水下炸礁整治內河航道的施工技術與機具選配

魯智勇

(湖南省航務工程公司)

1 水下炸礁技術研究

1.1 航道整治工程水下爆破的特點

(1)爆破材料必須具有良好的防水和耐壓性能。否則，需采取防水處理，試驗合格后才能加工。

(2)在水層厚度達到相當的情況下，水可以作為鉆孔的堵塞物或裸露藥包堵塞物。

(3)在整治天然河流航道的時候，水下爆破的地點通常選擇在淺灘處，如果選擇急流坡陡，泡漩、橫流的處，則船舶定位、鉆孔和裝藥的操作難度相當大，從而造成成本相對提高。

(4)水下爆破的起爆線路要多加保護，因為急流、雜草等因素均會對起爆線路產生較大影響。

(5)由于在水下作業，導致鉆孔定位準確度差，很難發現鉆孔的偏差、爆破后的破碎情況以及有無盲炮。

(6)由于水中爆破產生的地震波和沖擊波相對陸地上爆破產生破壞力要大得多，因此水下爆破點的選擇必須遠離建筑、船舶，要保證具有一定的安全距離。

(7)施工前要考慮到不要影響通航，有些施工區船舶較多，鉆孔爆破施工中要做好與挖泥船清渣和船舶航行之間的協調工作。

(8)有些水下爆破工施工處，流急坡陡，深槽遍布下游，可以借助水流將爆炸產生的碎石帶入深槽。

1.2 水中炸礁的類型與其相應的條件

航道水中炸礁的類型主要包括裸露、鉆孔和洞室爆破。

(1)裸露爆破：是指在水深覆蓋達到一定條件的情況下，直接將炸藥包擺放在河床或物體表面進行爆破的方法。

在航道整治或維護工程中，水下裸露爆破主要使用在下面幾種情況下：流急坡陡，水流紊亂，無法使用鉆孔、洞室爆破的地方;水下礁或面積小、炸層薄的零星礁石需要進行爆破的，采用裸露爆破;采用鉆孔爆破或洞室爆破后，由于塊度過大需要進行再次破碎的，采用裸露爆破;對清炸爆破后殘留的淺點淺埂進行裸露爆破;采用裸露爆破的方法松動緊密卵石、風化巖石;采用裸露爆破來清除水中沉船、殘留樁墩等障礙物;通過裸露爆破對盲炮進行清理;采用裸露爆破對沙質淺灘爆破疏浚。

(2)鉆孔爆破：是指通過鉆機或手持風鉆鉆孔，鉆孔完成后根據爆破設計把所需要炸藥填裝在鉆孔，通過引爆器進行引爆的爆破方法。在航道整治或維護工程中，只要具備鉆孔作業的條件，都可以采用鉆孔爆破，因此鉆孔爆破這種方法得到了廣泛的應用。

(3)洞室爆破：是指根據爆破點有利地形來開挖導洞和藥室，開挖完成后在藥室內裝填所需炸藥一次起爆的爆破方法。在山區河流用于炸除突嘴和孤礁時通常采用洞室爆破。在流急水淺的山區河流，需要采用小藥包多次爆炸擴大爆炸坑，然后在擴大的爆炸坑中裝填炸藥一次起爆的爆破方法也歸類為洞室爆破。這種情況下，采用洞室爆破需要做好特別防護，主要因為水淺覆蓋厚度不夠導致爆炸產生的飛石無法控制。

2 水下炸礁整治內河航道施工技術

2.1 工程概況

某內河航道長約為11.6 km，該河段情況比較復雜，主要體現在河道沒有什么曲折迂回的情況，淺灘和深槽交錯分布，兩岸邊灘還沒有完全發育，航槽礁石密布，自下而上還存在許多礙航礁石主要包括雙魚石、獨櫴石、沉船區石、下典石、北贊石、黃安石、上鉸剪石、下鉸剪石、橫欄石、牛牯石等。枯水期與洪水期的平均坡降相差不大，分別為0.044‰和0.041‰，但最大局部坡降相差較大，分別為 0.12‰和0.06‰。河面束窄處發生在灘頭上游4 km處，主要是由于左岸有磯頭白沙角，枯水期河寬約600 m左右，往下漸漸放寬至1 000～1 100 m。淺灘發生在放寬順直段，低于3.5 m水深的淺段長大概為 2.7 km，該河段目前航道維護尺度為2.5 m ×80 m ×500 m。

2.2 施工工藝流程

炸礁施工工藝如圖1所示：

圖1 炸礁施工工藝流程圖

2.3 各工序具體施工方法

應用GPS定位法來定位炸礁船的位置，其頭部與船尾的方向平行于岸線方向，采用四纜或六纜定位炸礁船展布的位置。左邊纜拋出150～200 m的距離，右邊纜也拋出同樣的距離，前后錨纜可稍微長于200 m。利用拖船或錨艇完成船舶拋錨工作，如果移位范圍不是很大，炸礁船可以通過攪錨帶動移動。

2.3.2 鉆孔

鉆爆平臺船鉆孔作業時(見圖2)，首先下套管在孔位上，鉆頭是在套管內進行鉆孔，礁巖中鉆孔深度符合計算的鉆孔深度要求時停止鉆孔;其次提出鉆頭，對鉆孔進行檢查，滿足要求在套管內填裝爆破設計所需要的炸藥柱，整理好導爆管，進行堵孔;最后拔出套管，便完成一個鉆孔的全部作業，繼續下一個鉆孔的作業，在完成設計要求的所有鉆孔后，將每孔導爆管集結在一起，連接好起爆母線，鉆爆船撤離到安全距離之外的水域，做好周邊的安全警戒后，采用起爆器起爆整個爆破網絡。

圖2 炸礁船鉆孔施工示意圖

2.3.3 爆破參數

(1)據《水運工程爆破技術規范》及工況、施工經驗確定。

①炮孔直徑：D=125 mm

②藥筒直徑：d=100 mm

③孔距：a=2.5 m

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④排距：b=2.0 m(中風化)

⑤超深：△H=1.2 ～1.5 m

⑥炸藥單耗：q=1.6 ～1.8 kg/m3

(2)鉆孔：一次性鉆至設計標高，炮孔沿水流方向，呈方形排布。

(3)裝藥及藥量計算：

鉆孔完成后，炮工應按如下程序操作：

①重復交叉鉆孔和用測深繩檢查炮孔的深度，直到達到要求。

②炸藥和起爆體時嚴格遵循規定藥量。

③用測深繩檢查孔底是否存在炸藥，如果沒有，應用炮棍壓送。

④炮孔采用泥沙塞住。

⑤通知鉆工吊起套管，聯接炮線。

(4)裝藥量計算

裝藥量可按照Q=q0×b×a×H0來進行計算。

式中：Q為單孔裝藥量，kg;q0為單位炸藥消耗量，kg/m3，為經驗值，結合本工程的實際條件取1.6 kg/m3;b為炮孔排距，m;H0為炸礁巖層厚度，包括超深量。

本工程 H0=1.1+0.4=1.5 m，經計算設計裝藥量 Q=9 kg。

實際裝藥量Q=6×2.5=13 kg＞9 kg，滿足要求。(平均鉆孔深度為3 m，裝藥長度取孔深的2/3～4/5;藥卷規格為6.0 kg/m。)

2.3.4 電爆網路的聯接

用并聯接的方式連接起爆網路，每個起爆體內裝兩發并聯雷管。采用交流電源起爆時，應保證流經每發電雷管的電流強度大于2.5 A。

2.3.5 起爆

(1)作業船停泊好后，爆破指揮員聯系警戒艇，巡察行船的動態，確保船道處于安全狀態后立即將預備信號發送出去。

(2)爆破員應在預備信號發出后不超過5 min完成終端引爆裝置的鏈接工作，指揮員第二次聯系警戒艇，發出起爆通知。

(3)將引爆裝置鏈接好以后，爆破員立即將準備完畢報告給指揮員;

(4)指揮員指令爆破員起爆時采用三聲長哨音，當爆破員聽到第三聲長哨音后，便按動引爆裝置起爆。

(5)監炮員待起爆后則向指揮員報告其所監測到的狀況，如瞎炮情況沒有出現，則向指揮員發出信號：可以解除警戒，航道開放。

2.3.6 爆破安全

每段安全起爆所需的藥量由爆破點與被保護物的距離決定：分段進行實際起爆時，每段起爆的最大用藥量要嚴格控制。為安全考慮，剛開始爆破時起爆藥的用量應控制在較少范圍內。當證實了建筑物不會受到爆破的影響時，便可增加用量進行起爆。根據炸藥使用量的差異，計算出來如表1的各種安全距離。

表1 安全距離與裝藥量關系

3 水下炸礁施工機具的選配

在本航道實施水下炸礁工程中，鉆機船、挖泥船大都不是自航式船舶，因此必須安裝拖輪配套設施，就拿當前的廣西河流來說，其以山區河流為主。為此最好使用 270～320 hp動力拖輪，用來為航隊轉移調遷和其他用途。此外還可考慮運用80～120 hp的動力拖輪來拖帶泥駁，或者用機動型的泥駁取代非機動型泥駁來降低投資和動力船數量，同時應有2艘不少于40 m3的對開泥駁，一艘錨艇和一艘交通艇配備在每艘挖泥船上;炸藥、雷管加工船等也應和起錨艇、交通艇一樣配備到鉆機船上;一般在40～60位為提供職工生活和娛樂的住宿船之間需配一艘交通艇。此外，每條工作船應配不少于φ15.5 mm的主纜和不少于φ12 mm的附纜，錨最好采用單齒的錨，以便同時進行一些通航河床的工作和通航。挖泥船的附纜沉入水下0.8～1.2 m時工作最佳，與此同時，給通航和泥駁停留進出提供了便利。

著重提示，在今天的科技如此快速地更新換代中，內核航道的整治定位早已用前站儀或GPS全球衛星取代了原來的經緯儀和水準儀的交會測量定位，但先進的GPS定位只適用于沒有什么障礙的海上測量定位，而前站儀定位法則為有很多測量參照物的內河航道提供了經濟實惠的方法。

4 結語

水下炸礁是一項具有大工程量的特殊水運工程，在實際的施工過程中，依照每個工地的工程地質、水文等相異的條件來嚴格控制施工過程，是獲得項目工程高質高效的重要保證。

：

［1］張曉明，安利，文岑.重慶九龍坡河段航道整治措施［J］.中國港灣建設，2005，(4).

［2］王秀英，李義天，孫昭華.長江中下游航道整治線寬度確定方法研究［J］.泥沙研究，2005，(6).

［3］西江航道整治工程可行性研究報告［R］.廣東省航道勘察設計研究院，2006.