漳州液化天然氣（LNG）項目水下基槽炸礁施工技術(shù)

薛輪輪 吳 超

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

1 工程概述

1.1 工程概況

本工程位于福建省漳州市龍海市隆教畬族鄉(xiāng)流會村興古灣，地處龍海市東南沿海凸出部，東經(jīng)118°10′，北緯24°15′，與廈門特區(qū)隔海相望，瀕臨臺灣海峽，北靠南太武風(fēng)景區(qū)，與招商局中銀漳州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)毗連，西與漳浦縣交界。

本工程擬建1 個LNG 裝卸碼頭（含碼頭主體、引橋、控制樓平臺及補(bǔ)償平臺等）、1 個工作船碼頭、1 個火炬平臺。

LNG 裝卸碼頭長度370m，包含1 個工作平臺、4 個靠船墩和6 個系纜墩。工作平臺為50m×30m，頂高程12.0m；靠船墩均為14m×15m，頂高程8.0m；北側(cè)系纜墩（1～3#）兼做引橋墩為23×14m，南側(cè)系纜墩（4～6#）為14m×14m；引橋總長566m，寬度15m。引橋及碼頭基礎(chǔ)均采用重力式結(jié)構(gòu)。

工作船碼頭布置于南護(hù)岸外側(cè)，碼頭長度62m，碼頭寬度為18m，碼頭考慮雙側(cè)靠泊，頂面高程10.5m，碼頭前沿設(shè)計水深高程為-7.0m，停泊區(qū)寬度35m。引橋長度60m、寬度7m，引橋面高程為10.5m。碼頭采用重力式基礎(chǔ)，引橋采用高樁基礎(chǔ)。

火炬平臺含平臺主體、引橋及補(bǔ)償平臺等，平面尺度為30m，平臺面高程為13.0m?；鹁嫫脚_引橋按不通車考慮，寬度定為6m，長度為75m，高程為13.0m。平臺采用重力式基礎(chǔ)。

回旋水域布置在碼頭西側(cè)、接收站陸域南側(cè)適宜水深位置，直徑為865m，港池及回旋水域設(shè)計底標(biāo)高為-14.3m，泊位水域設(shè)計底標(biāo)高為-13.5m。

1.2 炸礁工程概況

本工程炸礁區(qū)域位于裝卸碼頭和火炬平臺基槽部分?？偣こ塘考s11634m3。其中LNG 裝卸碼頭基槽炸、清礁5442m3，底標(biāo)高-17.5～-33m；引橋工程基槽炸、清礁4316m3，底標(biāo)高-9.5～-23m；火炬平臺基槽炸、清礁1876m3，底標(biāo)高-11m。

（1）炸礁區(qū)域分布情況部分見表1。

表1 炸礁情況匯總表

1.3 爆區(qū)環(huán)境

本工程爆區(qū)周邊無民房建筑；場地北側(cè)為填海造地工程形成的陸域，已于2016 年9 月完工，地基處理交工標(biāo)高+8.0m，表層地基承載力≥130kPa；場地東側(cè)有1 座在建防波堤，形成半環(huán)抱式港區(qū)，拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，目前已拋填施工完成約65m；場地西側(cè)有1 座漁船碼頭，拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)L 型；場地南側(cè)為海側(cè)。

炸礁區(qū)東側(cè)與在建防波堤工程最近距離約100m。西側(cè)（火炬平臺）與漁碼頭最近距離約618m。北側(cè)與一期填海造地項目南護(hù)岸最近60m。東北側(cè)與預(yù)制區(qū)攪拌樓最近距離約為195m。西北側(cè)與在建LNG 儲罐（鋼筋混凝土）最近距離約148m。西北側(cè)有紫菜養(yǎng)殖區(qū)，火炬平臺最近處距離60m，LNG碼頭距離590m。（火炬平臺基槽炸礁施工時間將錯開紫菜養(yǎng)殖季節(jié)，避免影響紫菜養(yǎng)殖）

根據(jù)地勘報告及周邊環(huán)境探摸，爆破區(qū)及附近區(qū)域沒有海底電纜、水下管線等其他需保護(hù)目標(biāo)、也沒有客船航線。

2 炸礁施工方法及工藝

2.1 總體施工方案

本炸礁工程采用炸礁船水下鉆孔爆破方法進(jìn)行施工。

本工程所處位置為在建碼頭水域，施工船舶提前到達(dá)施工區(qū)周邊等待，施工前應(yīng)提前與現(xiàn)場調(diào)度部門溝通、協(xié)調(diào)，計劃先進(jìn)行引橋及LNG 裝卸碼頭基槽炸礁施工，完成后再進(jìn)行火炬平臺炸礁施工。

施工順序：由岸往海，先施工LNG 裝卸碼頭，后火炬平臺。

具體施工安排：引橋1#沉箱→引橋2#沉箱→引橋3#沉箱→引橋4#沉箱及2#補(bǔ)償平臺→引橋5#沉箱→引橋6#沉箱→引橋7#沉箱→2#靠船墩→工作平臺1#及4#沉箱→引橋14#沉箱、工作平臺2#及5#沉箱→工作平臺3#及6#沉箱→3#靠船墩→4#靠船墩→4#系纜墩與5#系纜墩之間→5#系纜墩與6#系纜墩之間→火炬平臺基槽。

炸礁船用RTK 定位系統(tǒng)對淺點位置進(jìn)行精確定位，利用炸礁船上鉆機(jī)鉆孔，一次鉆孔至設(shè)計要求高程（包括施工超深2m）然后下藥起爆。

2.2 炸礁施工設(shè)備、方法及工藝

鉆孔爆破施工計劃采用一艘平臺炸礁船（天寶007），其總長57.2m，型寬15m、型深3m，總662t，錨艇1 條，配備多臺液壓潛孔鉆機(jī)，鉆孔直徑138mm。一次鉆孔至設(shè)計高程（包括超深）。鉆孔深度=潮位（m）+設(shè)計底標(biāo)高（m）+超深值（m）。

炸礁船上配備多臺全液壓軌道潛孔鉆和高風(fēng)壓空壓機(jī)，平面孔位在炸礁船上可通過RTK 定位系統(tǒng)精確控制?？咨罡鶕?jù)已知點高程、平臺船高程和鉆孔位置的渠底部高程，用RTK 進(jìn)行測量計算。裝藥是在炸礁船上通過鉆機(jī)套管進(jìn)行，然后進(jìn)行堵孔，每一船位鉆孔完畢炸藥也隨之裝完，并聯(lián)好起爆網(wǎng)絡(luò)。爆破時采用孔間毫秒微差技術(shù)順序爆破。

2.2.1 爆破參數(shù)的選擇

炮孔直徑D=138mm，藥卷直徑φ=110mm，藥卷長度400mm，炮孔間距a=2.5m，炮孔排距b=2.5m，鉆孔超深為2.0m，矩形布孔。

2.2.2 爆破器材的選擇

由于炸藥需要在水中的浸泡時間比較長，為了獲得較好的爆破效果，選用防水性能較好的2 號巖石乳化炸藥，藥卷直徑110mm，并將乳化炸藥裝入PVC 塑料袋內(nèi)防止水壓和水的浸泡作用影響炸藥裝藥，PVC 塑料袋內(nèi)徑120mm，裝藥藥柱長度根據(jù)孔深確定。

起爆雷管選用非電導(dǎo)爆管雷管，非電導(dǎo)爆管雷管選擇使用毫秒段發(fā)雷管引爆，非電導(dǎo)爆管雷管采用多個段別，以便提高巖石破碎效果，同時減小爆破地震波和水下沖擊波。

2.2.3 炸礁施工工藝流程

（1）炸礁船定位。天寶007 施工船舶拋設(shè)四具錨，首尾兩側(cè)四具邊錨。選用矩陣狀布孔的方法進(jìn)行施工。利用具有RTK-DGPS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行鉆孔定位。先在岸上開闊位置設(shè)置基站，并在炸礁船上設(shè)置兩臺移動站，用于定向、定位。按預(yù)先設(shè)計好的爆破孔距、排距將鉆孔排位預(yù)先繪制到船舶作業(yè)施工軟件中[1-3]。根據(jù)鉆孔時的潮位計算該點的鉆孔深度。要求一次鉆爆到設(shè)計深度。

（2）鉆孔工藝。采用高鉆架“一管一鉆法”進(jìn)行施工，利用高鉆架的特性克服潮差對鉆孔的影響。鉆孔作業(yè)前先下套管，再下鉆具進(jìn)行鉆孔。鉆孔作業(yè)中一邊提升鉆桿一邊送風(fēng)吹水，以便鉆孔中的碎渣能及時排出孔洞。鉆孔至設(shè)計深度后，經(jīng)反復(fù)多次提升和下落鉆桿，以防碎石堵孔。鉆孔完成后立即裝藥，鉆孔和裝藥兩項流程交替進(jìn)行。

（3）裝藥與堵塞。為防止碎石堵孔及泥沙回淤，鉆孔完成后應(yīng)立即裝藥作業(yè)，用碎石夾較大的顆的中沙進(jìn)行堵塞。每個起爆體中使用相同段號的兩發(fā)非電塑料導(dǎo)爆管雷管。炮孔裝藥長度＞4m 時應(yīng)增加至兩個起爆體。

（4）爆破網(wǎng)絡(luò)及起爆方式。爆破使用的起爆器材采用非電毫秒差導(dǎo)爆管雷管。起爆網(wǎng)路為非電導(dǎo)爆網(wǎng)路。起爆網(wǎng)路：每孔裝入2/4 發(fā)毫秒差導(dǎo)爆管雷管，連接各炮孔導(dǎo)爆管至主導(dǎo)爆管，主導(dǎo)爆管根據(jù)長度需要串接若干導(dǎo)爆管雷管至起爆器。起爆器設(shè)置在炸礁船上，起爆前炸礁船攪錨至安全距離以外，攪錨離開前應(yīng)船底、纜繩、船舵、各附屬物是否掛有導(dǎo)爆索、藥包。

（5）警戒與起爆。炸礁船移船至安全區(qū)域以后，現(xiàn)場爆破指揮確認(rèn)各警戒點警戒情況，全部確認(rèn)安全后方可起爆，起爆后等待一段確認(rèn)時間后炸礁船移船回到施工區(qū)，對各引爆導(dǎo)爆管進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否全部正常起爆。確認(rèn)安全后現(xiàn)場解除警報。

（6）儲存?；鸸て肥褂煤蠹皶r同時運輸企業(yè)，當(dāng)天退回并做好盤點工作。

3 爆破參數(shù)及爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

3.1 鉆孔爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計及計算

3.1.1 基本參數(shù)

（1）單位耗藥量q：q=q1+q2+q3+q4=q1+0.01h2+0.02h3+0.03H。式中：q1為基本裝藥量，是一般陸地梯段爆破單耗的2 倍，對水下垂直鉆孔，再增加10%；本工程部分區(qū)域水深較深，巖石為中硬巖石，根據(jù)以往工程經(jīng)驗，綜合考慮取1.75kg/m3；q2為爆區(qū)上方水壓增量，q2=0.01h2；q3為爆區(qū)上方覆蓋層增量，q3=0.02h3；q4為巖石膨脹增量，q4=0.03H；h2為水深，平均按20m計；h3為覆蓋層（淤泥或土、砂）厚度，按1m 計；H 為爆破巖層厚度，按1m[4]。

本工程中q=1.75+0.01×20+0.02×1+0.03×1=2.0kg/m3。

（2）孔網(wǎng)參數(shù)：取a=2.5m、b=W=2.5m。

（3）開挖深度H。

（4）超深h=2.0m。

（5）單孔標(biāo)準(zhǔn)裝藥量Q：單孔藥量（H=1m 為例，其余孔深裝藥量按下面公式計算）：Q=q×a×b×H=2.0×2.5×2.5×1=12.5kg（巖層厚度1m）。

（6）藥孔布置：采用矩形布孔。

3.1.2 裝藥、充填設(shè)計

采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。每孔中裝二/四發(fā)毫秒差導(dǎo)爆管雷管，并采用導(dǎo)爆索將各個藥卷聯(lián)接。水下爆破，工程巖層較薄，計劃堵塞0.5m 左右。采用碎石或粗砂進(jìn)行堵塞。

3.2 爆破網(wǎng)路設(shè)計

爆破使用的起爆器材采用非電毫秒差導(dǎo)爆管雷管。起爆網(wǎng)路為非電導(dǎo)爆網(wǎng)路。

（1）網(wǎng)路聯(lián)結(jié)形式。起爆網(wǎng)路：采用非電毫秒差導(dǎo)爆雷管的孔間延時起爆網(wǎng)路。每孔裝入2/4 發(fā)毫秒差導(dǎo)爆管雷管，連接各炮孔導(dǎo)爆管至主導(dǎo)爆管，主導(dǎo)爆管根據(jù)長度需要串接若干導(dǎo)爆管雷管至起爆器。

（2）延期形式。采用孔間毫秒差導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行延期起爆，以降低每段齊爆的總體藥量，充分減少對周邊構(gòu)筑物的震動影響。

（3）起爆方式?？淄饨訉?dǎo)爆管雷管聯(lián)接各個孔雷管的導(dǎo)爆管，最終采用非電起爆器引爆導(dǎo)爆管雷管來引爆整個網(wǎng)路。

（4）微差時間及雷管段的劃分。非電雷管選用多個段號。段發(fā)雷管的布置順序為從深水到淺水依次為低段到高段。起爆順序為從前排向后排逐排起爆。

3.3 爆破試驗

在完成爆破參數(shù)以及爆破網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計后應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場爆破試驗，結(jié)合現(xiàn)場取得的爆破實際參數(shù)，進(jìn)一步完善理論設(shè)計以及指導(dǎo)后續(xù)斷面的施工作業(yè)。

3.4 施工作業(yè)時間

為提高效率，保證安全，水下炸礁作業(yè)時間為7：00～18：00，起爆在能見度允許的情況下（能見度≥1.5km）進(jìn)行。爆破時間要充分協(xié)調(diào)好海上過往船只，并在安全情況下盡快實施，爆后清渣采取不間斷作業(yè)。

（1）火工品臨時運輸船只?；鸸て凡捎门R時運輸船舶進(jìn)行海上運輸，運輸船舶均符合海事部門的船檢要求，并配備火工品專用儲存裝置。

（2）火工品運輸碼頭。本工程火工品的臨時裝船碼頭設(shè)在現(xiàn)場西側(cè)的漁碼頭。

（3）火工品運輸要求。陸地運輸：從漳浦火工品專用倉庫出運，專車專人進(jìn)行運輸；水上運輸路線：漁碼頭搬運上船→沿南護(hù)岸外側(cè)航行→施工船；水路運輸爆破器材：采用運輸船舶運送火工品，在運輸過程中炸藥和雷管分開運輸[5]。

4 結(jié)束語

本工程所處施工海域惡劣，有福建省十大危險海域的“美譽(yù)”。炸礁作業(yè)環(huán)境涉及構(gòu)筑物多，通過對爆破技術(shù)參數(shù)以及爆破網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，可有效減少爆破振動對周邊構(gòu)筑物的影響，通過技術(shù)手段的控制，在本質(zhì)上確保水下爆破安全。在保證安全、爆破質(zhì)量的前提下，又好又快地完成水下炸礁作業(yè)，為同類型的工程提供借鑒。