復(fù)雜環(huán)境中厚巖層水下炸礁施工工藝控制

李乃師

摘 要：以國(guó)投湄洲灣第二發(fā)電廠2×1000MW機(jī)組工程取排水項(xiàng)目（含循環(huán)水泵房土建）工程為例，主要對(duì)復(fù)雜環(huán)境中厚巖層水下炸礁施工的地震波控制及安全措施做淺析。

關(guān)鍵詞：水下炸礁 振動(dòng)速度 欲裂鉆孔

1.工程概況

1.1工程位置

國(guó)投湄洲灣第二發(fā)電廠2×1000 MW機(jī)組工程位于湄洲灣東埔鎮(zhèn)塔林村，在湄洲灣電廠一期工程和湄洲灣煤炭碼頭一期工程北側(cè)海岸。

1.2工程量及周邊環(huán)境

該工程基槽的炸礁設(shè)計(jì)底標(biāo)高為-10.02m～-18.05m，炸礁工程量約為25萬m3，炸礁厚度約為3m～16.8 m。

排水基槽南側(cè)有已建國(guó)投湄洲灣一期煤炭碼頭，距離該碼頭T2樓最近距離為688.5米；距離太平洋電廠碼頭709.5m；距離太平洋電廠循環(huán)水排水口540.4m；距已建廠區(qū)西側(cè)圍堰293.3米；排水基槽爆破區(qū)距離最近的村民民房682.4米。爆破周邊環(huán)境復(fù)雜，控制要求難度大。

設(shè)計(jì)低水位-2.83m，設(shè)計(jì)高水位+4.17m，平均潮位0.63m，增加施工難度在于低潮時(shí)部分岸灘裸露無法鉆孔和爆破施工。炸礁區(qū)巖層較厚，最大炸礁厚度16.8m，單孔裝藥量達(dá)到120kg，對(duì)炸礁工藝控制要求非常高，所以厚巖層水下炸礁的重點(diǎn)是控制爆破振動(dòng)，保證周邊環(huán)境的安全。

2.炸礁施工工藝

2.1施工安排

本工程采用一艘樁腿式和兩艘漂浮式炸礁船進(jìn)行水下鉆孔、裝藥、爆破施工；巖面較高的區(qū)域先預(yù)鉆孔，插入管子封堵管口，最后再爆破。清礁為一艘6m3抓斗船配兩艘1000 m3泥駁。

2.2水下炸礁施工工藝流程

鉆爆船定位→水下鉆孔→加工炸藥體、裝藥堵塞→起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接→鉆爆船撤離→警戒起爆→檢查完成，依此工序循環(huán)至炸礁工程完成。

3.炸礁施工方法

3.1 測(cè)量定位

炸礁船采用RTK定位儀定位，漂浮式艏艉各拋設(shè)八字錨，錨纜長(zhǎng)約200m，樁腿式下四根鋼樁。

3.2 孔位布置

孔位布置采用梅花形布孔，定位時(shí)，實(shí)際位置和設(shè)計(jì)位置在誤差范圍（0.2m）內(nèi)為止。

3.3 鉆孔

施工時(shí)根據(jù)開挖底邊寬度和巖層厚度、邊坡等參數(shù)確定鉆孔底寬進(jìn)行炮孔布置，采用潛孔沖擊鉆鉆孔，要求一次鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.4 爆破參數(shù)選取

執(zhí)行首件（段）制開展典型施工，選用3組孔網(wǎng)參數(shù)（3.0 m×2.5m、2.5m×2.5 m、2.5 m× 2.0m）進(jìn)行試爆試驗(yàn)，比較爆破過程和結(jié)果擇優(yōu)選取后續(xù)爆破參數(shù)如下：

孔距a：取a=2.5m；排距b：取b=2m；孔徑d：球齒釬頭外徑125mm，因此孔徑d=115～125mm。

超鉆深度Δh：計(jì)算公式√（a2+b2）/2=2.5m，本工程超鉆深度Δh 取3m。

藥柱直徑D：選用高能乳化炸藥，藥柱直徑D=90mm。

所選取的技術(shù)參數(shù)必須通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，針對(duì)不同地質(zhì)情況，對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

3.5 裝藥和堵塞

炮孔鉆完后必須要核對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)高，再由專人裝入炸藥體。炸藥要裝滿炮孔，根據(jù)孔深加工相應(yīng)長(zhǎng)度的炸藥體，長(zhǎng)度<3m時(shí)在炸藥體中間裝一個(gè)起爆體；長(zhǎng)度≥3m時(shí)在兩端均勻裝兩個(gè)起爆體。

炮孔裝藥量計(jì)算公式為：

Q=q·a·b·H

式中：Q─炮孔裝藥量，kg；

q─炸藥單耗，kg /m3，取q= 1.97kg/m3；

a、b、H─孔距、排距、孔深，m；

裝藥完畢，達(dá)到要求后采用砂袋或者碎石袋進(jìn)行堵塞，堵塞厚度為不少于0.5m。

3.6 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)與聯(lián)接

選用的藥體直徑90㎜，每節(jié)長(zhǎng)度40cm，重量3㎏，非電雷管做擊發(fā)元件，選用雷管段別為3ms、10ms、15ms；非電導(dǎo)爆管為傳爆元件，采用非電雷管毫秒微差起爆網(wǎng)路，能有效降低爆破引起的振動(dòng)速度，孔內(nèi)為毫秒微差導(dǎo)爆管雷管，孔外為非電導(dǎo)爆管雷管連接到炸礁船上的起爆器。

3.7 爆破警戒和起爆

起爆前，通報(bào)港區(qū)碼頭等有關(guān)單位，水上派出警戒船在外側(cè)水域巡邏警戒，提前疏導(dǎo)過往船舶、告知預(yù)計(jì)起爆時(shí)間；岸側(cè)警戒范圍為爆破點(diǎn)方圓500m，警戒人員提前30分鐘就位警戒。

爆破員聯(lián)接好起爆網(wǎng)路后拉響警報(bào)，全部船舶移至安全范圍外，確認(rèn)安全信號(hào)后，下令起爆。

3.8 震動(dòng)監(jiān)測(cè)

根據(jù)《國(guó)投湄洲灣第二發(fā)電廠取排水工程施工安全協(xié)議書》要求地震波速度≤0.2cm/s，按照業(yè)主要求，聘請(qǐng)武漢大學(xué)進(jìn)行測(cè)振工作，確保振速不超標(biāo)。設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，距離爆破點(diǎn)最小距離500m。

典型施工開始最大單響藥量為51kg，采用兩孔一響的毫秒微差起爆網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示4#測(cè)點(diǎn)（距離250m）最大振速為0.35cm/s，距離500m外其他測(cè)點(diǎn)均<0.2cm/s。由波形圖分析可知，存在部分時(shí)段實(shí)際單響藥量過于集中，不利于削峰減振。第二次將起爆網(wǎng)絡(luò)改為單孔單響，最大單響藥量為54kg，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示爆破振速均在0.1cm/s以內(nèi)，滿足各方的要求。之后采用逐級(jí)提高單孔裝藥量進(jìn)行試爆，獲取相關(guān)參數(shù)確保后續(xù)爆破振速不超標(biāo)。

3.9預(yù)鉆孔施工

巖面較高的區(qū)域（A1區(qū)低潮裸露）巖層厚度最大約16.8m，利用施工間歇期預(yù)鉆孔，鉆孔完畢后插入PVC管，然后封堵管口防止雜物堵塞，等其他區(qū)域完成后，乘高潮定位，低潮裝藥，爆破時(shí)間選在大潮位高平潮進(jìn)行。

4.危險(xiǎn)源評(píng)析及安全控制方案

4.1水下爆破地震波

（1）風(fēng)險(xiǎn)分析：水下爆破的危害地震波主要有三個(gè)：一是爆破直接形成的地震波；二是水體沖擊地面引起的地震波；三是氣體脈動(dòng)水壓力引起的地震波。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》地震波安全距離計(jì)算公式：

Q—微差起爆時(shí)指最大單響裝藥量；

R—被保護(hù)建（構(gòu)）筑物的安全距離，m；

V—允許爆破地震安全速度，本工程取1.5cm/s。

K.α—地形、地質(zhì)的爆破系數(shù)和衰減指數(shù)，本工程礁石為花崗巖取K=150，=1.5。

當(dāng)?shù)匾蟊频卣鸢踩俣雀鶕?jù)《國(guó)投湄洲灣第二發(fā)電廠取排水工程施工安全協(xié)議書》取0.2cm/s，而本工程單孔裝藥量最大120kg，按照專家評(píng)估意見取K=49.63，α=1.17。村莊最近的民房實(shí)際距離在600m以上，計(jì)算得出，120kg最大裝藥量的安全距離為549.3m，采用分段微差爆破，爆破地震波能滿足要求。

（2）預(yù)防和防護(hù)：①熟悉地質(zhì)條件，為編寫爆破施工方案提供依據(jù)。②嚴(yán)格按典型施工總結(jié)指導(dǎo)作業(yè)，逐步優(yōu)化爆破參數(shù)和方案。③嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)測(cè)方案，確保安全振速不超標(biāo)。④嚴(yán)格執(zhí)行毫秒微差爆破網(wǎng)絡(luò)的連炮要求。

4.2水中爆破沖擊波

（1）風(fēng)險(xiǎn)分析：炸礁區(qū)域離岸近，爆轟波會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的沖擊波，且其在水中減弱慢，影響距離遠(yuǎn)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，單次爆破藥量Q≤1000kg時(shí)，沖擊波安全距離為：木船250m，鐵船150m，客船1500m，游泳和潛水人員分別為1100m、1400m。本工程單次起爆藥量都≤1000kg，按此項(xiàng)執(zhí)行。

（2）預(yù)防和防護(hù)：①嚴(yán)格按照典型施工總結(jié)指導(dǎo)作業(yè)；②加強(qiáng)各崗位人員的溝通，嚴(yán)格警戒。

4.3爆破飛散物

（1）風(fēng)險(xiǎn)分析：爆破飛散物主要指破碎巖石和被爆炸擊碎的其他物體碎塊。按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定，爆破點(diǎn)在6米以上深水水域時(shí)可以不考慮飛散物的影響；水深在1.5～6米時(shí)，安全距離不小于200m。本工程基槽大部分礁石區(qū)域高潮時(shí)水深在6m以上，小部分礁石區(qū)域高潮時(shí)水深也在4.5m以上，只要爆破時(shí)選擇在大潮高潮水位，可不必考慮飛散物影響。

（2）預(yù)防和防護(hù)：①確保在高潮水位時(shí)爆破；②加強(qiáng)各崗位人員的溝通，提前疏散船只和人員。

5.結(jié)束語

本工程的礁石巖層超厚，單孔藥量較大，周邊環(huán)境特別復(fù)雜，當(dāng)?shù)貙?duì)炸礁施工的要求又特別嚴(yán)格，但是通過專家的評(píng)審指導(dǎo)，實(shí)行典型施工和振動(dòng)監(jiān)測(cè)的不斷試驗(yàn)，不斷的調(diào)整施工參數(shù)和起爆網(wǎng)絡(luò)，有效的控制了爆破地震波，滿足爆破安全要求。同時(shí)，采用在炸礁區(qū)邊緣的礁石預(yù)鉆一定數(shù)量的預(yù)裂孔，以達(dá)到削弱爆破地震波的作用，已開挖好的取水基槽深度在10m～12m，對(duì)排水基槽超厚巖層炸礁產(chǎn)生的爆破沖擊波也起到了緩沖作用，進(jìn)一步減小了對(duì)岸側(cè)環(huán)境特別是老舊房屋的影響，也總結(jié)了相關(guān)的施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]長(zhǎng)江重慶航道工程局.水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范： JTS 204-2008[S].北京.人民交通出版社. 2008.