航道整治工程中水下炸礁施工控制探討

吳偉武

(星辰利源水利水電工程有限公司，廣東 潮州 521000)

1 工程概況

某航道整治工程為潮州發電廠煤港配套性工程之一。該航道整治段礁石是影響發電廠煤港安全運行的主要風險因素，清礁又屬于難度較大的隱蔽性工程，必須爆破或機械破碎后通過疏浚機清除。在清礁工可節段必須通過探測全面掌握礁石分布情況和數量，從而制定切實可行的清礁施工方案。在礁石探測節段，必須按照相關規范所規定的1:100-1:500施工圖比例尺進行礁石數量測定和計算，測點間距控制在1.0-5.0m；并應充分考慮到清礁區域水域深、水流急、施工平臺不穩固等可能的問題，提升礁石探測過程的準確性與安全性。

2 整體施工方案

考慮到該航道整治工程水下炸礁爆破施工進度及降低施工對船舶通航的不利影響，鉆機船自施工段下游開始逐漸向上游推進施工，在水下炸礁爆破施工之后由挖泥船緊跟推進，保證流水作業順利進行。

2.1 施工機械及材料

在礁石探測節段，主要按照礁石堅固性進行探測后等級的劃分，選擇鉆頭作為探測礁石的主要工具，并用鉆進速度為礁石堅固性等及的主要評價指標。

該航道整治工程水下炸礁鉆孔爆破因受到水面通航限制，故選用體型較小、施工效率高的KQ-100型潛孔鉆機。該航道整治工程水下礁石爆破主要通過垂直方式鉆孔，炸藥選用的是2#巖石硝銨乳化炸藥，并按照φ70mm的設計尺寸制成藥卷使用。將抗水性能優良的2#巖石硝銨乳化炸藥裝進φ80mmPVC管內，考慮到水下炸礁孔鉆開之后裝藥以及清孔等施工環節，按照1.0-1.5m擬定超深鉆進尺寸。

2.2 施工參數確定

該航道整治工程河床基巖以X級灰巖、中風化砂巖和花崗巖為主，為保證施工進度和施工質量，在施工前必須進行水下炸礁爆破試驗，獲取可靠的安全振速、孔距、排距、單孔裝藥量、毫秒差間隔時間等爆破參數取值，并對水下炸礁試驗效果進行分析，檢驗火工品性能及爆破網絡設計的合理性與可靠性[1]。

2.2.1 單孔裝藥量

該航道整治工程水下炸礁施工單孔裝藥量按照下式確定：

Q=q×a×b×H

(1)

式中：Q為單個爆破孔所允許的炸藥安裝量，kg；q為單位面積爆破區域內炸藥消耗量，kg/m3，按照2.57kg/m3的數值選取；a為設計孔距，m；b為排距，m；H為孔深(含超深)巖層厚度(m)。

該航道整治工程設計孔距2.5m，排距2.5m，鉆孔超深1.0-1.5m，則對于硬度越高的巖石，炸藥單耗就越大。所得出的炸藥消耗量及巖層厚度、孔深和裝藥量的關系僅為參考值，水下炸礁爆破施工過程中必須根據地質條件、巖層厚度、硬度、炸藥規格等按照孔深2/3-3/4裝藥試爆，再根據試爆效果進行相關參數取值的調整優化[2]。

2.2.2 爆破安全距離

1)爆破振動安全距離

根據航道整治工程安全施工規范，當所針對的爆破水深超出1.m但不足2.5m時，應按照150m的最小安全距離進行水下炸礁施工船舶安全間距的確定為；而當爆破水深在超出2.5m但不足3.5m時，必須按照120m進行水下炸礁施工船舶所必須保持的最小安全距離的確定；最后，若爆破水深比3.5m的深度大時，水下炸礁施工船舶最小安全距離應為90m[2]。規范也同時規定，建筑物爆破地震安全振速按下式計算：

V=KQma/Ra

(2)

式中：V為航道整治工程水下礁石爆破施工所對應的振動速度安全值，cm/s；R為礁石爆破施工炸藥起爆中和周圍水工建筑物之間的距離，m；K為起爆爆破點所對應的地形系數；Q為各爆破孔設計裝藥量，kg；m為炸藥量指數，取1/3。

航道整治工程水下炸礁施工開始前應加強地質勘測，根據建筑物安全震速及與起爆點的距離確定最大爆破藥量，并采取測震儀監測爆破地震效率，根據監測結果，對原設計爆破參數進行調整優化。

2)水沖擊波及飛散物安全距離

結合航道整治工程水下炸礁爆破區域實際地形及開挖條件，為節省藥量控制施工成本，單段起爆藥量應控制在200kg以內，并按照爆破施工安全規程的相關規定進行安全警戒距離的確定與設置[3]。

工程采用的是控制炸藥單耗量及分段小藥量的炸礁爆破操作，并按設計要求封堵炮孔，爆破飛石得到有效控制，按照爆破施工安全規程，本航道整治工程水下炸礁爆破施工過程中飛散物的安全距離應根據水深確定，若水深在1.5-6.0m則安全距離應為70-300m，若水深在1.5m以下，則安全距離應控制在300-400m。此外，起爆前還應將無關人員和施工船舶撤離至300m的安全距離以外，并設置封航警戒標識。

3 水下炸礁施工控制

3.1 鉆孔爆破

3.1.1 鉆孔

航道整治工程水下炸礁鉆孔施工時，為預防可能遺漏爆破孔鉆進而發生漏鉆，或是實際開鉆的爆破孔數量比設計孔數多，必須在鉆孔施工啟動前按設計要求的的比例尺將水下爆破施工范圍繪制在方格紙上，根據所繪制好的草圖設置炮孔。使用鉆機船開始水下鉆孔操作前，通過全站儀在近岸處定位測量設計炮孔，保證孔距鉆孔參數無誤后再調整孔位。孔位確定的基礎上量測水深，并根據實際水深和河底高程進行巖層厚度計算和孔深的確定。

3.1.2 起爆網絡設置及起爆

航道整治工程水下炸礁爆破施工采用電雷管起爆塑料導爆管的方式，為提升起爆保險系數、控制起爆藥量，應分段進行復式微差爆破。起爆網絡具體見圖1。

A-D為非電雷管段別；a為孔距；b為排距

起爆網絡具體采用串并聯結合的連接方式，以平行于航道的排孔6孔一組，并通過不同段別導爆管從低段到高段連接各孔各組，按照巖石振動周期的奇數倍確定起爆間隔時間，以減弱不利振動。本航道整治工程微差間隔時間按照50ms確定，并在各奇數段使用導爆管，根據起爆點與建筑物之間的安全距離確定起爆藥量。

本航道整治工程水下炸礁爆破施工采用微差控制及分段微差雷管起爆方式，以增大爆破自由面，減少地震波峰值疊加，提升爆破效果。炮孔、炮線數量專人檢查完全符合設計要求后立即與起爆雷管相連，并檢測線路導通性，準備就緒后發出預備放炮信號，并待爆破準備全部完成后通過爆破儀起爆[3]。

3.2 清礁施工

為保證水下炸礁施工質量，應在炸礁進行到一定階段時由挖泥船配合清礁，炸礁鉆孔應按設計施工方案繼續進行。本航道整治工程采用分條分層的清礁施工方式，單個清礁槽寬度10.0m，相鄰清礁槽之間應按2.0m的寬度搭接，每層挖深按2.0m確定。待完成一處清礁后應及時派測量人員進行檢測，并應保證該處礁區已開挖至設計深度；清理出的石礁必須裝運至制定區域拋卸。

4 結 論

工程實踐證明，該航道整治工程水下炸礁爆破施工方案科學合理、參數設計符合工程施工實際，所采取的施工技術及安全管理措施切實可行，對于航行船舶密度較大的航道真正做到了通航和水下炸礁爆破施工同時兼顧，確保了航道整治任務的順利完成。水下炸礁開挖爆破施工質量好、速度快，也為航道整治主體工程的施工打下了堅實的基礎。