淺談錘擊法、水下鉆孔爆破法在清礁工程中的應用

閆慶新

摘 要：水下礁石清除有多種方法，本文主要介紹錘擊法、水下鉆孔爆破法，通過多方面比較兩種方法，以期為廣大同仁選擇水下礁石清除方法提供參考。

關鍵詞：礁石清除 錘擊法 水下爆破法 方法探討

航道整治或港池疏浚工程中，經常要對水下礁石進行清除。現階段，最常用的方法是水下爆破清礁，其中水下鉆孔爆破法是應用范圍最廣的一種形式。面對某些不適宜采用爆破法清礁的工程，我們采用靜態處理或機械處理，其中錘擊法在近年的工程實踐中逐漸推廣采用。

1.方法簡介

1.1錘擊法

錘擊法清除水下礁石，首先使用抓斗船清除礁石表面的淤泥、粘土等覆蓋層，再用吊機設備將夯錘提高至一定高度，讓夯錘作自由落體運動，利用其重力勢能轉化為動能，夯擊礁石，使其破碎或松動，最后用清渣船機進行清挖。夯錘常見的形狀有帶齒或楔狀，一般選取重量為10～25t、長3～4m、直徑0.6～1.0m的鑄鐵塊，將其底部加工成楔狀。

1.2水下鉆孔爆破法

爆破法清除水下礁石，利用炸藥爆炸后瞬間釋放出的巨大能量，使巖體產生不同程度的變形和破壞，然后再用清渣船機進行清挖。爆破方法有水下裸露爆破、鉆孔爆破和硐室爆破三種。近年來，隨著水下鉆孔設備、防水炸藥、防水雷管以及施工工藝的不斷改進和創新，水下鉆孔爆破技術得到長足發展，水下鉆孔爆破逐漸成為水下爆破的主要施工方法，常用于挖深、拓寬航道和港池，清除礙航礁石，開挖碼頭、船閘、船塢等水工建筑物的基坑。

2.錘擊法與水下鉆孔爆破清礁比較

2.1礁石性質

錘擊法適合礁石強度低（根據相關的工程實踐經驗，礁石單軸抗強度不大于35Mpa）、厚度小，水深一般在5到9米范圍內的水下礁石清除工程。水下鉆孔爆破法，適用于工程量較大，需炸水下厚度較深的整塊或大塊板礁工程。

2.2施工安排

水下鉆孔爆破清礁屬于高危作業，施工前必須向當地公安部門申請辦理《水下爆破炸礁施工作業許可證》并取得批準，嚴格的審批過程往往超過預計時間，可能直接影響工程施工進度及安排。而錘擊法清除水下礁石審批程序相對簡單，便于協調生產安排，加快整個工程進度。

2.3施工設備

錘擊法清除礁石所使用的鑿巖船只需將抓斗船的抓斗換成重錘即可，改裝方便、易行，且完全不會對抓斗船本身功能造成損害。而水下鉆孔爆破炸礁則需專業設計的炸礁船，施工船舶無法通用，同時需要爆區水流、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。

2.4施工效率

1艘千噸級鑿巖船的鑿巖工效約為110m3/艘班，1艘千噸級炸礁船的炸礁工效約為600m3/艘班，水下鉆孔爆破清礁快捷高效，而錘擊法施工效率較低，施工周期長。

2.5安全生產

水下鉆孔爆破清除水下礁石，需要用到雷管、炸藥等具有較強危險性的物品。同時，在爆破施工過程中，爆破材料儲運、檢測、加工和盲炮處理這幾個薄弱環節也極易發生安全事故，需要特別注意。錘擊法則無此擔憂。

2.6施工震動

水下鉆孔爆破不僅會產生爆破振動、沖擊振動和觸地振動，還會產生水擊波、爆破涌浪等危險源，對施工人員、施工船舶、海中生物以及陸上臨近的建筑物和居民造成較大的安全威脅，特別是臨近已建成碼頭結構清礁時，容易造成碼頭前沿基床或者樁基破壞；臨近堤防、橋梁等時，也會危及其結構安全。因此施工過程中應對附近保護對象進行監測，劃定危險區域，嚴格控制一次起爆炸藥量，必要時還要對重要建筑物采取氣泡帷幕等防護措施。錘擊法產生的震動、水擊波、涌浪均較小，有利于附近建筑物的安全，對周邊居民日常生活的影響也較小。

2.7通航影響

采用爆破清礁，施工單位必須與各方協調，爆破施工的時間受到極大限制。同時爆破施工一般需在起爆前一個小時進行封航警戒，爆破后檢查確定安全時才能恢復通航，這對于往來船只的影響較大。采用錘擊法，施工船舶不需要進行封航警戒，可根據施工水域交通情況及時拋錨、取錨，靈活避讓生產船舶，有效解決生產和施工之間的矛盾。

2.8施工輔助費用

爆破清礁，需要進行封航警戒，協調生產與施工的關系，考慮諸多因素，施工時間受到極大限制，很容易造成施工時間延長，直接造成安全措施費的上漲。而錘擊法不需要進行封航警戒，避免了安全措施費的增長，具有更好的經濟效益。

2.9環境影響

水下鉆孔爆破清礁，炸藥爆炸產生的有害物質，造容易成附近水域水體污染，對附近水域的魚類和其他浮游生物產生傷害，破壞周邊生態環境。因此，對安全環保有特別要求的水下礁石清除工程不能采取該方法。錘擊法對水中生物的不利影響較小。

3.工程實例

3.1工程概述

西江（界首至肇慶）航道擴能升級工程全長171k m，其中界首至封開江口段航道12 k m，通航設計尺度為4.1m×90m×670m；封開江口至肇慶大橋（原肇慶二橋）航道159 km，通航設計尺度為4.5m×135m×670m。主要工程內容有筑壩、疏浚、清礁、護岸、橋梁防撞處理及航標工程。清礁工程中礁石分布河段可劃分為界首灘段、三灘段和都城至肇慶段三段。

3.2施工方法選擇

界首至江口段礁石主要為中風化砂礫巖、強風化粉砂巖、強風化砂礫巖，主要采用水下爆破清礁，涉及堤防安全的的礁石采用鑿巖錘鑿巖清礁；對于清礁厚度不大、礁石面較緩的礁石可采用水下爆破清礁也可采用鑿巖錘鑿巖清礁。

三灘段礁石主要為強風化粉砂巖、中風化砂礫巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖、微風化花崗巖。三灘河段基本為漁業保護區。漁業保護區范圍內或涉及堤防安全的礁石一般不允許采用水下爆破清礁（得到相關主管部門批準使用炸藥清礁除外），而采用鑿巖錘鑿巖清礁；漁業保護區范圍以外礁石可以采用鑿巖錘鑿巖清礁，也可以采用水下爆破清礁。考慮到封開西江大橋附近有礁石需要清除，且清礁區域離大橋橋墩非常近，為盡量減少清礁施工震動對大橋影響，確保清礁施工過程橋梁的安全，本次清礁工程在受影響的封開西江大橋附近避免采取爆破方式，采取錘擊先把礁石擊碎，再用鏟斗將礁石鏟平的施工方式。

都城至肇慶段主要為強風化粉砂巖、中風化砂礫巖。同時，羅旁河段基本為漁業保護區。施工方法參照三灘段礁石清除方法。

對于微風化基巖，先采用鉆機進行鉆孔，鉆孔底標高鉆至清礁超深底標高；然后再用錘擊法鑿巖，其中重錘重量應大于等于13噸；最后采用4m3抓斗船開挖，并通過500m3開底泥駁運至棄渣區中拋卸。

采用水下爆破清礁時，為使礁石的破碎程度較均勻，應根據巖體的自由面類型及其面積、形狀，選取合適的鉆孔布置型式。施工必須嚴格執行《水運工程爆破技術規范》（JTS204-2008）和《水運施工安全防護技術規范》（JTS205-2008）的有關規定，根據建筑物類型、施工工況條件、距離等計算水下鉆孔爆破安全用藥量，在確保建筑物和岸坡等安全的前提下進行施工。

3.3施工效果

就施工現場實際情況看，錘擊法和水下鉆孔爆破清礁在礁石的清除上都發揮了各自的優勢，目前西江清礁工程已完成交工驗收，工程質量符合《水運工程質量檢驗標準》（JTS257-2008）要求，工程質量合格，滿足設計及規范要求。

4.結論

經上述討論分析可知，錘擊法在施工組織和協調上更方便，對于通航和環境的影響也比較小，水下鉆孔爆破法施工效率高，對于礁石巖性、施工水深并無特別要求，適用性更廣泛，錘擊法和水下鉆孔爆破清礁各有所長，具體選擇何種清礁方法，需根據清礁工程地理位置、礁石巖性、周邊建筑等限制條件衡量選擇，不僅要實現工程目的，還要兼顧環保、通航等多方面需求。

參考文獻：

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