大源渡樞紐閘下游口門區的炸礁工程施工

摘要：大源渡樞紐作為我國重要的“九五”項目工程之一，不僅對我國航運事業的發展起到一定的促進作用，而且進一步推動了湖南省經濟的發展。為了進一步推動航道疏浚工程的建設，本文針對大源渡樞紐閘下游口門區航道工程進行研究，為此本文首先分析國內外針對炸礁工程項目的概述，并剖析影響炸礁工程的影響因素以及水下清碴的計算模式，研究成果對于促進炸礁工程的應用起到一定的理論借鑒意義。

關鍵詞：大源渡樞紐，炸礁工程，應用，航道

引言

湘江水域作為湖南省重要的水系，占據了湖南省整體面積的一半，對湖南省的經濟發展起到了重要的作用，通過統計湖南省的沿線城市衡陽市、株洲市、湘潭市以及長沙市和岳陽市所有的水系占據了湖南省整體的百分之七十，同時湖南省大型企業以及中型企業也基本是沿湖南省水系的分布而分布。近年來，隨著航運事業的不斷發展，長江經濟帶的不斷延伸以及一帶一路經濟帶的不斷夯實，進江海輪的船舶日益呈現大型化、快速化、標準化的發展，為了滿足長江航運事業的發展，本文針對湘江大源渡樞紐閘下游口門區的炸礁工程施工進行研究。

1 工程概況

湘江大源渡樞紐船閘下游口門區航道炸礁工程按千噸級航道標準設計，開挖長度851米，寬度 80米，設計航深2米。 開挖工程量8.2萬m3。 地質為灰色砂質板巖，上游段巖層厚且地勢平緩，下游段地勢起伏大，巖層相對較薄，根據巖層上游厚下游薄的特點，提出了上游 1/2采用圍堰干地炸礁，最大限度減少堰體高度;下游 1/2水下鉆孔爆破相結合的施工方案見圖1。

2 爆破參數設計

根據縱堰的結構特點以及與需保護的結構、設備的距離，對圍堰由上而下分層進行拆除。在同一分層中，首先拆除圍堰間的導流墻相連部分，使被拆體與被保護物體分離，盡量減少同一分層中后期爆破產生的地震波對被保護物體的影響次數，盡量降低同一分層中后期爆破產生的地震波的峰值大小，同時在施工過程中采用水下爆破技術。

2.1 確定鉆孔爆破技術參數

在水下鉆孔爆破技術參數方面通常包括以下幾大點，例如：鉆孔間距、鉆孔直徑、鉆孔深度、清渣設備型號等，根據巖石的類型，所炸巖層的厚度來選擇對應的炸藥單位消耗量，一般情況下，布孔參數值以及炸藥單位消耗量見表1和表2。

2.2 堰體結構

遵循安全、經濟、合理的原則，結合施工現場水深、水流的實際情況，將堰體設計成如下結構型式：靠近左岸淺水區水深h<1.5m的橫向圍堰，采用草袋裝土人工下水堆碼中間粘土填心，其斷面結構見圖2及圖3。

2.3 最大爆破藥量比

根據水中爆炸理論研究和實踐經驗，在水中構筑物中鉆孔爆破，炸藥爆炸后，大部分能量消耗于對構筑物破碎，并推動破碎后的碎塊在水中運動，同時有一小部分能量以應力波形式，由水中構筑物體內傳入該構筑物基礎并在地下傳播，形成地震波，從而影響周圍的水中建筑物基礎。另有一部分能量以爆炸氣體的形式，從破碎的構筑物裂縫中傳入水中，推動水介質運動，產生水中沖擊波（水中構筑物碎塊運動時也會帶動它周圍的水運動），水中沖擊如具有足夠的能量，也會對水中建（構）筑物、水中機械設施、水上船舶、水中人員等產生危害。本爆破為控制爆破作，單耗將取0.5～0.6 kg/m3。這種爆破條件產生的地震波強度遠小于在地下巖體中鉆孔爆破產生的地震波強度。大量研究表明，在地面上高大構件中爆破產生的地震波強度僅為同樣藥量在地下鉆孔爆破產生的地震波強度的四分之一到三分之一，見表3。

3 水下炸礁施工方法

3.1 施工定位

水下鉆孔前，利用 GPS 衛星定位系統精確測定船舶位置。按設計確定的平面控制參數，將鉆孔布置圖繪于測量軟件中，根據 GPS 測定鉆機船的位置，指揮鉆機船移動、定位到設計的鉆孔位置上，要求做到定位準確，防止漏鉆和疊鉆，孔位偏差控制在 40cm 以內。

3.2 施工鉆孔

鉆機船定好位置后，機手根據水流的情況進行下放套管，鋼絲纜慢慢下放，套管放至水底后，液壓夾住套管，進行位置調整，以減少孔口位置偏差，鉆桿下鉆，鉆孔采用風壓潛孔鉆，套管直徑 120mm，用直徑為 100mm 的鉆頭在套管內旋轉沖擊巖石成孔。

3.3預裂爆破

采用預裂爆破，降震率可達 60%～70%。當爆破滿足不了建筑物安全要求時，則采用預裂爆破，降低爆破震動速度。本工程爆破網路采用導爆管雷管串并聯網路，以確保微差網路的實現。爆破網路見圖4。

3.4 水下清碴設備

清碴設備按大源渡工況，采用2m3抓斗與1m3反鏟挖泥船，泥駁配備設備的計算公式見公式（2）。

式中：

N——所需泥駁的數量;

L1——卸泥區至挖泥區的距離，單位千米（km）;

L2——挖泥區至卸泥區的距離，單位千米（km）;

V1——拖帶空駁航速，單位千米每小時（km/h）;

T0——卸泥時間、轉掉頭時間，以及靠、離挖泥船時間的總和，單位小時（h）;

K——泥質系數，可與泥駁載泥系數保持一致;

Q——挖泥船生成效率，單位（m3/h）;

q——泥駁船載泥量，單位立方米（m3）;

nB——拖輪每次拖帶的泥駁數。

4 研究結論

湘江水域作為湖南省重要的水系，占據了湖南省整體面積的一半，對湖南省的經濟發展起到了重要的作用。為了進一步提升湘江航道的通貨能力，滿足長江航運事業的發展，本文針對湘江大源渡樞紐閘下游口門區的炸礁工程施工進行研究。本文首先概述了大源渡樞紐閘下游口門區的工程概況，然后歸納概述了炸礁工程常用的施工技術及研究現狀，然后闡述了影響炸礁工程的影響因素以及水下清碴的計算模式，研究成果對于促進炸礁工程的應用起到一定的積極作用。

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作者簡介：陸培豐，男，江蘇南通，1963年5月，大學本科，工程師，湖南省水運建設投資集團有限公司，410200 工程管理方向。