內河航道工程中水下鉆爆施工技術分析

◎ 呂圣華 廣東正方圓工程咨詢有限公司

河道疏浚工程數量隨著我國船舶行業迅速發展而逐漸增多，其中水下鉆爆施工技術在內河航道工程中運用目的是爆破影響航道正常通行的巖石。從目前施工情況來看，由于受到水下地形復雜、開挖難度大、施工環境惡劣等因素影響，致使水下鉆爆施工過程中面臨諸多問題。在內河航道工程中如何準確把握水下鉆爆施工技術要點，是目前各相關人員需要考慮的問題。

1.內河航道工程中水下鉆爆施工技術特點分析

雖然我國內河流域支脈較為發達，但諸多下游的河流水位均相對較低，加上灘頭形勢復雜，極大地阻礙了航道運輸業向前發展，同時也會威脅過往船舶航行安全。一般情況下，內河航道工程施工前，需要做好現場勘察工作，對工程施工所在區域的實際情況進行全面掌握，分析影響內河航道工程施工的不利因素，在此基礎上選擇合適的施工技術，減少不利因素對河道正常通行的負面影響，在一定程度上也能起到避免施工周期被延長這一情況出現的作用。

其中水下鉆爆施工技術常運用于拆除水下結構物、清除暗礁以及加寬河床或加深港口等施工作業中，相較于陸上爆破技術，二者技術原理基本相似，受到水下環境中壓力、水深、流速等因素的影響，致使水下鉆爆施工過程中極易發生安全事故。因此，需要在正式開展施工作業前，結合現場情況，按照既定施工流程完成爆破定位、裝藥、連接等操作內容；雖然水下環境可以將外露裝藥的爆破效果進行強化，但隨著水深與壓力增加其爆炸威力也會被削弱[1]。在施工過程中，應嚴格按照相關規范進行操作，綜合考慮施工中可能會發生的問題，并在此基礎上為水下鉆爆施工配置完善的設備和防護措施，確保內河航道工程中水下鉆爆施工作業安全。

2.水下鉆爆施工技術在內河航道工程中的具體運用

本文以某地區內河航道工程為例，著重闡述水下鉆爆施工技術要點，該工程項目終點處為兩江交匯點，需要進行整治的里程約100km，以2000噸級雙線航道通航標準為建設依據，以此保證通航率達到預期建設目標。

河道上游部分為天然河道，相對平緩，且流量充沛；河谷則是呈低矮“U”型狀，全河段普遍為灰巖質河床。從整體上來看，水下鉆爆施工作業開展過程中需要特別關注周邊環境對其產生的干擾影響，做好相應的防護措施，以便更好地應對突發事件。

2.1 施工參數確定

因該工程巖質為中風化灰巖，根據以往類似工程的水下鉆爆施工經驗，適宜選用ZQ100型潛孔鉆機鉆爆船輔助完成水下鉆爆施工作業任務，既能保證內河航道工程中水下鉆爆施工作業符合相關規范標準，又能提升施工效率和質量。

對施工區域內的各個灘點厚度進行綜合考慮，由于厚度差異，需要對其進行爆破的厚度設置也各不相同，結合實際勘察報告，確定各區域最佳的爆破厚度，避免爆破厚度設置不準確而影響水下鉆爆施工作業質量，并引發一系列事故[2]。本工程施工區域爆破厚度平均為5m，能夠滿足一次進鉆至設計深度的施工需求。以垂直鉆孔形式為主，按照梅花形狀布置各孔位。布孔平面圖參考圖1。水下鉆爆施工技術參數參考表1。

表1 水下鉆爆施工技術參數

圖1 布孔平面圖

基于國家現行技術規范，對施工作業所需炸藥消耗量進行準確計算，并結合內河航道工程實際情況，將其裝藥量控制在設計鉆深的70%左右。并按照不同的爆破巖層厚度確定水下鉆爆孔深、炸藥量等關鍵參數的取值，確保每次水下鉆爆施工所需炸藥量均符合技術規范要求。

2.2 鉆孔

將兩條直徑為1米、長度為12米的鋼浮筒作為該內河航道工程中開展水下鉆爆施工作業的載體，在鋼浮筒兩端焊接槽鋼、工字鋼，起到將其長度進行補充的作用，并保證兩條浮筒連接牢固，最終成為輔助開展水下鉆爆鉆孔作業操作的平臺。為了確保該平臺可以同時滿足4臺潛孔鉆機進行作業，其工作臺的長度不得低于15m，寬度不得低于6m。將長度為100m的6-8根錨繩綁扎固定在作業平臺，減少海浪涌動對水下鉆爆施工作業正常進行的干擾影響[3]。

以潛孔鉆機與水下拼裝式作業平臺相結合的施工技術手段輔助完成水下鉆爆施工作業。利用船置GPS接收機及測深儀定位技術控制水下鉆爆施工船的位置，避免船首尾方向未與海岸線方向平行而導致水下鉆爆施工位置出現較大偏差。可以借助相關儀器設備實現對水下鉆爆船方向的精準定位，并間隔150-200m的距離將邊錨從兩側進行拋出；同時可在原有設計值的基礎上將錨索前后投擲的距離適當延長處理。拋錨船處于工作狀態時，可在其周圍安排用于協助拋錨船工作的錨船艇，提升水下鉆爆施工作業效率。

一般情況下，待平臺船開始進行鉆孔施工作業后，施工人員需要將4根鋼管柱下端插入作業平臺兩側，并進入水底，再通過手拉葫蘆將作業平臺升起并與水面脫離，使鋼管柱可對作業平臺進行支撐，以此減少涌動的波浪對鉆孔施工作業的干擾影響。對作業平臺進行移動時，可以將鋼管柱提升，此時作業平臺則會漂浮于水面，施工人員再拉倒錨繩，即可將平臺向設計作業位置進行移動。嚴格按照預期設計炮孔深度安排鉆孔施工作業，待鉆孔施工結束后，需要將鉆具取出，檢查鉆孔深度是否與設計鉆孔深度完全一致；確認無任何問題后，方可將準備好的炸藥填裝在炮孔中，同樣按照設計要求對其進行起爆和填塞處理。

2.3 裝藥

施工人員應在鉆孔施工完成后及時填裝炸藥，其目的是防止碎石或淤泥堵塞炮孔。將處理后的炸藥與三塊竹片夾緊處理，其相鄰的藥包必須保持連接緊密，避免因連接不夠緊密而導致傳爆過程不穩定，直接影響水下鉆爆施工效果。將導爆雷管插入炸藥總長度的1/3處，并利用密封膠帶對其進行包裹處理，預防導爆雷管發生位移。一般情況下，利用竹片夾住藥包后，將炸藥通過裝藥棒輕輕推進藥包內，使爆破孔底與藥包底部相互接觸，再結合孔洞深度，將一定的填塞距離在孔口處預留。爆破孔填塞物可以選擇經過處理后的碎石或沙子，填塞物長度最大不超過3m，最小不低于1.5m。

2.4 起爆網絡

利用塑料導爆管雷管起爆藥包，按照預期設計布置起爆網絡，使其填塞好的藥包按照傳爆順序依次完成起爆。借助集中控制器將各孔位處設置雷管（工業數碼電子雷管）的起爆網絡，結合具體施工要求設定雷管起爆延時時間，以此保證水下鉆爆施工作業安全性[4]。

2.5 水下鉆爆施工效果

待水下鉆爆施工作業結束后，對其施工效果進行檢查，從檢查結果來看，預先設置好的所有炮孔均為引爆狀態，并沒有盲炮、殘炮的情況存在，且礁石被爆破后，其破碎塊度也較為均勻，既方便后期鏟裝，又能保證作業效率。針對盲炮問題的處理，導致水下鉆爆施工中發生盲炮問題的原因較多，需要做好相應的檢查工作，或者借助相關儀器設備檢測爆破施工區域，疑似盲炮的部位需要對其進行標注，并告知現場其他作業人員注意安全。將鉆孔內的導爆管雷管與支線重新連接并撤到安全距離進行起爆。

將專用監測設備安裝在爆破施工區域內的建筑群，實時監測爆破振動情況，掌握水下鉆爆施工對施工區域內各類建筑的影響，確認各類建筑結構是否因爆破施工而產生損壞問題。

3.加強水下鉆爆施工質量控制的有效措施

首先，加強水下鉆爆施工的安全防護。根據水下鉆爆施工具體要求和施工環境，為參與鉆爆施工的人員做好有效的防護措施，嚴格按照相關管理規范運輸炸藥，并在指定區域存放，避免因運輸或存放不當而引發意外事故，威脅施工人員生命安全，同時嚴令禁止無證人員私自接觸炸藥。做好爆破施工區域內建筑的安全防護工作，在現場明確劃分爆破安全距離，減少爆破施工對周邊建筑的負面影響。在水下鉆爆施工作業開展前，結合內河航道工程建設情況，準確計算鉆爆施工所需用藥量，再融入現代先進技術手段改進當前所運用的水下鉆爆施工技術，達到進一步提高水下鉆爆施工作業安全性的目的，也能最大程度地節約施工成本。例如，運用水下鉆孔微差控制爆破技術，以毫秒級時差延時起爆，控制水下爆破產生的危害，增強炸藥的爆破作用，達到一次爆破成形的效果，同時也能減少二次處理清渣的工作量。

其次，重視船舶施工穩定處理。由于水下鉆爆施工中需要將施工的船舶在相應的位置上進行固定，避免船舶在施工過程中出現較大偏移而影響水下鉆爆施工效果。基于此，施工人員可以根據現場實際情況，選擇合適的支撐定位方式，有效固定施工船舶的同時，也能為水下鉆爆施工作業高效開展提供方便。受到內河航道地質復雜、水流速度大等因素影響，建設單位可以聘請專業人員負責分析船舶穩定性工作，再結合穩定性分析報告提出與制定相應的措施，起到有效固定船舶的作用效果，從根本上保障水下鉆爆施工安全。

再次，控制施工區水流速度。通過對內河航道工程建設情況的調研與分析，由于該類工程普遍存在河岸硬化較為嚴重的情況，河堤過于光滑，靠近河岸的水流受到阻力時，必然會增加水流的流速。進而需要采取有效措施控制施工區水流的流速，減少對水下鉆爆施工的干擾影響。施工人員可將河道中存在的障礙物進行清除，或者利用相關技術手段對施工區域水流流速進行模擬，以此采取針對性措施降低施工區域水流流速，不僅可以保證水下鉆爆施工安全，又能有效強化內河航道整治效果，最大程度地滿足內河航道運輸需求。

最后，基于BIM技術運用對內河航道工程中水下鉆爆施工過程進行模擬，實現數字化管控水下鉆爆施工全過程，以此規避施工中潛在風險，確保水下鉆爆施工質量，并減少一定成本投入。根據水下鉆爆施工內容、施工情況以及工程水文地質特點，采取有效的方式糾偏鉆孔位，提高鉆眼精度。按照“多打孔、少裝藥、短進尺”原則，優化鉆爆設計；嚴格落實技術交底工作,配備專職安全員，負責現場全過程的安全工作監管，約束作業人員規范操作；所有炸藥及用具均應嚴格按照要求擺放。

4.結束語

綜上所述，水下鉆爆施工技術在內河航道工程中有效運用，不僅可以減少施工期間對航道正常通行的負面影響，并提高工程施工質量與安全水平。在實際施工中，結合現場情況，再選擇合適的技術手段用于輔助完成水下鉆爆施工作業，既能有效彌補傳統鉆爆施工技術在實際運用方面存在的不足，又能進一步強化水下鉆爆作業效果，真正解決內河航道工程中疏浚治理難題，實現內河航道工程實施經濟效益與社會效益雙提升。