基床炸礁在中緬30萬噸級原油碼頭工程中的應用

張曉朋 李建強

摘 要：中緬30萬噸級原油碼頭工程是中緬原油管道項目的重要組成部分，該碼頭工程基槽開挖采用基槽分層炸礁清除至設計巖層，其系纜墩1基槽距離已建工作船碼頭距離僅40.24m，這對水下爆破提出了嚴格的技術要求，成為該工程管理的重點、難點。本文就整個基床炸礁的控制措施進行了總結，對港口航道工程類似施工具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：基槽炸礁;起爆藥量;試爆

中圖分類號：U655? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）09-0099-02

1 工程概況

中緬30萬噸級原油碼頭工程是中緬原油管道項目的重要組成部分，是中國繞過馬六甲海峽的又一能源大通道。

本工程原油碼頭長度482m，前沿水深-25m，碼頭通過引橋與后方陸域連接。炸礁區有6個系泊碼頭基礎，2個靠船墩基礎和一個卸油平臺，共計5個分區，將強風化巖石炸礁至設計中風化持力層，炸礁巖層厚度從0～17m厚度不等，炸礁工程量為121269m3。 其中1#系纜墩距已建成的工作碼頭只有40.2m，成為炸礁過程控制的重點及難點。

2技術設計及勘測技術要求

為了減小三區（1、2#系纜墩基槽）炸礁時對已建工作船碼頭的影響，確保結構安全，重點采取了相應的技術措施。

2.1根據爆破震動安全距離計算得出一次同時起爆藥量（kg）

爆炸地震波意味著爆炸的一部分能量在爆炸過程中被轉換成地震波，并以爆炸的形式從震源傳出。 地震波傳輸過程中，會引起地表振動，振動強度隨著與震源距離的增加而減弱。

根據國家技術標準《爆破安全規程》（GB 6722—2003）和交通部行業標準《水運工程爆破技術規范》（JST 204—2008）的規定，爆破地震的地震速度不得超過建筑物的地面安全振動速度。

爆破地震速度V應按下式計算：

式中 R： 距爆破點距離（m）;Q： 一次同時起爆藥量（kg），如分段起爆則為最大段的藥量。K、α為與爆破地震安全距離有關的系數、指數，與爆區的地質、地形條件和爆破方式有關。

根據《爆破安全規程》中爆區不同巖性的系數和衰減指數，本工程為基礎軟巖石故K=250、α=1.8。

主要類型建筑物地面安全振動速度按照規范要求：一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑安全振動速度為2～3（cm/s），重力式碼頭5～8（cm/s）。根據本工程特點護岸距離系纜墩1號的最近距離為53.22m，考慮爆破地震波對已建工作船碼頭北側護岸的影響，取安全震動速度為3cm/s。

本工程附近已建工作船碼頭距離系纜墩1號僅40.24m的距離，控制爆破產生的地震波對工作船碼頭的影響尤為重要，所以距離爆破點距離取40.2m。

依據公式（1）、數據和距周圍建筑物的距離，可計算得出一次同時起爆的最大允許藥量為：41kg。

根據《工程爆破實用手冊》中安全藥量的修正說明，實際爆破施工一次布藥總量：

QS=K×Q

K=K1×K2×K3×K4×K5×K6×K7=9.72

式中K1——炸藥埋置深淺的系數K1=（Cp/Cs）1/2*（Q1/3/W），Cp、Cs為縱波、橫波傳播速度，按經驗值取2;

K2——自由面系數，當自由面為N時， K2=0.25N2，K2=2.25;

K3——微差爆破系數，當 t≥t+ 時 K3=2/3，K3取0.6;

K4——爆破作用頻率系數，根據工程特點按每年50次爆破K4取值0.9。

K5——方向系數，建筑物在爆區后方時K5=1，在側向取K5=2，前方取K5=2，K5取1;

K6 —— 自然屏蔽系數，本工程爆源和建筑物之間沒有斷層、溶洞、塹溝、深谷，取K6=1;

K7 ——人工屏蔽系數，在爆源和建筑物之間挖溝、預裂，可使v值降到1/2～1/3，此時人工屏蔽系數K7=4～9，K7取4。

所以，一次同時起爆總藥量為（40.24m距離）：

QS=K×Q=41.0×9.72=398.52kg

2.2預裂炮孔爆破參數設計

考慮系纜墩1基槽距離已建工作船碼頭距離僅40.24m，水下爆破必須控制一次同時起爆藥量，結合實際工程情況，對系纜墩1基槽水下爆破采用預裂爆破的方式。

其爆破參數設計如下：

炮孔直徑：Ф=100mm

炮孔孔距：a=1m

根據《水運工程爆破技術規范》裝藥線密度：Qx=0.127[σ]0.5a0.84（Ф/2）0.24《工程爆破實用手冊》

σ——巖石極限抗壓強度（MPa），根據表1取：σ=7.27MPa

表1 巖石試驗統計表（油碼頭區）

因此：Qx=0.127[σ]0.5a0.84（Ф/2）0.247=0.153kg

裝藥量Q= Qx（H+ L）

H——孔深 m;

L——孔底加強長度 m。

2.3爆破網路設計

爆破主要起爆器材采用高強度、防水型非電毫秒差導爆管雷管及電雷管。起爆網路為非電導爆網路。這一起爆網絡擁有抗擾性強、安全性好、起爆可靠、起爆數量不受限制、使用方便簡單等特點。

（1）網路聯結形式：原油碼頭工程水下炸礁采用非電毫秒差導爆雷管的孔內延時起爆網路。孔和孔并聯連接，每個孔與兩毫秒的引爆管并連，以確保爆破的可靠性。

（2）起爆控制：采用非電毫秒微差導爆雷管的孔內延時起爆網路。每孔裝入兩發毫秒差導爆管雷管，孔外接導爆管雷管聯接各個孔雷管的導爆管，由船長指揮船舶移位，爆破員將導線拉至安全區域進行起爆。最終，采用高能起爆器引爆電雷管來引爆整個網路，以確保爆破的可靠性。

3工程實施

3.1試爆

根據本項目特點和施工要求，結合實際情況，擬通過試爆達到以下兩個目的：

（1）根據試爆監測結果對水下炸礁專項方案中的鉆爆參數（a、b、α、k）進行優化，用于指導下一步的大面積的爆破、炸礁施工，最后進行掃測、淺點處理、竣工驗收。

（2）通過安裝在距爆破位置40.24m遠的水下爆破地震波的振動記錄，來控制系纜墩1的基槽炸礁一次同時起爆藥量。

3.2過程監測控制

（1）在已建工作船碼頭和護岸上設置9個沉降位移觀測點，對每次爆破前后進行沉降位移觀測，并進行比較，若出現沉降位移較大的情況，及時分析問題，調整鉆爆參數。

（2）在爆破施工的過程中，每次爆破前均在工作船碼頭距離爆破位置最近的邊角位置布設順岸和垂直順岸方向的兩個監測點，對每次爆破產生的最大地震波波速進行記錄并設置警報系統，當地震波速超過構筑物的允許安全振動速度時馬上報警，聽到警報后立即停止爆破作業。

通過安裝的便攜式爆破振動記錄儀，記錄爆破產生的地震波，機械振動和各種沖擊信號，分析、輸出、顯示打印和數據存儲。

爆破振動記錄儀通過系統處理可以提供波形參數及波形圖。

測點設置：在鉆孔布藥完畢后起爆前，將爆破振動記錄儀的測點布置在工作船碼頭東北角的順岸方向和垂直順岸方向各布置5個測點，護岸上也在垂直布置五個測點，在試爆過程中依次進行爆破地震波的監測。

3.3氣泡帷幕有效利用

由于水沖擊波通過水介質傳播，而水被視為不可壓縮的連續介質，因此對波的吸收和衰減非常有限。因此，在工作船碼頭與爆區之間布設氣泡帷幕以達消能的目的。其原理是從許多小孔中噴出的高壓氣體在水中形成一排不斷上升的、密集的簾狀氣泡，當水擊波通過氣泡帷幕墻時使沖擊波波峰的動能轉化為受壓縮氣泡的內能，在沖擊波波峰通過后轉換到氣泡中，在氣泡的膨脹過程中釋放出來，氣泡釋放過程地震波被衰減從而起到保護工作船碼頭和護岸結構的作用。

4結論

本工程施工中嚴格采取了一次同時起爆藥量、預裂炮孔爆破參數設計、爆破網路設計并通過試爆試驗對參數進行校正。在爆破的施工過程中嚴格按照過程監測控制、振波監測對工作船碼頭和臨近護岸的沉降位移和地震波進行監控，根據監測結果隨時對鉆爆參數進行調整，并使用氣泡帷幕技術對工作船碼頭實施了有效的保護措施，保證了已建工作船碼頭和護岸的結構安全。

參考文獻：

[1] GB.6722-2003，爆破安全規程[S].

[2] JTS 204-2008，水運工程爆破技術規范[S].

[3] JTS 205-1-2008，水運工程施工安全防護技術規范[S].

[4]劉殿中.工程爆破實用手冊 （第2版）[M].北京：冶金工業出版社， 2010.