松動控制爆破技術在航道水下施工的應用

安彪

摘 要：結合工程實例，探索松動控制爆破方法、步驟及實施效果。

關鍵詞：爆破技術 水下 施工 控制

1.前言

在貴州航道整治工程暗礁水下工程施工中，地質結構受貴州巖溶喀斯特地質影響，且多為基巖，在工程實施中必然進行大量的爆破施工。由于地質情況復雜，爆破效果，將受多方面因素影響，難度較大。

本文將介紹松動控制爆破技術在航道整治工程炸暗礁施工的應用，該工程為烏江航運建設HD04標航道整治工程，系國家“十二·五”重點建設工程項目，位于思林電站大壩下游1.5km～3.2km。電站每天于22：00左右關閘，本灘段大約23：30左右水位低于設計水位以下，到凌晨0：30達到最枯水位，持續至次日7：00左右，7：30上漲高于設計水位2m左右，之后逐步達到最高水位。

2.工程概況

該標段工程量主要集中在江口灘段，灘段全長約1700m，新開航槽，暗礁工程量為125900m3。分為上、中、下三段，對應為江口、魚磬盆、下魚磬盆。江口灘灘頭水深不足，左岸石盤伸向河心，壓縮河床，曲度半徑不夠，右岸為一砂卵石邊灘，岸線遭沖刷極不穩定；上魚磬盆是在原生基巖石盤上新開航槽，開挖深度高低不平；下魚磬盆灘左岸石盤侵占三分之二河床，且航槽中零星礁石錯綜復雜，航寬不夠。

3.爆破方案的選定

本工程工期短，工程量大，且上游電站發電下泄水流暴起暴落，受其影響給爆破施工作業鉆孔、裝藥、填塞、安全等增加了難度。根據本工程特點，從施工方案、鉆孔設備、成孔工藝、爆破施工工藝等進行優化，以獲得最佳的爆破效果。為此針對本工程特點及施工要求，確定采用松動控制爆破技術進行水下炸暗礁施工作業。

4.采用方法及步驟

4.1鉆孔機械選用考慮的因素：

1）地質因素：其巖石為石灰巖，為典型的喀斯特巖溶地質，鉆孔機械在鉆進過程中易產生卡鉆等，因而需選用高風壓鉆孔設備，風壓高，克服了卡鉆的問題。

2）鉆進效率：工程量大、集中，航道施工季節時水位影響其工期短，且受電站下泄水流影響，因此要求鉆孔設備鉆進效率高。

3）自行機動能力：由于水位暴漲暴跌，水位變幅3～5m，甚至超過8m；且水位上漲迅猛，最快上漲約30分鐘達2m左右。因此在水位上漲時迅速的撤離作業現場，確保設備安全。

4）孔徑：結合施工工藝以及機械設備，選用120mm的孔徑。

本工程選用機械為：鉆機TY370GN，其工作壓力為：1.05～2.46MPa；空壓機為1150RH，其主要性能參數：流量30.3m3/min，工作壓力0.97～2.41MPa，額定輸出壓力24.1bar（2.41MPa）。

4.2鉆孔工藝

充分利用電站關閘時特枯水位的特點，此時水位低于設計水位約1m，退水前將通過船舶將鉆孔設備調動至作業現場，水位退至適合作業時，將設備行駛至作業點，進行鉆孔施工作業。

現場出露水面的作業點，適合或滿足鉆機作業，即可按布設的孔位進行鉆進作業；不便行駛及鉆機作業的，采用挖掘機破碎頭輔助作業，為鉆機創造作業條件，開辟通道、鋪設施工作業平臺。

對于水面以下的作業點，采用筑島施工工藝進行鉆孔作業。即運用挖掘機以及挖掘機破碎頭反填，將作業點填出水面，以進行鉆機作業。

4.3爆破參數

采用微差分排起爆，分別從前沿分排向后推進。其炮孔排距為2.5m，間距為3.5m，為梅花形分布。鉆孔深度確定：作業點至設計河底高程加鉆孔超深，鉆孔超深為1.2～1.5m。

4.4裝藥量計算及校核

爆破用炸藥選用2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑為Φ80，起爆采用導爆管非電起爆。

單位耗藥量（單位用藥量系數）K，根據經驗和現場的實際情況，K取0.25～0.40Kg/m3，最終通過進行1～2次試爆而確定合理的系數K值；最小抵抗線W根據所需控制飛石方向而定，取 W=2～2.5（m）；鉆孔深度h，設計河底高程（以圖示位置為C2498斷面為例計算）為359.15m，施工超深0.3m。則該斷面鉆孔深度為2.8m～6.8m，以其中一排h=5.5m進行計算；孔網參數為2.5m×3.5m；單孔裝藥量Q的計算公式：Q=Khaw（Kg）或Q=Khab=19.25（Kg），按19Kg計算。本工程裝藥結構均采取連續柱狀裝藥結構，連續柱狀裝藥結構是將設計計算炸藥量直接連續裝入炮孔內，在炸藥中放入起爆雷管。堵塞必須按要求堵塞，以保證其爆破效果。堵塞材料采用細沙粒裝入孔內用木質或竹桿炮棍搗密實即可，堵塞長度L≥0.6W。本次裝藥孔數共155個，總裝藥量為2860kg，其中裝藥量最大一排為28孔。

裝藥量：Q=28×19=532kg，V=K（Q1/3/R）α，中等堅硬巖石，K=150～250，取200；α=1.5～1.8，取1.7。

地面質點安全振動速度為：V=2～3cm/s，取V=3cm/s。

安全振動距離經計算為R=95.83m。

普通民房輕微破壞，V=10～15cm/s，取V=12cm/s。其振動距離R=51.6m。

爆破個別飛石距離校核，d：炮孔直徑，d=12cm，RF（max）=40d/2.54=189m。

4.5網路設計及起爆

藥包起爆采用導爆管雷管，為了獲得最佳爆破效果，網絡設計至關重要，同時減少地震波，避免地震波疊加，其網路設計采用微差起爆。

導爆管的選用：為了確保傳爆線路可靠，傳爆時間小于最小起爆時間。孔內導爆管采用高段別8段，其延時秒差為300毫秒，孔外導爆管采用低段別1段和2段，其延時分別為12毫秒和25毫秒。

傳爆網絡：1排2段、2排2×2段、3排3×2段、4排4×2段、5排5×2段。

網絡傳爆時間計算：1排25毫秒，2排2×25毫秒，……，5排5×25毫秒。

起爆時間計算：1排325毫秒（25+300），2排350毫秒（2×25+300），……，5排425毫秒（5×25+300）。

起爆：采用電雷管作為導爆管起爆元件，起爆器材采用YJ—新600型高能起爆器，電雷管連接采用串聯電路。網路連接無誤后，作好起爆前的各項準備工作，利用水位上漲趕到爆破覆蓋作用，及時起爆。

注意事項：

1）為了確保傳爆可靠，以及避免個別導爆管拒爆，采用雙導爆管進行連接。

2）特別強調在連接導爆管時，必須綁扎牢固，導爆管不能破損折斷。

3）孔外導爆管必須采用多點綁扎在不易拉伸變長的繩索上，且導爆管留有一定的富余長度，再行固定，以防止導爆管被水流沖刷變形或折斷。

4）網絡傳爆導爆管雷管盡量懸空，以免炸壞其它導爆管，影響傳爆。

5.爆破效果

本次爆破一次成功，達到了預期目的，爆破巖石完全松動，藥包破壞范圍符合設計要求。爆破振動小，無飛石。實踐證明，松動控制爆破技術，爆破后巖石松動而不飛散，開裂而不滑塌。在爆破設計時控制裝藥量，炮孔布置合理，節省了施工費用。同時采用孔外延時起爆網路，孔內使用高段別導爆管，不易出錯和便于操作，確實在施工中值得推廣和學習。endprint