港口以及航道疏浚工程中的水下炸礁淺點控制技術

曾紹敏

(中交二航局第三工程有限公司，江蘇 鎮江 212021)

0 前 言

現階段，水下炸礁技術已經成為航道疏浚等領域的重要技術形式，但施工作業后易出現淺點，通過何種方式有效避免該淺點尤為關鍵，也是施工單位重點關注的問題[1]。通常，工程中以二次炸礁的方式處理淺點，此舉應用效果較好，但存在成本增加、工期延長等問題，且在清理不全面的情況下，不利于港區船舶航行安全。

1 工程概況

工程建設地點位于廣西壯族自治區梧州市，本次整治建設范圍為以西江三橋中軸線上、下游各200 m。西江三橋位于潯江龍圩水道河段，跨越潯江，上游距離長洲水利樞紐大壩軸線4.52 km，距長洲船閘下游引航道出口2.36 km，下游距離梧州西江大橋2.64 km。水下炸礁約12.92萬m3，控制爆破約11.75萬m3。水下爆破環節選用具有較好防水效果的乳化炸藥，經塑料袋包裹后形成Φ100 mm、長400 mm的藥卷，重量3.5 kg。擊發單元選用8#防水金屬殼工業電雷管，以非電導爆管作為傳爆元件，并通過非電毫秒延期雷管順利起爆。

2 影響水下炸礁淺點施工的因素

2.1 水下地形地質條件影響

不同于常規施工環境的是，水下地形地質較為復雜，巖石性能成為引發炸礁淺點的主要原因，具體體現在物理力學性能、內部構成以及巖石風化程度等多個方面，若巖石內部軟硬分布不均且節理發育明顯時，經爆破處理后極容易出現淺點。于本工程炸礁區，含有大量中風化板巖等多種類型的硬質巖石，經爆破施工后極容易出現淺點。

2.2 爆破參數炸藥性能影響

爆破參數若與實際施工狀況不符，除了產生大量淺點外，還會加大挖礁難度。在工程中，重點考慮水的影響，以水下鉆孔精度要求為準，必要時適當加大孔深與分布密度。炸藥性能取決于各組分的用量情況以及抗水抗壓效果，就水下爆破而言，必須選擇性能良好的炸藥，此舉是控制淺點的必要途徑。

2.3 施工工藝影響

水下炸礁施工環境復雜，若裝藥位置不夠合理或是防水措施未到位，均難以確保炸礁效果，同時也容易產生大量淺點。

2.4 水下鉆孔爆破出現盲炮

水下鉆孔爆破的難度較大，質量控制并非易事，在水文、技術等多方面因素共同作用下，極容易出現盲炮[2]。多孔爆破過程中出現盲炮，意味著炮孔間距隨之加大，對爆破效果帶來不良影響；產生的爆破石塊過大，將無法有效處理殘碴，也容易產生淺點。

3 水下炸礁淺點控制技術要點

3.1 藥包加工及裝藥

在指定的房間內(必須鋪設模板)完成藥包加工作業，要求各藥包長度均在2 m內，基于所用材料的不同選擇最為合適的加工方法。具體加工流程為：使用3條竹片，通過品字形的連接方式將藥柱夾緊，為此增設2個導爆雷管，在上述基礎上通過膠帶與吊炮繩連接起來。在設置導爆雷管時，具體的段別需要交由技術人員確定，綜合考慮自由面、施工作業環境等因素，段別布置的基本原則為：盡可能減小爆破振動，從而確保爆破效果[3]。

裝藥過程中，藥包進入套管的過程中應遵循緩慢、勻速的原則，且要拉住吊炮繩，在竹竿的輔助下將藥包有效置入孔內，通過對竹竿長度的分析確定裝藥情況，無誤后使用粗砂填孔，避免藥包浮出炮孔。

3.2 鉆孔就位

本工程鉆孔環節以鉆機船為基礎平臺，使用到100型中風壓鉆機，各船舶均適配6臺，在邊錨與主錨的共同作用下，控制船舶的移動(船尾主錨主要發揮出備用的作用，在庫區與回流區的使用頻率較高)。不同區域鋼絲纜長度存在區別，前后主錨約400 m，左右邊錨約200 m。

水下鉆孔過程中，以電子圖上設計的鉆孔為基準，合理調度鉆機船，引導其駛向指定的設計孔位處。鉆進施工且到達指定深度后，壓緊套管并將內部石碴清理干凈，隨后方可提鉆，在套管的引導下將炸藥柱平緩地置入孔內，為確保裝藥密實性，需使用撐炮竹篙進一步處理，使其進入孔底。

3.3 網路連接

確定合適的網路連接方式是確保順利起爆的關鍵，若各孔(排)之間的導爆管長度無法與后續孔合并時，此時需采取并聯連接的方法，技術人員將其他導爆管尾端合起，隨后在導爆管雷管周邊設置導爆管(遵循的是均勻分布的基本原則)，并有效包扎，通過防水膠布提升緊密性，要求包扎層數至少達到6層。

3.4 起 爆

技術人員全面檢查整個網絡，在不出現漏接或錯接現象后，便進入到起爆環節。為確保整個爆破過程足夠安全，需遵循如下流程：發出預告信號，通過多次短哨聲告知施工區域內的所有人員，做好警戒工作，將無關船舶與人員轉移到安全區內。發出起爆信號，此時需持續響起三次長哨聲，且在現場安全工作完全到位后方可起爆。解除警戒信號，完成爆破施工后交由專員檢查，在現場不存在安全隱患后方可解除，即響一次長哨聲，鉆機船隨即關閉警戒笛。

3.5 水下裸露爆破施工方法

經爆破施工后若產生淺點，將采用裸露爆破的方式加以處理，是一種具有可行性的輔助性爆破方法。若炸層厚度<0.7 m，直徑>2.5 m，此施工情況下以水下裸露爆破為宜，否則需采取鉆機船鉆孔爆破的方式。關于單藥包用藥量的計算方法，如下所示：

Q=△H×a×b×q0

式中，Q為單藥包用藥量，kg；△H為炸層厚度，m；a為藥包間距，m；b為藥包排距，m；q0為單位炸藥消耗量，kg/m3。

綜合考慮石頭形狀以及淺點發生位置，合理加工藥包后，將其安裝在對應的石頭上，使用預先準備好的砂袋(需使用細砂)壓于藥包之上，連接網路并采取安全警戒措施，在現場無誤后方可起爆。結束爆破后清理雜物，技術人員檢驗爆破效果。

3.6 水下控制爆破施工方法

3.6.1 水下控制爆破布孔形式

為最大程度上控制爆破振動，工程中針對主爆孔至保護物這一區間采取了減振措施，布置主炮孔后，在沿線分別設置減振孔、預裂孔。施工中，減振孔共布置2排，預裂孔1排。注重爆破順序，預裂孔需優先于主爆孔，具體有：順利起爆預裂孔后，便進入到主炮孔爆破環節，由于在預裂孔爆破的作用下，會在主炮孔與保護物之間產生一條隔離帶，同時減振孔具有優良的減振效果，因此，可以確保建筑物的穩定性，不會對其造成影響。鉆孔施工中，遵循減振孔→預裂孔→主炮孔的流程，具體布置情況如圖1所示。

圖1 水下控制爆破布孔形式

3.6.2 爆破參數

以陸上預裂爆破參數為基本參考，在水下預裂爆破施工環境中，設置有1排預裂孔，各孔間距均保持為1.25 m，控制好徑向不耦合系數，以2～3為宜。不同深度裝藥量存在差別，底部加強，逐步向上所用藥量隨之減少，劃分三大裝藥段的長度，加強段、中部段與頂部段三者的長度分別為裝藥段總長的0.2倍、0.5倍與0.3倍?？刂坪闷鸨樞?，預裂孔需優先于主爆孔，具體超前時間為100 ms。確定合適的線裝藥密度初值，具體計算方法有：

q′=0.127σ壓0.5а0.84(d/2)0.24

式中，q′為線裝藥密度，kg/m3；σ壓為巖石極限抗壓強度，MPa；а為炮孔間距，m；d為炮孔直徑，m。

通過松動爆破裝藥量的計算，確定合適的主炮孔用量

Q松=0.5×q×W3

式中，Q松為松動爆破裝藥量，kg；q為炸藥消耗量，kg/m3；W為最小抵抗線，m。為確保爆破質量，需在爆區周邊試爆，以所得結果為準合理調整爆區藥量等參數，在試爆過程中需使用測振儀持續監測，掌握精確的爆破振動速度。關于本工程各爆孔的裝藥結構，具體如圖2～3所示。

圖2 主炮孔結構分布圖

圖3 預裂孔結構分布圖

4 結束語

水下炸礁是整個港航疏浚工程的難點，其對于爆破技術提出較高要求，稍有不當將出現炸礁淺點。對此，工程技術人員需要立足于現場地質情況，為之創建合適的施工方案，確定好爆破參數，選擇性能較好的炸藥等，順利完成整個爆破施工作業，有效控制水下炸礁淺點，確保炸礁質量，給港口與港航疏浚工程創設良好的施工環境。

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