鉆爆船在水下爆破工程硬式掃床中的應(yīng)用

李紅勇

（長江重慶航道工程局，重慶 400011）

硬式掃床方式是對航道、港口水下爆破開挖施工范圍進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收檢測的一種手段，水下硬式掃床分橫掃和順掃兩種方式，近年來，在長江航道工程中直接利用鉆爆船設(shè)備組裝掃床架進(jìn)行橫掃方式檢測，配置衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測掃床軌跡，其掃床精度、掃床軌跡控制和掃床效率比采用機(jī)動(dòng)船組裝掃架進(jìn)行順掃方式有較大提升。

1 鉆爆船硬式掃床方式及應(yīng)用范圍

1.1 橫掃方式

鉆爆船在施工水域上游進(jìn)行船舶定位，完成掃床架組裝并下放掃架到設(shè)計(jì)底高，通過船上錨纜設(shè)施控制船位上下和左右移動(dòng)，掃床時(shí)采用沿水流方向橫向絞移船位，對施工區(qū)域進(jìn)行掃床檢測，完成一個(gè)斷面后，下移一個(gè)斷面繼續(xù)進(jìn)行，掃完縱向100m 左右范圍后，對船舶定位的橫纜重新拋設(shè)，直至所有需掃測范圍全覆蓋為止，該方式為橫掃方式（如圖1 所示）。

圖1 橫掃方式示意圖

1.2 應(yīng)用范圍

鉆爆船掃床應(yīng)用工況范圍廣，滿足流速3.5m/s、10m 以內(nèi)掃床水深檢測，流速較低時(shí)掃床水深可增大，流速小于1.0m/s 時(shí)，可進(jìn)行最大20m 水深以內(nèi)掃床檢測。

2 掃床架制作及結(jié)構(gòu)

2.1 掃床架制作

利用船上自有兩臺鉆機(jī)的鉆架為主骨架組裝掃床架，以沿鉆架可升降的主鉆桿為豎掃桿，設(shè)置橫桿和斜撐桿加固掃架強(qiáng)度，用前后左右四個(gè)方向的拉繩控制掃架在水下的方位，水深超過10m 在船艏方向增設(shè)1 根前拉繩，左右方向在掃架各設(shè)2 根拉繩，確保掃架豎桿軸線傾斜角度小于3°，鉆爆船組裝掃床架如圖2 所示。

圖2 鉆爆船組裝掃床架示意圖

2.2 掃床架主要材料

表1 掃床架材料

3 掃床技術(shù)要求

3.1 掃床平面控制

采用1+2 衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行掃床軌跡的控制和定點(diǎn)。把衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)固定于掃床船，建立掃床船掃架船形文件，并將其與配套的導(dǎo)航測量軟件相聯(lián)來測定掃桿位置坐標(biāo)，在電腦上實(shí)時(shí)顯示掃床軌跡。

3.2 掃床高程控制

掃床高程控制采用黃海高程或吳淞高程，在掃床河段岸邊設(shè)立水尺，并指派專人精確觀讀水位，根據(jù)水位變化通過鉆機(jī)升降掃架，及時(shí)調(diào)整掃床架的入水深度。

掃床架入水深度由下式計(jì)算：

H=h -h1

式中：H—掃床架入水深度（m）；h —水位（m）；h1—設(shè)計(jì)河床底高（m）。

3.3 掃床寬度及搭接控制

掃床寬度根據(jù)橫掃桿長度確定，一般橫掃桿長度為12m，為了保證掃床效果，前后兩條橫掃斷面搭接2m，避免漏掃，水下有效掃床斷面寬度為10m，掃床軌跡成圖的重疊寬度不小于1m，確保無漏掃區(qū)域，掃床軌跡搭接如圖3 所示。

圖3 掃床軌跡搭接示意圖

3.4 掃床過程掃桿控制

在掃床過程中專人全程觀察掃桿，發(fā)現(xiàn)因掃架碰撞水下淺點(diǎn)出現(xiàn)傾斜、上抬、異響等情形后，應(yīng)停止掃床并將掃架提出水面，觀察掃架有無變形和碰撞痕跡，并及時(shí)測量碰點(diǎn)坐標(biāo)，為后續(xù)清淺施工提供位置。

4 鉆爆船掃床方式特點(diǎn)及應(yīng)用

4.1 鉆爆船掃床方式特點(diǎn)

（1）鉆爆船掃床架組裝，充分利用了船上現(xiàn)有的設(shè)備，快速安裝掃架，掃架結(jié)構(gòu)牢固，掃桿升降方便，鉆爆船組裝掃架如圖4 所示。

圖4 鉆爆船組裝掃架現(xiàn)場圖

（2）掃床軌跡通過船上錨機(jī)的勻速絞纜，能按計(jì)劃斷面線有效進(jìn)行，掃床軌跡平面精度和防掃架碰撞邊坡安全性控制高于機(jī)動(dòng)船順式掃床方式。

（3）鉆爆船掃床方式滿足高流速、深水等機(jī)動(dòng)船順掃方式無法掃床的水域檢測。

4.2 鉆爆船掃床方式應(yīng)用

（1）長江三峽水庫變動(dòng)回水區(qū)礙航礁石炸除一期工程黃果梁灘點(diǎn)，炸礁設(shè)計(jì)底部高程為149.73m，掃床驗(yàn)收時(shí)為三峽庫區(qū)蓄水期，施工水位170.8m，掃床水深20.27m，流速0.5m/s，為長江航道整治工程首次超過20m 水深硬式掃床，為了確保掃床質(zhì)量，采用鉆爆船綁扎駁船組成深水雙拼掃床船進(jìn)行掃床，通過駁船增大掃架一側(cè)水下拉繩角度，增加一層左右側(cè)拉繩各2 根，避免掃床過程水下掃桿過長出現(xiàn)傾斜，雙拼船掃床如圖5所示。

圖5 深水雙拼船掃床架立面圖

（2）長江三峽水庫銅鑼?shí){至婁溪溝河段航道炸礁工程門閂子灘點(diǎn)。炸礁設(shè)計(jì)底部高程157.51m，掃床驗(yàn)收時(shí)正值長江汛期漲水，水位變化大，施工水位167.87～168.47m，掃床最大水深10.96m，流速3.5m/s，為長江航道整治工程水深超過10m、流速超過3.5m/s 的首次水下硬式掃床，掃床現(xiàn)場圖如圖6 所示。

圖6 鉆爆船掃床現(xiàn)場圖

5 結(jié)束語

近年鉆爆船水下硬式掃床方式在長江河段和三峽庫區(qū)航道掃床檢測中使用，滿足水運(yùn)工程水下爆破開挖質(zhì)量檢驗(yàn)要求，尤其面對急流和深水工況，在掃床精度控制、掃架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、船舶作業(yè)安全等方面優(yōu)于其它掃床方式，具有較好的推廣應(yīng)用前景。