水下爆破技術在港口碼頭建設中的應用

馬明生

水下爆破技術在港口碼頭建設中的應用

馬明生

（重慶航運建設發展有限公司 重慶市渝北區 401121）

爆破技術指的是利用炸藥的爆炸能量，對某種物體的原有結構進行破壞，從而實現不同的工程目標。現如今，爆破技術已經被廣泛應用于港口碼頭建設中，對此，本文將以重力式碼頭作為研究對象，詳細探究水下爆破技術在港口碼頭建設中的應用方式，以期為類似工程提供借鑒。

碼頭建設；水下爆破技術；應用

1 引言

港口碼頭建設是土地資源開發中十分重要的建設類型，土石方量比較大，作業面比較寬，而且人力、物力消耗量比較大，現如今，水下爆破技術已經被廣泛應用于港口碼頭建設中，有利于節約建設資源和建設成本。因此，對水下爆破技術及其應用進行詳細探究至關重要。

2 工程概況

某港區碼頭基礎為拋石基床，上部為重力式沉箱結構，拋石基床頂面寬有兩種，即26.15m和22.1m兩種。另外，該碼頭基床爆夯總長（含延伸段）為558m。碼頭基床由10～100kg和10～300kg兩種規格塊石拋填而成，基床前沿頂標高為-12m和-16m，底標高-20～-26m，基床拋石厚度4～14m。設計高水位+7.2m，設計低水位+0.75m，施工水深大于12m。由于碼頭建設地處開敞式海域，基床爆夯施工受風浪、水流影響很大，如何合理安排工期及高效的完成基床爆夯施工成為碼頭建設中至關重要的一個環節。

3 參數設計

（1）布藥網格。根據爆破規范，藥包平面用正方形網格布置。正方形網格采用4.0m×4.0m，以頂面寬26.15m斷面布藥如圖1所示。

（2）單藥包藥量Q。按如下公式計算：

圖1 爆夯藥包布置平面圖

式中：Q——單藥包藥量（kg）；

q0——爆夯單耗（kg/m3）；

本工程取4kg/m3；

a——藥包間距（m），本工程取為4m；

b——藥包排距（m），本工程取為4m；

H——爆夯前石層平均厚度（m）；

η——夯實率，本工程平均夯實率不低于13%；

n——爆夯遍數，本工程取3遍。

（3）懸掛高度 h。懸高控制范圍為：h≤（0.35～0.5）Q1/3，本工程藥包懸高取在石層上方50cm處。

（4）一次齊發起爆藥量。在綜合考慮爆破環境要求的條件下，一次齊發起爆藥量控制在465kg以內。

（5）藥包配重。因爆夯海域漲退潮水流急，配重為藥包重量1.5～2倍，配重材料選用碎石。

4 爆破施工前準備工作

4.1 火工用品的選取

在水下爆破作業時，需考慮炸藥主要性能有：炸藥的起爆感度、炸藥抗水性能及炸藥的威力。導爆索應采用塑料導爆索，要求具備抗水性能。

4.2 藥包和配重的制作

按設計要求采用巖石乳化炸藥，制作藥包時要求藥量偏差不大于5%，取一根足夠長度的導爆索制作起爆頭，將其插入藥包中，并用麻繩將導爆索固定住。然后將炸藥連同一定長度的導爆索一起放入編織袋中，扎緊袋口，留足夠長的導爆索供起爆網絡之用。為了保證懸高藥包能懸浮，在藥包袋中放一定數量的泡沫，并在藥包下方連接一個配重袋。另外，還需要使用繩索將配重袋和炸藥包連接起來，并且沉到基床面，并且墜住炸藥包。為了確保藥包位置的準確性，要求配重應該大于藥包的浮力，其配重為藥包重量1.5～2倍，連結繩長0.5～0.6m。

4.3 布藥工藝

布藥寬度以及爆破作業具有階段性集中的特點，因此，在本工程中，可以將自航250t鐵駁船作為布藥船，并且采用線形形式進行布藥。具體的布藥工藝如下所示：①根據爆夯參數，在船上制作藥包，同時還需要加入配重體，并且將藥包安裝在船邊；②對水深進行測量，然后在藥包上捆扎好藥包的繩索，然后準備好漂浮物；③根據設計間距，使用導爆索在船上連接好藥包，并且嚴格控制繩索；④將施工船定位在爆區，并且使用GPS對藥包位置進行測量；⑤組織工作人員沿著船邊將藥包放置在基床表面，并且拉脫藥包引繩，然后移動布藥船，并且放置第二段藥包，兩段藥包之間的間距應該控制在15m以上，這樣能夠有效避免第一段起爆時，炸壞第二次爆破所用藥包，循環上述作業方法。

4.4 布藥注意事項

在布藥過程中，需要嚴格選取平潮；在爆破前后，還需要對基床標高進行測量，明確爆夯沉降規律。另外，還需要注意的是，對于局部補拋石，要求在平均厚度大于50cm的范圍布設布藥網格時，必須根據原設計藥量減少一半進行補夯，補夯范圍的藥包按原設計位置、距離布放。

4.5 起爆系統與網絡

在本工程施工中，需要采用導爆索傳爆網絡和毫秒微差爆破技術。為保證深水條件下的爆夯安全準爆，起爆系統與網絡設計為：選用導爆索起爆頭起爆藥包，導爆管雷管起爆導爆索，擊發針起爆導爆管，擊發針接頭與爆破母線相連，爆破母線引至擊發電源的起爆網絡。

5 試驗段施工

為檢驗單藥包藥量、爆破夯實單耗、藥包間排距離、一次爆夯段數、爆夯遍數等參數設計是否合理，項目部按已設計的爆夯參數及施工方法，選取具有代表性的K0+190～K0+260段進行典型施工。

（1）在爆夯前后分別對該試驗段基床標高進行測量，按每5m取一個斷面，爆夯前基床面平均標高為-16.10m（本試驗段基床底標高平均為-22.26m），爆夯后基床面平均標高為-16.97m，計算得該爆夯段夯沉率為14.11%，滿足設計的不小于13%夯沉率的要求。

（2）經過測量，夯后基床面大致平整，邊坡處基本穩定，未出現較大坍塌。通過試驗段爆夯結果顯示，所設計的爆夯參數是可行的。

6 爆破安全防護與質量控制措施

6.1 爆破施工安全防護措施

在本工程水下爆破施工過程中，為了有效避免爆破施工對建筑物造成破壞，保證船舶以及作業人員人身安全，可以采用分段起爆的方式進行爆破，并且根據《水運工程爆破技術規范》以及《水下爆破對周圍環境影響》中的相關規定，對爆破安全距離進行準確計算。

6.1.1 爆破地震安全距離

R=（K/V）1/α·Q1/3

式中：R為爆破地震安全距離（m）；Q為一次齊爆總用藥量（kg），V為爆破地震安全速度（cm/s），K、α為與爆破地形、地質有關的系數和衰減指數。

6.1.2 飛石對構筑物、人員的安全防護措施

（1）根據《水電水利工程爆破技術規范》（DL/T5135-2001），對岸上爆破時個別飛石安全距離進行經驗計算：

在上述公式中，RF指的是飛石對人的安全距離m；n指的是計算藥包 在上述公式中，RF指的是飛石對人的安全距離m；n指的是計算藥包的爆破作用指數；W指的是最大一個藥包的最小抵抗線；KF指的是安全系數。

（2）根據《水電水利工程爆破技術規范》（DL/T5135-2001）中的相關規定，對飛石安全距離進行計算，計算公式如下：

在上述公式中：L指的是安全距離，m；Q指的是藥包中心到測點的距離；h指的是水深，mm；n指的是系數，與地形、地質有關。

根據計算公式，如果水深在2～4m，則應該講飛石距離控制在100～200m之間，如果水深大于4m，則在爆破施工過程中，塊石不容易飛出水面，因此，只需要將安全距離控制在100m以內。

6.1.3 水中沖擊波

水不同于空氣，為近似不可壓縮介質，藥包爆炸后產生的沖擊波傳播更快更遠，影響范圍更大，故通常水中沖擊波為水下爆破的主要危害。對于水中沖擊波，可依照下式，水下爆破沖擊波壓力經驗公式進行計算：

式中：ΔP指的是水中沖擊波超壓峰值，MPa；Q指的是產生水中沖擊波的等效藥量，即長度等于5倍藥卷直徑的炸藥量，kg；R指的是爆破點與被保護處的距離，m。

6.2 爆破施工質量控制措施

炸礁過程質量控制對爆破效果的好壞至關重要，為使工程爆破效果達到預期，根據積累的施工經驗及參考相關文獻，施工過程中實行相關質量控制措施如下：

（1）測量定位采用RTK-DGPS定位和全站儀定位，確保實測孔位和設計孔位偏差不超10cm；當水流較急或轉潮時要經常進行孔位復測。

（2）采用防水性能較好的毫秒雷管和高性能的抗水乳化炸藥，并對藥包進行專門加工，裝填起爆體，避免拒爆。嚴格按設計要求裝填藥包，借助炮棍將炸藥下裝至孔底；同時要求裝藥至距孔口1.0～1.5m，根據實際情況進行藥量控制，以滿足要求。

7 結語

綜上所述，本文主要對水下爆破技術在重力式碼頭建設中的應用進行了詳細闡述。在本工程中，基床爆夯施工技術應用效果比較好，具有同期段、投入的船機少以及后期沉降量小等優點，因此，在碼頭建設中應該廣泛推廣和應用。

[1]楊錫潤.水下爆破技術在港口碼頭建設和航道建設、整治中的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2013（12）：36～37.

[2]趙睿.港口碼頭與航道的建設、整治中水下爆破技術的應用探討[J].城市建設理論研究：電子版，2013（24）：76～77.

[3]余啟燦.水下爆破施工安全防護設計[J].大科技，2014（25）：136.

U656.1

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1004-7344（2016）31-0296-02

2016-10-22

馬明生（1978-），男，高級工程師，碩士，主要從事水運工程建設管理工作。