航道整治工程中水下炸礁施工控制探討

吳偉武

(星辰利源水利水電工程有限公司，廣東 潮州 521000)

1 工程概況

某航道整治工程為潮州發(fā)電廠煤港配套性工程之一。該航道整治段礁石是影響發(fā)電廠煤港安全運(yùn)行的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，清礁又屬于難度較大的隱蔽性工程，必須爆破或機(jī)械破碎后通過疏浚機(jī)清除。在清礁工可節(jié)段必須通過探測全面掌握礁石分布情況和數(shù)量，從而制定切實(shí)可行的清礁施工方案。在礁石探測節(jié)段，必須按照相關(guān)規(guī)范所規(guī)定的1:100-1:500施工圖比例尺進(jìn)行礁石數(shù)量測定和計(jì)算，測點(diǎn)間距控制在1.0-5.0m；并應(yīng)充分考慮到清礁區(qū)域水域深、水流急、施工平臺(tái)不穩(wěn)固等可能的問題，提升礁石探測過程的準(zhǔn)確性與安全性。

2 整體施工方案

考慮到該航道整治工程水下炸礁爆破施工進(jìn)度及降低施工對(duì)船舶通航的不利影響，鉆機(jī)船自施工段下游開始逐漸向上游推進(jìn)施工，在水下炸礁爆破施工之后由挖泥船緊跟推進(jìn)，保證流水作業(yè)順利進(jìn)行。

2.1 施工機(jī)械及材料

在礁石探測節(jié)段，主要按照礁石堅(jiān)固性進(jìn)行探測后等級(jí)的劃分，選擇鉆頭作為探測礁石的主要工具，并用鉆進(jìn)速度為礁石堅(jiān)固性等及的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

該航道整治工程水下炸礁鉆孔爆破因受到水面通航限制，故選用體型較小、施工效率高的KQ-100型潛孔鉆機(jī)。該航道整治工程水下礁石爆破主要通過垂直方式鉆孔，炸藥選用的是2#巖石硝銨乳化炸藥，并按照φ70mm的設(shè)計(jì)尺寸制成藥卷使用。將抗水性能優(yōu)良的2#巖石硝銨乳化炸藥裝進(jìn)φ80mmPVC管內(nèi)，考慮到水下炸礁孔鉆開之后裝藥以及清孔等施工環(huán)節(jié)，按照1.0-1.5m擬定超深鉆進(jìn)尺寸。

2.2 施工參數(shù)確定

該航道整治工程河床基巖以X級(jí)灰?guī)r、中風(fēng)化砂巖和花崗巖為主，為保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，在施工前必須進(jìn)行水下炸礁爆破試驗(yàn)，獲取可靠的安全振速、孔距、排距、單孔裝藥量、毫秒差間隔時(shí)間等爆破參數(shù)取值，并對(duì)水下炸礁試驗(yàn)效果進(jìn)行分析，檢驗(yàn)火工品性能及爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的合理性與可靠性[1]。

2.2.1 單孔裝藥量

該航道整治工程水下炸礁施工單孔裝藥量按照下式確定：

Q=q×a×b×H

(1)

式中：Q為單個(gè)爆破孔所允許的炸藥安裝量，kg；q為單位面積爆破區(qū)域內(nèi)炸藥消耗量，kg/m3，按照2.57kg/m3的數(shù)值選取；a為設(shè)計(jì)孔距，m；b為排距，m；H為孔深(含超深)巖層厚度(m)。

該航道整治工程設(shè)計(jì)孔距2.5m，排距2.5m，鉆孔超深1.0-1.5m，則對(duì)于硬度越高的巖石，炸藥單耗就越大。所得出的炸藥消耗量及巖層厚度、孔深和裝藥量的關(guān)系僅為參考值，水下炸礁爆破施工過程中必須根據(jù)地質(zhì)條件、巖層厚度、硬度、炸藥規(guī)格等按照孔深2/3-3/4裝藥試爆，再根據(jù)試爆效果進(jìn)行相關(guān)參數(shù)取值的調(diào)整優(yōu)化[2]。

2.2.2 爆破安全距離

1)爆破振動(dòng)安全距離

根據(jù)航道整治工程安全施工規(guī)范，當(dāng)所針對(duì)的爆破水深超出1.m但不足2.5m時(shí)，應(yīng)按照150m的最小安全距離進(jìn)行水下炸礁施工船舶安全間距的確定為；而當(dāng)爆破水深在超出2.5m但不足3.5m時(shí)，必須按照120m進(jìn)行水下炸礁施工船舶所必須保持的最小安全距離的確定；最后，若爆破水深比3.5m的深度大時(shí)，水下炸礁施工船舶最小安全距離應(yīng)為90m[2]。規(guī)范也同時(shí)規(guī)定，建筑物爆破地震安全振速按下式計(jì)算：

V=KQma/Ra

(2)

式中：V為航道整治工程水下礁石爆破施工所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)速度安全值，cm/s；R為礁石爆破施工炸藥起爆中和周圍水工建筑物之間的距離，m；K為起爆爆破點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地形系數(shù)；Q為各爆破孔設(shè)計(jì)裝藥量，kg；m為炸藥量指數(shù)，取1/3。

航道整治工程水下炸礁施工開始前應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)勘測，根據(jù)建筑物安全震速及與起爆點(diǎn)的距離確定最大爆破藥量，并采取測震儀監(jiān)測爆破地震效率，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，對(duì)原設(shè)計(jì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

2)水沖擊波及飛散物安全距離

結(jié)合航道整治工程水下炸礁爆破區(qū)域?qū)嶋H地形及開挖條件，為節(jié)省藥量控制施工成本，單段起爆藥量應(yīng)控制在200kg以內(nèi)，并按照爆破施工安全規(guī)程的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行安全警戒距離的確定與設(shè)置[3]。

工程采用的是控制炸藥單耗量及分段小藥量的炸礁爆破操作，并按設(shè)計(jì)要求封堵炮孔，爆破飛石得到有效控制，按照爆破施工安全規(guī)程，本航道整治工程水下炸礁爆破施工過程中飛散物的安全距離應(yīng)根據(jù)水深確定，若水深在1.5-6.0m則安全距離應(yīng)為70-300m，若水深在1.5m以下，則安全距離應(yīng)控制在300-400m。此外，起爆前還應(yīng)將無關(guān)人員和施工船舶撤離至300m的安全距離以外，并設(shè)置封航警戒標(biāo)識(shí)。

3 水下炸礁施工控制

3.1 鉆孔爆破

3.1.1 鉆孔

航道整治工程水下炸礁鉆孔施工時(shí)，為預(yù)防可能遺漏爆破孔鉆進(jìn)而發(fā)生漏鉆，或是實(shí)際開鉆的爆破孔數(shù)量比設(shè)計(jì)孔數(shù)多，必須在鉆孔施工啟動(dòng)前按設(shè)計(jì)要求的的比例尺將水下爆破施工范圍繪制在方格紙上，根據(jù)所繪制好的草圖設(shè)置炮孔。使用鉆機(jī)船開始水下鉆孔操作前，通過全站儀在近岸處定位測量設(shè)計(jì)炮孔，保證孔距鉆孔參數(shù)無誤后再調(diào)整孔位。孔位確定的基礎(chǔ)上量測水深，并根據(jù)實(shí)際水深和河底高程進(jìn)行巖層厚度計(jì)算和孔深的確定。

3.1.2 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)置及起爆

航道整治工程水下炸礁爆破施工采用電雷管起爆塑料導(dǎo)爆管的方式，為提升起爆保險(xiǎn)系數(shù)、控制起爆藥量，應(yīng)分段進(jìn)行復(fù)式微差爆破。起爆網(wǎng)絡(luò)具體見圖1。

A-D為非電雷管段別；a為孔距；b為排距

起爆網(wǎng)絡(luò)具體采用串并聯(lián)結(jié)合的連接方式，以平行于航道的排孔6孔一組，并通過不同段別導(dǎo)爆管從低段到高段連接各孔各組，按照巖石振動(dòng)周期的奇數(shù)倍確定起爆間隔時(shí)間，以減弱不利振動(dòng)。本航道整治工程微差間隔時(shí)間按照50ms確定，并在各奇數(shù)段使用導(dǎo)爆管，根據(jù)起爆點(diǎn)與建筑物之間的安全距離確定起爆藥量。

本航道整治工程水下炸礁爆破施工采用微差控制及分段微差雷管起爆方式，以增大爆破自由面，減少地震波峰值疊加，提升爆破效果。炮孔、炮線數(shù)量專人檢查完全符合設(shè)計(jì)要求后立即與起爆雷管相連，并檢測線路導(dǎo)通性，準(zhǔn)備就緒后發(fā)出預(yù)備放炮信號(hào)，并待爆破準(zhǔn)備全部完成后通過爆破儀起爆[3]。

3.2 清礁施工

為保證水下炸礁施工質(zhì)量，應(yīng)在炸礁進(jìn)行到一定階段時(shí)由挖泥船配合清礁，炸礁鉆孔應(yīng)按設(shè)計(jì)施工方案繼續(xù)進(jìn)行。本航道整治工程采用分條分層的清礁施工方式，單個(gè)清礁槽寬度10.0m，相鄰清礁槽之間應(yīng)按2.0m的寬度搭接，每層挖深按2.0m確定。待完成一處清礁后應(yīng)及時(shí)派測量人員進(jìn)行檢測，并應(yīng)保證該處礁區(qū)已開挖至設(shè)計(jì)深度；清理出的石礁必須裝運(yùn)至制定區(qū)域拋卸。

4 結(jié) 論

工程實(shí)踐證明，該航道整治工程水下炸礁爆破施工方案科學(xué)合理、參數(shù)設(shè)計(jì)符合工程施工實(shí)際，所采取的施工技術(shù)及安全管理措施切實(shí)可行，對(duì)于航行船舶密度較大的航道真正做到了通航和水下炸礁爆破施工同時(shí)兼顧，確保了航道整治任務(wù)的順利完成。水下炸礁開挖爆破施工質(zhì)量好、速度快，也為航道整治主體工程的施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。