廈門港石碼3000噸級(jí)航道工程炸礁工程的實(shí)施和探討

王大偉 陳煥

摘 要：為改善水流流態(tài)，挖深、拓寬河流航道，炸礁工程在實(shí)際的航道規(guī)劃工作中越來(lái)越普遍。通過(guò)結(jié)合廈門港石碼3000噸級(jí)航道工程炸礁工程的炸礁情況，表述了在河口區(qū)航道進(jìn)行炸礁的設(shè)計(jì)與施工方法，計(jì)算確定相關(guān)爆破參數(shù)，包括炮孔定位、孔網(wǎng)參數(shù)、炸藥單耗、炮孔裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)及延時(shí)起爆網(wǎng)絡(luò)等的選擇與確定。在此基礎(chǔ)上，闡述了鉆孔爆破需注意的問(wèn)題以及采取的相關(guān)質(zhì)量、安全保證措施，以供此類工程借鑒。

關(guān)鍵詞：炸礁工程;航道規(guī)劃;環(huán)境保護(hù)

中圖分類號(hào)：U61? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2020）01-0082-04

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善水流流態(tài)，挖深、拓寬河流航道，為船舶的運(yùn)行提供便利成為相關(guān)工作人員新的工作重點(diǎn)，炸礁技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。但是，水下炸礁后會(huì)產(chǎn)生淺點(diǎn)，如何減少、降低以及清除用水下炸礁技術(shù)后產(chǎn)生的淺點(diǎn)[1]就需要對(duì)相關(guān)爆破參數(shù)，包括炮孔定位、孔網(wǎng)參數(shù)、炸藥單耗、炮孔裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)及延時(shí)起爆網(wǎng)絡(luò)等，進(jìn)行選擇與確定。通過(guò)對(duì)炸礁工程[2]的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管和采取相關(guān)質(zhì)量、安全保證措施，以保證水下爆破施工安全和港、河區(qū)船舶航行安全[3]。

1工程概述

本工程名為廈門港石碼3000噸級(jí)航道工程，建設(shè)地點(diǎn)是從田乾（規(guī)劃招銀航道末端）至海門島西端（SM3點(diǎn)）航段，乘潮雙向通航3000噸級(jí)雜貨船、兼顧5000噸級(jí)空載船舶單向通航。根據(jù)廈門地質(zhì)工程勘察院2011年3月鉆探資料顯示，石碼航道上有1處礙航礁石，位于大涂洲南側(cè)的航道邊線附近，命名為“1#礁石”，根據(jù)初步設(shè)計(jì)審查會(huì)與與會(huì)專家及代表的意見(jiàn)，礁石一次性清除至石碼航道遠(yuǎn)期通航規(guī)模的要求，設(shè)計(jì)底標(biāo)高-7.6m，計(jì)算超深0.5m，工程量約493m3。

據(jù)廈門地址工程勘察院2011年3月鉆探資料及2011年2～3月1：500水深測(cè)量圖計(jì)算1#礁石工程量為493m3，計(jì)算清渣區(qū)石渣、砂土總工程量為9495m3，其中清石渣工程量為493m3，清砂土工程量為9003m3。具體詳細(xì)工程量見(jiàn)表1表2：

2主要施工方法及工作準(zhǔn)備

2.1? 施工準(zhǔn)備

2.1.1施工總體布置原則

施工總體布置：采用漂浮式鉆爆船[4]，一次鉆爆至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高（設(shè)計(jì)底標(biāo)高-7.6m，超深控制在1.4～2.0m）。

（1）施工順序：由于礁石無(wú)覆蓋層，所有施工船舶進(jìn)場(chǎng)后，利用進(jìn)出港船舶數(shù)量較少時(shí)間段進(jìn)行施工。

（2）炸礁施工優(yōu)先：附近疏浚區(qū)域疏浚作業(yè)要優(yōu)先保證炸礁施工不受影響，必要時(shí)附近區(qū)域疏浚作業(yè)暫停施工。

（3）選用3臺(tái)鉆機(jī)的漂浮式鉆爆船進(jìn)行炸礁施工。

（4）按2.5m×2m的孔距、排距布置鉆孔，炸礁船按設(shè)計(jì)好的孔位進(jìn)行鉆孔布藥作業(yè)。

2.1.2投入的施工機(jī)械及儀器

（1）投入該工程炸礁施工的機(jī)械設(shè)備及儀器，包括漂浮式炸礁船（如圖2所示）;配備錨艇1艘，交通及測(cè)量船1艘;配備警戒船4艘，用于爆破期間的安全警戒;測(cè)量設(shè)備1套，含測(cè)深儀1臺(tái)、水準(zhǔn)儀1臺(tái)、全站儀1臺(tái)、GPS測(cè)量系統(tǒng)1套;無(wú)線電對(duì)講機(jī)8臺(tái)。

2.1.3? 平面、高程位置控制方法

（1）施工放樣與施工定位[5]。①施工過(guò)程中根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)和施工水域控制線坐標(biāo)（或邊線坐標(biāo)）測(cè)量測(cè)定施工邊線，并拋設(shè)相應(yīng)標(biāo)志。②根據(jù)施工前設(shè)計(jì)好的鉆孔孔距，調(diào)整好鉆機(jī)的機(jī)距，由鉆機(jī)的數(shù)量（孔數(shù)）確定施工斷面的間距，然后根據(jù)斷面間距把施工圖的礁石區(qū)劃分為若干斷面，并按順序編寫(xiě)斷面樁號(hào)。根據(jù)設(shè)計(jì)的排距在每一橫斷面上均勻布置鉆孔，同時(shí)計(jì)算出每排首尾兩孔的平面坐標(biāo)，作為施工移船控制的依據(jù)。③炸礁船的移船定位用坐標(biāo)放樣法。現(xiàn)場(chǎng)采用GPS測(cè)量炸礁船每排鉆孔首、尾兩孔的坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量坐標(biāo)確定炸礁船鉆孔的位置。

（2）施工水尺的測(cè)設(shè)。首先放樣出水尺所在的設(shè)計(jì)斷面，然后在設(shè)計(jì)斷面的水沒(méi)線埋設(shè)水尺，水尺的位置應(yīng)保證潮水漲落時(shí)不干出或淹沒(méi)，能直接測(cè)讀。

2.2? 炸礁作業(yè)實(shí)施

準(zhǔn)備工作完成后，開(kāi)始進(jìn)入實(shí)施階段。工程配備3臺(tái)CQG-150鉆機(jī)、3臺(tái)空壓機(jī)的漂浮式炸礁船“桂鉆15”進(jìn)行炸礁作業(yè)。炸礁船炸礁施工流程如圖4所示。

2.2.1鉆孔

本次施工采用孔距2.5m;排距2.0m的梅花型布孔方式。鉆孔采用高鉆架“一管一鉆法”。使用高風(fēng)壓潛孔鉆，套管內(nèi)徑160mm，鉆頭直徑為138mm。利用鉆架克服潮差對(duì)鉆孔的影響，鉆孔前先下套管，再下鉆具鉆孔（沿套管下放入底）。鉆孔過(guò)程中邊提升鉆桿邊送風(fēng)吹水，以便鉆孔中的碎碴排出孔外。鉆孔一次鉆至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高（含超鉆深度）后，經(jīng)反復(fù)多次提升和下落鉆桿，以防碎石或淤砂堵孔。成孔后立即裝藥，鉆孔與裝藥循環(huán)作業(yè)。

2.2.2炸藥充填

本工程爆破采用特質(zhì)的圓形PVC筒裝藥柱，藥柱直徑90mm。炸藥為防水性強(qiáng)，爆炸性能好的巖石乳化炸藥。對(duì)于孔深大于5m的炮孔，根據(jù)炸礁施工經(jīng)驗(yàn)，采用孔內(nèi)間隔裝藥結(jié)構(gòu)（孔底裝2.0m的起爆炸藥，中間填塞約0.5m的砂筒，再裝一段起爆炸藥，然后用砂筒填塞炮孔上部），以達(dá)到更好的爆破效果。

鉆孔完成后，爆破員應(yīng)按如下程序操作：①用測(cè)深繩檢查炮孔深度，孔底標(biāo)高若達(dá)不到施工設(shè)計(jì)底標(biāo)高的要求，應(yīng)要求重鉆;②按設(shè)計(jì)要求加工起爆體和裝填炸藥;③用測(cè)深繩檢查炸藥是否到達(dá)孔底，若未到達(dá)，應(yīng)用炮棍壓送到孔底;④裝好炸藥后用砂筒填塞炮孔上部;⑤拉起套管，固定導(dǎo)爆管一端;⑥一次起爆的炮孔全部裝好炸藥后，聯(lián)接起爆網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3起爆網(wǎng)絡(luò)

起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電起爆網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)起爆體內(nèi)裝兩發(fā)并聯(lián)的導(dǎo)爆雷管（防止單發(fā)雷管失效導(dǎo)致盲炮），爆破主線路應(yīng)固定到彈性小的細(xì)繩上，并保持主線呈松馳狀態(tài)以防止主線受力斷開(kāi)。孔外采用激發(fā)槍或起爆針起爆。一次起爆炮孔數(shù)根據(jù)每次允許起爆的最大藥量和起爆能力大小確定（正常情況下能夠保證一個(gè)船位起爆一次），不同爆破參數(shù)條件下每個(gè)船位的起爆網(wǎng)絡(luò)圖如圖5所示。

起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接、檢測(cè)完成后，移船至安全范圍，并按設(shè)計(jì)安全距離和安全要求警戒，確認(rèn)船舶、水中人員等都在安全距離以外，報(bào)告海事局VTS后，發(fā)出起爆信號(hào)，開(kāi)始起爆。

3炸礁施工安全保證措施

3.1? 爆破質(zhì)量措施

本工程經(jīng)施工后，1#礁石區(qū)水深和寬度滿足設(shè)計(jì)要求及有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，工程質(zhì)量合格。具體質(zhì)量措施如下：

（1）建立項(xiàng)目經(jīng)理部、施工處、班長(zhǎng)三級(jí)質(zhì)量管理體系，實(shí)行班長(zhǎng)自檢、互檢、質(zhì)檢組抽檢的“三檢”制度。

（2）所有進(jìn)場(chǎng)的施工材料需有質(zhì)量合格證并符合技術(shù)規(guī)范的要求，不合格或超保質(zhì)期限的施工材料嚴(yán)禁進(jìn)場(chǎng)施工。

（3）每道工序或工程項(xiàng)目需實(shí)行中間質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入繼后工序或項(xiàng)目的施工，不合格的工序或項(xiàng)目下令返工。

（4）施工前對(duì)施工圖紙使用的控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)、標(biāo)高進(jìn)行檢測(cè)、檢核、確認(rèn)無(wú)誤后方可使用。如發(fā)現(xiàn)控制點(diǎn)下沉或偏移，立即報(bào)告監(jiān)理工程師，及時(shí)糾正方可使用。

（5）水下鉆孔的施工全過(guò)程使用RTK衛(wèi)星定位儀進(jìn)行跟蹤定位，以提高施工定位的準(zhǔn)確性，施工水尺的設(shè)置保持牢固，并定期檢驗(yàn)。

（6）爆破施工所用的所有導(dǎo)爆管、非電雷管必須是同廠、同批號(hào)。堵塞應(yīng)用孔渣或粗砂回填，以保證爆破施工的質(zhì)量。

3.2? 爆破安全措施爆破質(zhì)量措施

爆破安全主要考慮“爆破公害”對(duì)周圍環(huán)境的有害效應(yīng)。本工程中主要考慮水下爆破地震波、飛石、水中沖擊波對(duì)船舶、人員、魚(yú)類的影響。

3.2.1水下爆破地震波的安全距離及對(duì)附近構(gòu)筑物的影響分析

根據(jù)GB6722-2003《爆破安全規(guī)程》，爆破地震安全距離可按下式計(jì)算：

式中：r——爆破地震安全距離，m;

Q——炸藥量，kg，齊發(fā)爆破取總炸藥量;微差爆破或毫秒差爆破取最大一段炸藥量;

V——地震安全速度，cm/s;

M——藥量指數(shù)，取1/3;

K，a——與爆破地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，取K=150，a=1.5。

將有關(guān)參數(shù)代入上式，得出水下鉆爆作業(yè)不同藥量下的安全距離R，見(jiàn)表3：

3.2.2水中沖擊波的安全距離

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003），水下鉆孔爆破水中沖擊波對(duì)水中人員，施工船舶的安全距離按表4確定。

施工時(shí)按照保護(hù)對(duì)象距爆破點(diǎn)的距離大小，按上表確定最大裝藥量，實(shí)際操作時(shí)采用微差起爆（50～150ms），減小一次起爆藥量[6]。為了確保安全，爆破初期采用較小的起爆藥量，當(dāng)證實(shí)爆破不會(huì)對(duì)相關(guān)魚(yú)類造成影響時(shí)，才逐漸加大一次起爆藥量，最大一次（段）的起爆藥量均控制在138Kg以內(nèi)（當(dāng)?shù)睾Ｑ缶忠螅?/p>

3.2.3爆破飛石的防護(hù)

爆破施工將在高潮時(shí)進(jìn)行，高潮時(shí)爆破施工區(qū)域平均覆蓋水層將達(dá)到6m以上，因此爆破飛石的危害不予考慮。但仍須嚴(yán)密警戒，具體措施如下：

（1）炸礁船進(jìn)入施工區(qū)施工，提前1小時(shí)報(bào)海事交管中心，得到許可后起錨進(jìn)入施工區(qū)施工，起爆前提前30分鐘報(bào)海事交管中心，在得到許可的答復(fù)后方可進(jìn)行爆破作業(yè)。

（2）爆破時(shí)必須警戒，警戒范圍設(shè)立以爆破點(diǎn)水上200m為警戒半徑區(qū)域，爆破警戒時(shí)，應(yīng)設(shè)置爆破警戒船只。炸礁船作為現(xiàn)場(chǎng)警戒的指揮船舶，負(fù)責(zé)警戒任務(wù)的指揮和協(xié)調(diào)工作。爆破警戒必須細(xì)致到位：定點(diǎn)、定船、定人。如圖6所示。

3.2.4爆破信號(hào)

（1）起爆前10分鐘吹無(wú)規(guī)則哨聲，爆破警戒開(kāi)始。

（2）爆破準(zhǔn)備就緒后鳴三長(zhǎng)哨聲，起爆前鳴三急促的短哨聲，爆破后解除警戒鳴一長(zhǎng)哨聲。

（3）各警戒點(diǎn)之間以及各警戒點(diǎn)與指揮長(zhǎng)和起爆站之間必須保持通訊順暢，一般用對(duì)講機(jī)保持相互間的聯(lián)絡(luò)。

（4）爆破后要由工程技術(shù)人員對(duì)爆區(qū)進(jìn)行檢查并確認(rèn)安全后，方可解除警戒。所有船舶離開(kāi)施工水域，到附近拋錨待命。

3.2.5盲炮的處理

盲炮應(yīng)及時(shí)處理，遇有難處理而危及航行安全的盲炮，應(yīng)延長(zhǎng)警戒時(shí)間，繼續(xù)處理。對(duì)盲炮的處理方式如下：

（1）造成盲炮的因素消除后，可重新起爆;

（2）填塞長(zhǎng)度小于炸藥的殉爆距離或全部用水填塞著，可另裝入起爆藥包殉爆;

（3）在盲炮附近投放裸露藥包使之殉爆;

（4）在盲炮附近重新鉆孔裝藥殉爆。

4結(jié)束語(yǔ)

本文以廈門港石碼3000噸級(jí)航道工程為例，介紹了在通航水域進(jìn)行小面積高精度的炸礁作業(yè)時(shí)所需的施工組織、質(zhì)量措施和安全措施。在海事、海洋、公安等管理部門的支持與配合下，通過(guò)合理的施工組織，嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量措施和安全措施，有效保護(hù)了過(guò)往船舶及周邊建筑的安全，并按時(shí)合格地完成了炸礁作業(yè)，為類似工程的設(shè)計(jì)與組織提供了借鑒和參考的方法。

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