在現(xiàn)場(chǎng)安全工作完全到位后方可起爆。解除警戒信號(hào)，完成爆破施工后交由專員檢查，在現(xiàn)場(chǎng)不存在安全隱患后方可解除，即響一次長(zhǎng)哨聲，鉆機(jī)船隨即關(guān)閉警戒笛。

3.5 水下裸露爆破施工方法

經(jīng)爆破施工后若產(chǎn)生淺點(diǎn)，將采用裸露爆破的方式加以處理，是一種具有可行性的輔助性爆破方法。若炸層厚度<0.7 m，直徑>2.5 m，此施工情況下以水下裸露爆破為宜，否則需采取鉆機(jī)船鉆孔爆破的方式。關(guān)于單藥包用藥量的計(jì)算方法，如下所示：

Q=△H×a×b×q0

式中，Q為單藥包用藥量，kg；△H為炸層厚度，m；a為藥包間距，m；b為藥包排距，m；q0為單位炸藥消耗量，kg/m3。

綜合考慮石頭形狀以及淺點(diǎn)發(fā)生位置，合理加工藥包后，將其安裝在對(duì)應(yīng)的石頭上，使用預(yù)先準(zhǔn)備好的砂袋(需使用細(xì)砂)壓于藥包之上，連接網(wǎng)路并采取安全警戒措施，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)誤后方可起爆。結(jié)束爆破后清理雜物，技術(shù)人員檢驗(yàn)爆破效果。

3.6 水下控制爆破施工方法

3.6.1 水下控制爆破布孔形式

為最大程度上控制爆破振動(dòng)，工程中針對(duì)主爆孔至保護(hù)物這一區(qū)間采取了減振措施，布置主炮孔后，在沿線分別設(shè)置減振孔、預(yù)裂孔。施工中，減振孔共布置2排，預(yù)裂孔1排。注重爆破順序，預(yù)裂孔需優(yōu)先于主爆孔，具體有：順利起爆預(yù)裂孔后，便進(jìn)入到主炮孔爆破環(huán)節(jié)，由于在預(yù)裂孔爆破的作用下，會(huì)在主炮孔與保護(hù)物之間產(chǎn)生一條隔離帶，同時(shí)減振孔具有優(yōu)良的減振效果，因此，可以確保建筑物的穩(wěn)定性，不會(huì)對(duì)其造成影響。鉆孔施工中，遵循減振孔→預(yù)裂孔→主炮孔的流程，具體布置情況如圖1所示。

圖1 水下控制爆破布孔形式

3.6.2 爆破參數(shù)

以陸上預(yù)裂爆破參數(shù)為基本參考，在水下預(yù)裂爆破施工環(huán)境中，設(shè)置有1排預(yù)裂孔，各孔間距均保持為1.25 m，控制好徑向不耦合系數(shù)，以2～3為宜。不同深度裝藥量存在差別，底部加強(qiáng)，逐步向上所用藥量隨之減少，劃分三大裝藥段的長(zhǎng)度，加強(qiáng)段、中部段與頂部段三者的長(zhǎng)度分別為裝藥段總長(zhǎng)的0.2倍、0.5倍與0.3倍?？刂坪闷鸨樞?，預(yù)裂孔需優(yōu)先于主爆孔，具體超前時(shí)間為100 ms。確定合適的線裝藥密度初值，具體計(jì)算方法有：

q′=0.127σ壓0.5а0.84(d/2)0.24

式中，q′為線裝藥密度，kg/m3；σ壓為巖石極限抗壓強(qiáng)度，MPa；а為炮孔間距，m；d為炮孔直徑，m。

通過松動(dòng)爆破裝藥量的計(jì)算，確定合適的主炮孔用量

Q松=0.5×q×W3

式中，Q松為松動(dòng)爆破裝藥量，kg；q為炸藥消耗量，kg/m3；W為最小抵抗線，m。為確保爆破質(zhì)量，需在爆區(qū)周邊試爆，以所得結(jié)果為準(zhǔn)合理調(diào)整爆區(qū)藥量等參數(shù)，在試爆過程中需使用測(cè)振儀持續(xù)監(jiān)測(cè)，掌握精確的爆破振動(dòng)速度。關(guān)于本工程各爆孔的裝藥結(jié)構(gòu)，具體如圖2～3所示。

圖2 主炮孔結(jié)構(gòu)分布圖

圖3 預(yù)裂孔結(jié)構(gòu)分布圖

4 結(jié)束語(yǔ)

水下炸礁是整個(gè)港航疏浚工程的難點(diǎn)，其對(duì)于爆破技術(shù)提出較高要求，稍有不當(dāng)將出現(xiàn)炸礁淺點(diǎn)。對(duì)此，工程技術(shù)人員需要立足于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，為之創(chuàng)建合適的施工方案，確定好爆破參數(shù)，選擇性能較好的炸藥等，順利完成整個(gè)爆破施工作業(yè)，有效控制水下炸礁淺點(diǎn)，確保炸礁質(zhì)量，給港口與港航疏浚工程創(chuàng)設(shè)良好的施工環(huán)境。

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