水下鉆孔爆破在內(nèi)河航道疏浚中的應(yīng)用

蘇孝敏

(浙江省第一水電建設(shè)集團有限公司 杭州 310051)

1 作業(yè)區(qū)地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)

其工程河道平均面寬70～120m左右，常水位約3m，枯水位為2.6m;年均氣溫15.5～15.8℃，年均降水1253～1460mm，降雨量70%集中在5～10月。工程區(qū)域深斷裂活動較弱，區(qū)域穩(wěn)定性良好，地震基本裂度為Ⅵ度。基巖面上有淤泥、粉質(zhì)粘土和夾碎石的粉質(zhì)粘土覆蓋，基巖風(fēng)化帶有強風(fēng)化—弱風(fēng)化層，新鮮巖石較堅硬，巖質(zhì)為Ⅵ～Ⅶ類，全風(fēng)化帶厚0～2.7m。作業(yè)區(qū)航道水深較淺(＜5m)，河道淤積較深(0.5～1.0m)。

2 確定水下鉆孔爆破施工作業(yè)方案

為盡量減少鉆孔爆破作業(yè)時對導(dǎo)流港正常行洪和航運的影響，本技術(shù)方法應(yīng)用了3個試驗河段，在制定施工作業(yè)方案時，因地制宜，全部采用了半河道封閉式作業(yè)，并按先下游后上游的順序在河道中心線東西兩側(cè)，實行交替開挖;除爆破時為避免飛石影響，需臨時停航外，整個作業(yè)期間均可留出一半河道供行洪和船只通行。

3 施工測量

a.以業(yè)主提供的測量基準點(線)為基礎(chǔ)，按國家有關(guān)測繪標準和工程施工要求，設(shè)置施工的控制網(wǎng)。

b.按1∶500比例測繪水下地形圖、開挖平面圖和橫斷面圖。

c.對各個工作面均應(yīng)進行爆區(qū)范圍框定、高程標志、軸線定位，同時對各測量點進行保護。

d.放樣測站點的高程精度，應(yīng)不低于五等水準測量的精度要求;放樣點點位誤差應(yīng)滿足以下要求:水下開挖邊線為±1.00m;水下開挖中心線為±1.00m。

e.爆破作業(yè)前應(yīng)在開挖起始線、開挖終線、中心線、彎道頂點等處設(shè)立清晰的標志，包括標桿、浮標、燈標等;開挖平直段每隔80m設(shè)一組橫向標志，彎道處加密為50m;各組標志應(yīng)以不同形狀的標牌相間設(shè)置，同組標志上應(yīng)安裝顏色相同的單面反光燈，相鄰組標志的燈光，應(yīng)以不同的顏色予以區(qū)別。

f.水中沿開挖方向設(shè)立便于觀察的水尺，水尺零點與開挖底部高程應(yīng)保持一致。

g.重新施工時應(yīng)及時補齊丟失的樣樁，確保開挖的準確性。

4 水下鉆孔施工

4.1 水下鉆孔作業(yè)平臺

本方法關(guān)鍵技術(shù)是在動水涌浪條件下，采用自制的水下鉆孔作業(yè)平臺，利用兩條長12m、直徑1m的鋼浮筒作載體，浮筒兩端用槽鋼焊接并補延2m、同時通過焊接槽鋼、工字鋼使2個浮筒連接成為整體，兩浮筒相距4.00m，工作平臺長15m、寬6m，可同時布置4臺YQ—100B型潛孔鉆作業(yè);平臺由6～8根系有100m錨繩的鐵錨固定;鉆孔時，將兩側(cè)四根鋼管柱下端插入水底，并用手拉葫蘆使鉆孔平臺升起脫離水面，此時平臺完全支撐在四根鋼管柱上，鉆孔施工時，可以不受水中波浪的影響，作業(yè)平臺移位時，可通過抬升鋼管柱，使鉆孔平臺浮在水面上，再拉動錨繩將平臺移到新的作業(yè)位置上。

4.2 鉆孔工序

主要包括鉆孔前準備工作、下套管、鉆桿鉆孔、驗收等。

5 火工材料選擇

炸藥選防水性能較好的乳化炸藥，按鉆孔直徑和藥量分別用φ70～95硬質(zhì)塑料殼包裝炸藥。為確保每個炮孔準時起爆，每孔均采用2個非電雷管。孔內(nèi)高段位雷管、孔外低段位雷管的連接，采用復(fù)式非電起爆網(wǎng)絡(luò)，以確保第一排炮孔爆響以前，雷管已傳爆到最后一排孔內(nèi)。

6 水下爆破參數(shù)選擇

6.1 鉆孔形式

為便于定位控制、裝藥填堵和提高鉆孔效率，水下爆破均采取潛孔鉆垂直鉆孔，孔徑一般為90～120mm，鉆孔超深一般為1～1.5m。

6.2 抵抗線計算

抵抗線Wm是巖石爆破的重要技術(shù)參數(shù)之一，它與炮孔直徑d應(yīng)相互匹配。本方法采用爆破經(jīng)驗公式:

式中 Wm——泡孔底部最大抵抗線，m;

d——炮孔直徑，mm。

如炮孔直徑為 120mm，則 Wm=25d=25×120mm=3.0m。

6.3 炮孔孔距排距確定

如多排炮孔均采用方形鉆孔布置，則孔距與抵抗線相等，即孔距a=Wm=3.0m;如前后排采用微差爆破，則排距b=a/1.2=3.0/1.2=2.5m;如爆破作業(yè)區(qū)上方或毗鄰地區(qū)有高壓電纜或通信線路，為控制爆破飛石距離，應(yīng)適當(dāng)縮小孔徑與孔網(wǎng)面積，加大鉆孔超深和堵塞長度，這時孔距a與排距b相等，鉆孔超深和堵塞長度亦應(yīng)增加1倍。如德清縣枯柏樹段作業(yè)區(qū)上方25m處就有一條高壓線，下游20m和60m處各有一條低壓線和通信光纜，故該工程孔徑取90mm，孔距、排距則選用2.0m，而鉆孔超深則加大至3.5～4.0m。

6.4 裝藥量計算

實施水下爆破時，由于爆破介質(zhì)膨脹時必須克服和水接觸面上的水體阻力，其裝藥量除考慮破碎巖石所需的能量外，還應(yīng)考慮克服水體阻力的因素，故其裝藥量要較陸地鉆孔爆破大。常用單孔裝藥量的計算公式為

式中 q——爆破單位巖石所需的裝藥量，一般取0.5～2.0kg/m3，具體可視巖質(zhì)和周邊環(huán)境情況而定;

a——孔距，一般取2 ～3m;

b——排距，一般取1.5 ～3m;

H——孔深(含 1.0～1.5m 超深)，一般取4～8m。

由于巖性與炮孔直徑不同，加上現(xiàn)場條件限制，每孔實際裝藥量也會有所不同，因此需要先行試爆，以求得在內(nèi)河淺水條件下較為經(jīng)濟合理的炸藥單耗。為降低爆破振動和水中沖擊波等對周邊環(huán)境的影響，爆破作業(yè)均采用“水下多排孔微差爆破技術(shù)”，規(guī)定最大單響藥量不大于250kg，單次爆破總藥量不大于2t。

7 水下爆破施工

爆破作業(yè)工序包括藥柱加工、裝藥、連線起爆。

7.1 藥柱加工

a.爆孔藥柱加工應(yīng)在安全的地點進行，加工時雷管、炸藥，以及加工好的起爆藥卷均應(yīng)按照爆破安全規(guī)程要求，隔開一定距離放置，并妥善保管。

b.按已驗收確定編號裝藥量的進行爆孔藥柱加工。

c.起爆藥體加工。為了提高保證率，每個爆孔均裝置兩個起爆藥卷體。炸藥卷置于塑料筒1/3高度位置上，用竹木工具開一小口，以便插入一個15段非電毫秒雷管，非電毫秒雷管插口采用環(huán)氧樹脂灌封后，再用防水白粘膠布密封。

d.將所需的防水乳化炸藥用絲線緊密連接成串，再裝入具有一定強度的塑料筒袋中(筒下先裝一定配重)并用細繩和膠布牢牢捆在一定長度的毛竹片上(起爆體安裝在倒數(shù)第三藥卷中)。

7.2 裝藥

a.將加工好的藥柱沿套管徐徐放入鉆孔中，同時在兩根導(dǎo)爆管端頭系上已貼好起爆順序記號的浮球，用送藥竹竿將藥柱慢慢送至套管孔底。

b.爆孔藥柱送入孔底后，沿套管先填入一定量礦砂以固定藥柱，拔出套管后，再填入礦砂堵孔。

c.完成裝藥堵孔拔出套管后，將浮球上的導(dǎo)爆管留出一定長度，臨時固定在平臺上的安全部位。

d.鉆孔裝藥工作全部結(jié)束后，將所有爆孔導(dǎo)爆管上端綁在一個浮標下的細繩上，同時抬升平臺的四根鋼立柱到最高位置，并起錨使作業(yè)平臺全部浮在水面上，然后用錨繩牽引并移至下一鉆孔作業(yè)區(qū)域。

e.平臺移位后，將浮標下的導(dǎo)爆管撈起;按照同一排列順序綁在下系砂袋的汽車內(nèi)胎上;每平臺設(shè)1～2個內(nèi)胎，每排設(shè)兩根導(dǎo)爆管，并使每爆孔兩根導(dǎo)爆管分別處于不同的位置。

7.3 連線引爆

a.連線準備。在爆破區(qū)域兩側(cè)中央垂直于排間線的適當(dāng)位置，各布置1根φ50鋼管(鋼管下部打尖，并用人工錘夯入水下基巖)，同時在兩鋼管上距水面1.50m高度引牽一繩索，然后將作業(yè)區(qū)域各內(nèi)胎上系綁的每束導(dǎo)爆管按起爆順序系在繩索上。

b.爆破警戒線設(shè)定好后，用相同型號非電毫秒雷管按由后向前的順序串聯(lián)成兩支線，將繩索上同排的兩把導(dǎo)爆管用2×2個3段非電毫秒雷管并聯(lián)成兩列。

c.網(wǎng)路連接時，要注意將導(dǎo)爆管均勻分布于雷管四周，并用防水膠布或細繩捆緊，同時用泡沫盒包住扎緊后放置于距水面1m以上位置。

d.各支線用雙即發(fā)雷管串聯(lián)上岸，并采用雙即發(fā)電雷管并聯(lián)引爆。

e.爆破警戒線設(shè)置好后，檢查起爆網(wǎng)路并確認警戒區(qū)內(nèi)人員已安全撤離后，由爆破總指揮下達起爆命令，爆破員起爆。

f.爆破過程中，安排專人在安全可靠位置觀察爆破水柱、爆破煙霧等情況。

g.爆破作業(yè)后15min，經(jīng)爆破總指揮同意，爆破工程師、爆破員及有關(guān)人員進入現(xiàn)場檢查爆破情況，并觀察水中爆破產(chǎn)生的氣體和水泡情況。

8 水下清碴

a.利用自行研制的挖碴船清碴，配備4～6艘100t駁船運碴。挖碴船為承載近300t的改裝挖泥船，在船體的1/3部位停放2m3住友580加長臂液壓反鏟挖機，工作臂長為9m，完全能夠滿足水下石碴抓料的要求。

b.為解決液壓反鏟工作時挖泥船的穩(wěn)定問題，在挖碴船的2/3處設(shè)置兩根600mm×600mm的大鐵柱，鐵柱用液壓齒條上下升降。當(dāng)液壓反鏟作業(yè)時，將鐵柱下降，將挖泥船升起一部分，船尾部的錨繩用卷揚機拉緊，使挖碴船的擺動減到最小，需要移位時，將鐵柱升起，開動卷揚機，將船移到指定的位置。通過對海上石方爆破挖碴的現(xiàn)場了解，該方法是切實可行的。為提高工作效率和水下清碴的質(zhì)量，作業(yè)時，根據(jù)爆碴的厚度，確定不同的作業(yè)順序，水深小于2m的地方，一次挖到設(shè)計標高，水深大于2m的地方，則兩次分條分塊挖到設(shè)計標高。

c.駁船上的石碴通過碼頭吊抓料上岸，通過上海140A型推土機就近堆放和平整。

9 結(jié)語

采用半河道封閉式水下鉆孔爆破方法技術(shù)，解決了在平原通航骨干河道無法斷流停航條件下的施工難題，滿足了汛期的正常行洪和航運需求，施工安全得到有效保證，并加快了施工進度，具有明顯的防洪和航運效益。