淺談水下鉆孔爆破方法與安全問題

摘要：水下鉆孔爆破是水下炸礁的主要施工方法之一。本文首先介紹了水下鉆孔爆破的特點，然后詳細介紹了爆破施工方法，最后簡要談談水下爆破的盲炮處理與安全問題。

關鍵詞：水下鉆孔；爆破；方法

水下鉆孔爆破法是水下工程爆破中應用范圍最廣的一種形式，可用來破碎水下巖層、大孤石、暗礁，以加深、整治航道、港口。它適用于工程量較大，炸層較厚，爆區(qū)水流、地形條件適宜工作船定位或能搭建工作臺(岸邊礁石和部分露出水面的水中礁石)的工點。水下鉆孔爆破的塊度比較均勻，爆破地震效應較小，炸藥單位消耗量較小。

一、水下鉆孔爆破的特點

爆破區(qū)域水線、不流動或流速較小，或者盡管流速較大，但具有在深水條件下鑿巖的設備，也可以采用鉆孔爆破。水下鉆孔爆破在大規(guī)模航道疏浚、運河開挖、墩基坑開挖、深水沉埋或水下隧道基礎、港塢修建被廣泛采用。其主要優(yōu)點是適用和便于推廣。對于大規(guī)模的水下爆破工程，只要能穩(wěn)定船位和搭建工作平臺，均能實施。在充分估計地形和地質、水深、流速等影響的條件下，能達到爆破質量好、塊度均勻、正確控制開挖邊界輪廓等良好效果，而且對周圍的破壞小。炸藥單位消耗量一般為0.8～1.5kg/m3。其主要缺點是穩(wěn)定艙位和鉆孔操作困難，鉆孔成本較高。水下鉆孔和裝藥均需在專用工作船或工作臺上作業(yè)，施工難度比陸上大，故常采用較大的鉆孔直徑和孔距，以減少鉆孔數(shù)量。

二、爆破施工方法

水下工程，由于水的能見度較低，加上流速、潮汐、水深、地形等復雜因素的影響，鉆爆施工難度較陸域大，爆破后的塊石不便于清渣船清渣。實踐證明，爆破和清渣是水下開挖工程的兩個重要組成部分，要得到較高的綜合效率，兩者必須密切結合。水下鉆爆應按開挖斷面和船位有序地進行，一般是由下向上、由外向內、由深而淺分段進行。除岸上設置縱橫斷面外，首先應在圖上量測坐標，布置船位和孔位，然后在現(xiàn)場用全站儀根據(jù)圖上坐標跟蹤定位布孔。

一般說來，水下鉆孔爆破應遵循以下程序：（1）鉆船穩(wěn)船定位 水下鉆孔是通過水上作業(yè)船(駁)或鉆爆平臺配以導管穿過水層對巖石進行鉆孔，船與平臺必須依靠錨繩和樁定位。對于鉆船，為便于移船和定位，同時確保臨近航道的正常通航，可在其上游拋“倒八字”錨，兩側拋開錨，通航一側連接錨鏈下沉，使其有足夠的水深過船，以便施工、通航兩不誤。同時盡量多覆蓋鉆爆區(qū)，做到機動靈活，縮短移船定位爆破周期，提高工效。在鉆進過程中因受水流、風浪、潮汐等影響，船體的位移量不宜大于10cm，以減少鉆進中出現(xiàn)導管和鉆具傾斜、折斷及丟失的現(xiàn)象。（2）水下鉆進操作 水下鉆孔，目前均采用風動鉆具，操作省力省工，進度快。鉆孔工序分下套管和開機鉆進兩個工序。根據(jù)施工區(qū)當?shù)乜孜缓退钋闆r，配接好套管長度，距水面附近配花格子管，以便鉆孔時石渣和水從花格子管中流出，不沖向操作平臺。用枇杷頭鋼繩拴好套管，吊起沉放入水。為使套管垂直受流速影響不傾斜，在套管腳上1.0～1.5m處拴上一根白棕繩作提頭繩，將繩頭拉向上游部位，專人護理，聽從作業(yè)組長指揮隨套管下沉慢慢松放直至套管正位后，固定在樁上，取掉鋼繩，固定套管，即可吊鉆桿入套管鉆進。為便于接卸鉆桿，鉆桿長度應根據(jù)鉆架高度選取。進當巖層表面有砂卵石覆蓋或強風化巖時，可用高壓風，將其沖走，然后鉆進，直至鉆達設計要求深度后，再來回提鉆數(shù)次，確保孔壁的光潔度。最后提出鉆桿，交爆破員檢測裝藥。（3）布孔方式 水下鉆孔的布孔方式受船型或作業(yè)平臺的設計限制，一般為多排孔，布孔分方形、矩形或梅花形。從能量的分布觀點看，以梅花形最為理想。

鉆爆參數(shù)水下鉆孔爆破參數(shù)包括孔徑、孔深、超深、孔排距和單耗。在實際施工中，影響單位炸藥消耗量的因素很多，主要有巖石的可爆性、炸藥種類、自由面條件、施工條件、起爆方式、水深和破碎塊度要求等。水下鉆孔爆破的孔徑，主要取決于鉆機型號，同時要考慮導管、鉆具的重量，以便于操作。水上作業(yè)鉆孔困難，一般盡量采用較大孔徑，以減少鉆孔數(shù)量。為了保證設計深度內巖體均勻破碎，不留根底，鉆孔應有一定的超深，以克服底盤巖石的夾制作用。超深值選取過大，將造成炸藥和鉆孔的浪費，形成部分廢方；超深值不足，將產生根底或抬高底部高程，為達到設計要求必須進行二次爆破。考慮到水下鉆孔爆破作業(yè)困難，效率低，其超深值一般較陸地上大。

爆破工藝水下鉆孔爆破工藝與陸域爆破基本相同。目前國內各爆破器材生產廠家均可按照用戶要求提供相應規(guī)格的水下爆破專用藥卷，省略了小藥卷加工成大藥卷及防水處理的工序。起爆體加工采用8號金屬殼雷管(電或非電毫秒雷管)，每孔至少裝2發(fā)雷管，并分布在不同的網(wǎng)路中。引出的導線則松弛地綁扎在一根尼龍繩上，尼龍繩與藥筒綁牢，既可當作投放起爆藥卷的提繩，又可保護導線，避免被水流沖散、沖斷。鉆孔完畢，裝藥前應先用送藥桿檢查鉆孔，核實鉆孔的深度和孔壁的光潔度，達到設計要求后即可裝藥。裝藥時用送藥桿壓住藥包頂部，拉住提繩，通過導管緩慢地送入孔內，使藥包底部與孔底接觸。裝藥完畢，用送藥桿壓住藥筒頂部，抽出提繩，用粗砂或卵石堵塞。拔起送藥桿，提起導管，拉出導線，系于鉆船上或浮筒上。

三、水下爆破的盲炮處理與安全問題

水下鉆孔盲炮的產生因素較多，如雷管質量差，起爆線破損，藥包端線被堵塞時搗斷或套管割斷，支線被漂流物掛斷等，都會造成盲炮。盲炮發(fā)生后，通常是沿著主線和支線進行檢查，或用爆破儀表檢測，對有懷疑或尚待處理的盲炮，應標繪出它的位置，提交挖泥船清碴作業(yè)人員注意；清碴時，爆破工應在現(xiàn)場監(jiān)視和處理。水下鉆孔爆破盲炮的處理，一般采用以下方法：經檢查確認鉆孔內雷管和支線完好可重新聯(lián)結起爆；堵塞長度小于殉爆距離時，可裝入新起爆體爆破；在盲炮孔附近投放裸露藥包爆破；當水淺能判明盲炮的準確位置時。可在距鉆孔適當位置(小于殉爆距離)另鉆平行孔，裝藥誘爆。

爆破產生的水中沖擊波主要危害附近的船舶，水上建筑物和潛水員的安全，還可能會加劇附近的地層效應。水下裸露藥包的爆破能量，部分作用于水下礁石，部分作用于拋起很高的水柱，而大部分轉為水沖擊波。水沖擊波較空氣沖擊波傳得遠，是爆破安全不可忽視的一個因素。水下礁石傳播的地震波與陸地上爆破無多大差別，可近似按陸上爆破地震安全距離計算，但在深水陡岸地區(qū)，它能與水中沖擊波共同作用產生較大的危害。此外，要注意飛石的影響，無論裸露或鉆孔爆破，在淺水中其飛石的影響不可忽視，特別是在卵石中和縫隙中的淺水爆破。當水深增加到一定程度時，飛石的影響顯著減少。爆破安全距離的確定是一件重要工作，對一些重要的防護物如壩體、橋梁、碼頭、閘門、船塢、泵房等或在特殊條件下的爆破(如在建筑物附近爆破)應根據(jù)具體條件，詳細分析各種因素，必要時還需通過現(xiàn)場的爆破振動和水中沖擊波測試，以確定計算參數(shù)，求出可靠的安全距離。

參考文獻

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