漳州液化天然氣（LNG）項目水下基槽炸礁施工技術

薛輪輪 吳 超

（中交第三航務工程局有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

1 工程概述

1.1 工程概況

本工程位于福建省漳州市龍海市隆教畬族鄉流會村興古灣，地處龍海市東南沿海凸出部，東經118°10′，北緯24°15′，與廈門特區隔海相望，瀕臨臺灣海峽，北靠南太武風景區，與招商局中銀漳州經濟開發區毗連，西與漳浦縣交界。

本工程擬建1 個LNG 裝卸碼頭（含碼頭主體、引橋、控制樓平臺及補償平臺等）、1 個工作船碼頭、1 個火炬平臺。

LNG 裝卸碼頭長度370m，包含1 個工作平臺、4 個靠船墩和6 個系纜墩。工作平臺為50m×30m，頂高程12.0m；靠船墩均為14m×15m，頂高程8.0m；北側系纜墩（1～3#）兼做引橋墩為23×14m，南側系纜墩（4～6#）為14m×14m；引橋總長566m，寬度15m。引橋及碼頭基礎均采用重力式結構。

工作船碼頭布置于南護岸外側，碼頭長度62m，碼頭寬度為18m，碼頭考慮雙側靠泊，頂面高程10.5m，碼頭前沿設計水深高程為-7.0m，停泊區寬度35m。引橋長度60m、寬度7m，引橋面高程為10.5m。碼頭采用重力式基礎，引橋采用高樁基礎。

火炬平臺含平臺主體、引橋及補償平臺等，平面尺度為30m，平臺面高程為13.0m。火炬平臺引橋按不通車考慮，寬度定為6m，長度為75m，高程為13.0m。平臺采用重力式基礎。

回旋水域布置在碼頭西側、接收站陸域南側適宜水深位置，直徑為865m，港池及回旋水域設計底標高為-14.3m，泊位水域設計底標高為-13.5m。

1.2 炸礁工程概況

本工程炸礁區域位于裝卸碼頭和火炬平臺基槽部分。總工程量約11634m3。其中LNG 裝卸碼頭基槽炸、清礁5442m3，底標高-17.5～-33m；引橋工程基槽炸、清礁4316m3，底標高-9.5～-23m；火炬平臺基槽炸、清礁1876m3，底標高-11m。

（1）炸礁區域分布情況部分見表1。

表1 炸礁情況匯總表

1.3 爆區環境

本工程爆區周邊無民房建筑；場地北側為填海造地工程形成的陸域，已于2016 年9 月完工，地基處理交工標高+8.0m，表層地基承載力≥130kPa；場地東側有1 座在建防波堤，形成半環抱式港區，拋石斜坡堤結構，目前已拋填施工完成約65m；場地西側有1 座漁船碼頭，拋石斜坡堤結構L 型；場地南側為海側。

炸礁區東側與在建防波堤工程最近距離約100m。西側（火炬平臺）與漁碼頭最近距離約618m。北側與一期填海造地項目南護岸最近60m。東北側與預制區攪拌樓最近距離約為195m。西北側與在建LNG 儲罐（鋼筋混凝土）最近距離約148m。西北側有紫菜養殖區，火炬平臺最近處距離60m，LNG碼頭距離590m。（火炬平臺基槽炸礁施工時間將錯開紫菜養殖季節，避免影響紫菜養殖）

根據地勘報告及周邊環境探摸，爆破區及附近區域沒有海底電纜、水下管線等其他需保護目標、也沒有客船航線。

2 炸礁施工方法及工藝

2.1 總體施工方案

本炸礁工程采用炸礁船水下鉆孔爆破方法進行施工。

本工程所處位置為在建碼頭水域，施工船舶提前到達施工區周邊等待，施工前應提前與現場調度部門溝通、協調，計劃先進行引橋及LNG 裝卸碼頭基槽炸礁施工，完成后再進行火炬平臺炸礁施工。

施工順序：由岸往海，先施工LNG 裝卸碼頭，后火炬平臺。

具體施工安排：引橋1#沉箱→引橋2#沉箱→引橋3#沉箱→引橋4#沉箱及2#補償平臺→引橋5#沉箱→引橋6#沉箱→引橋7#沉箱→2#靠船墩→工作平臺1#及4#沉箱→引橋14#沉箱、工作平臺2#及5#沉箱→工作平臺3#及6#沉箱→3#靠船墩→4#靠船墩→4#系纜墩與5#系纜墩之間→5#系纜墩與6#系纜墩之間→火炬平臺基槽。

炸礁船用RTK 定位系統對淺點位置進行精確定位，利用炸礁船上鉆機鉆孔，一次鉆孔至設計要求高程（包括施工超深2m）然后下藥起爆。

2.2 炸礁施工設備、方法及工藝

鉆孔爆破施工計劃采用一艘平臺炸礁船（天寶007），其總長57.2m，型寬15m、型深3m，總662t，錨艇1 條，配備多臺液壓潛孔鉆機，鉆孔直徑138mm。一次鉆孔至設計高程（包括超深）。鉆孔深度=潮位（m）+設計底標高（m）+超深值（m）。

炸礁船上配備多臺全液壓軌道潛孔鉆和高風壓空壓機，平面孔位在炸礁船上可通過RTK 定位系統精確控制。孔深根據已知點高程、平臺船高程和鉆孔位置的渠底部高程，用RTK 進行測量計算。裝藥是在炸礁船上通過鉆機套管進行，然后進行堵孔，每一船位鉆孔完畢炸藥也隨之裝完，并聯好起爆網絡。爆破時采用孔間毫秒微差技術順序爆破。

2.2.1 爆破參數的選擇

炮孔直徑D=138mm，藥卷直徑φ=110mm，藥卷長度400mm，炮孔間距a=2.5m，炮孔排距b=2.5m，鉆孔超深為2.0m，矩形布孔。

2.2.2 爆破器材的選擇

由于炸藥需要在水中的浸泡時間比較長，為了獲得較好的爆破效果，選用防水性能較好的2 號巖石乳化炸藥，藥卷直徑110mm，并將乳化炸藥裝入PVC 塑料袋內防止水壓和水的浸泡作用影響炸藥裝藥，PVC 塑料袋內徑120mm，裝藥藥柱長度根據孔深確定。

起爆雷管選用非電導爆管雷管，非電導爆管雷管選擇使用毫秒段發雷管引爆，非電導爆管雷管采用多個段別，以便提高巖石破碎效果，同時減小爆破地震波和水下沖擊波。

2.2.3 炸礁施工工藝流程

（1）炸礁船定位。天寶007 施工船舶拋設四具錨，首尾兩側四具邊錨。選用矩陣狀布孔的方法進行施工。利用具有RTK-DGPS 全球衛星定位系統進行鉆孔定位。先在岸上開闊位置設置基站，并在炸礁船上設置兩臺移動站，用于定向、定位。按預先設計好的爆破孔距、排距將鉆孔排位預先繪制到船舶作業施工軟件中[1-3]。根據鉆孔時的潮位計算該點的鉆孔深度。要求一次鉆爆到設計深度。

（2）鉆孔工藝。采用高鉆架“一管一鉆法”進行施工，利用高鉆架的特性克服潮差對鉆孔的影響。鉆孔作業前先下套管，再下鉆具進行鉆孔。鉆孔作業中一邊提升鉆桿一邊送風吹水，以便鉆孔中的碎渣能及時排出孔洞。鉆孔至設計深度后，經反復多次提升和下落鉆桿，以防碎石堵孔。鉆孔完成后立即裝藥，鉆孔和裝藥兩項流程交替進行。

（3）裝藥與堵塞。為防止碎石堵孔及泥沙回淤，鉆孔完成后應立即裝藥作業，用碎石夾較大的顆的中沙進行堵塞。每個起爆體中使用相同段號的兩發非電塑料導爆管雷管。炮孔裝藥長度＞4m 時應增加至兩個起爆體。

（4）爆破網絡及起爆方式。爆破使用的起爆器材采用非電毫秒差導爆管雷管。起爆網路為非電導爆網路。起爆網路：每孔裝入2/4 發毫秒差導爆管雷管，連接各炮孔導爆管至主導爆管，主導爆管根據長度需要串接若干導爆管雷管至起爆器。起爆器設置在炸礁船上，起爆前炸礁船攪錨至安全距離以外，攪錨離開前應船底、纜繩、船舵、各附屬物是否掛有導爆索、藥包。

（5）警戒與起爆。炸礁船移船至安全區域以后，現場爆破指揮確認各警戒點警戒情況，全部確認安全后方可起爆，起爆后等待一段確認時間后炸礁船移船回到施工區，對各引爆導爆管進行檢查，確認是否全部正常起爆。確認安全后現場解除警報。

（6）儲存。火工品使用后及時同時運輸企業，當天退回并做好盤點工作。

3 爆破參數及爆破網絡設計

3.1 鉆孔爆破技術參數設計及計算

3.1.1 基本參數

（1）單位耗藥量q：q=q1+q2+q3+q4=q1+0.01h2+0.02h3+0.03H。式中：q1為基本裝藥量，是一般陸地梯段爆破單耗的2 倍，對水下垂直鉆孔，再增加10%；本工程部分區域水深較深，巖石為中硬巖石，根據以往工程經驗，綜合考慮取1.75kg/m3；q2為爆區上方水壓增量，q2=0.01h2；q3為爆區上方覆蓋層增量，q3=0.02h3；q4為巖石膨脹增量，q4=0.03H；h2為水深，平均按20m計；h3為覆蓋層（淤泥或土、砂）厚度，按1m 計；H 為爆破巖層厚度，按1m[4]。

本工程中q=1.75+0.01×20+0.02×1+0.03×1=2.0kg/m3。

（2）孔網參數：取a=2.5m、b=W=2.5m。

（3）開挖深度H。

（4）超深h=2.0m。

（5）單孔標準裝藥量Q：單孔藥量（H=1m 為例，其余孔深裝藥量按下面公式計算）：Q=q×a×b×H=2.0×2.5×2.5×1=12.5kg（巖層厚度1m）。

（6）藥孔布置：采用矩形布孔。

3.1.2 裝藥、充填設計

采用連續裝藥結構。每孔中裝二/四發毫秒差導爆管雷管，并采用導爆索將各個藥卷聯接。水下爆破，工程巖層較薄，計劃堵塞0.5m 左右。采用碎石或粗砂進行堵塞。

3.2 爆破網路設計

爆破使用的起爆器材采用非電毫秒差導爆管雷管。起爆網路為非電導爆網路。

（1）網路聯結形式。起爆網路：采用非電毫秒差導爆雷管的孔間延時起爆網路。每孔裝入2/4 發毫秒差導爆管雷管，連接各炮孔導爆管至主導爆管，主導爆管根據長度需要串接若干導爆管雷管至起爆器。

（2）延期形式。采用孔間毫秒差導爆管雷管進行延期起爆，以降低每段齊爆的總體藥量，充分減少對周邊構筑物的震動影響。

（3）起爆方式。孔外接導爆管雷管聯接各個孔雷管的導爆管，最終采用非電起爆器引爆導爆管雷管來引爆整個網路。

（4）微差時間及雷管段的劃分。非電雷管選用多個段號。段發雷管的布置順序為從深水到淺水依次為低段到高段。起爆順序為從前排向后排逐排起爆。

3.3 爆破試驗

在完成爆破參數以及爆破網絡的設計后應進行現場爆破試驗，結合現場取得的爆破實際參數，進一步完善理論設計以及指導后續斷面的施工作業。

3.4 施工作業時間

為提高效率，保證安全，水下炸礁作業時間為7：00～18：00，起爆在能見度允許的情況下（能見度≥1.5km）進行。爆破時間要充分協調好海上過往船只，并在安全情況下盡快實施，爆后清渣采取不間斷作業。

（1）火工品臨時運輸船只。火工品采用臨時運輸船舶進行海上運輸，運輸船舶均符合海事部門的船檢要求，并配備火工品專用儲存裝置。

（2）火工品運輸碼頭。本工程火工品的臨時裝船碼頭設在現場西側的漁碼頭。

（3）火工品運輸要求。陸地運輸：從漳浦火工品專用倉庫出運，專車專人進行運輸；水上運輸路線：漁碼頭搬運上船→沿南護岸外側航行→施工船；水路運輸爆破器材：采用運輸船舶運送火工品，在運輸過程中炸藥和雷管分開運輸[5]。

4 結束語

本工程所處施工海域惡劣，有福建省十大危險海域的“美譽”。炸礁作業環境涉及構筑物多，通過對爆破技術參數以及爆破網絡的設計，可有效減少爆破振動對周邊構筑物的影響，通過技術手段的控制，在本質上確保水下爆破安全。在保證安全、爆破質量的前提下，又好又快地完成水下炸礁作業，為同類型的工程提供借鑒。