港口圍堰防滲墻爆破拆除施工技術研究

李雨

摘 要：本文對漢班托塔港止水圍堰防滲墻拆除中遇到的問題，結合圍堰防滲墻的部分位置水深淺、側立面水下鉆淺水平淺眼困難等難點，調整為防滲墻爆破拆除辦法，并對有關水下爆破技術進行了量化分析。結果表明，對港口圍堰防滲墻采用爆破拆除方法可提高拆除效率，保證工期。

關鍵詞：圍堰;防滲墻;爆破拆除

中圖分類號：U655.52? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）02-0123-03

漢班托塔港設計選址于斯里蘭卡東南部沿海潟湖內，港口建設利用止水圍堰抽排水后形成旱地施工條件，止水圍堰的核心是防滲墻（見圖1）。圍堰防滲墻作為臨時性結構在主體工程結束后需拆除。

1工程概況

漢班托塔港南圍堰是在一期基坑開挖達到設計底標高-17.0m后回填土推填而成，整個南圍堰材料以土為主，間雜塊石，圍堰兩邊有護坡，其中海側-5m平臺為200～300kg塊石，海側-5m以下護坡為10～200kg塊石;北側坡底有1～100kg塊石平臺，圍堰設有0.6m寬防滲墻。南圍堰基底基本為微風化底。南圍堰開挖總量約109.5萬方，其中陸上開挖已完成10.6萬方，水下開挖總工程量約98.9萬方。

2 圍堰防滲墻技術參數

防滲墻設計厚度為0.6m的防滲墻，目前陸上開挖后可見部分大部分超過設計厚度，最厚位置達1.8m左右，不可見部分特別是強壓灌漿部分究竟多厚很難估計;根據實驗室的檢測結果，防滲墻強度約4MPa;抓斗船未開始開挖前的南圍堰陸上第二層開挖防滲墻平均約開挖至-1.5m，后期平均開挖至0m，整個南圍堰水下防滲墻開挖截面面積約13300平方米。

3 存在問題

主體工程完工后，在拆除防滲墻時發現開挖效率較低：防滲墻水下開挖前期，抓斗船“河海抓-6”用約3天時間，將約80米長防滲墻從-1.5m開挖至-6.0m，開挖面積約360平方米;每天平均開挖防滲墻截面面積約120平方米，按此效率計算，一艘抓斗船完成防滲墻開挖約耗時110天，采用抓斗船開挖方式已無法滿足工期要求，且用抓斗船開挖防滲墻對抓斗的損傷較大。后組織兩艘抓斗船同時開挖，歷時50天（從8月20日至10月8日），平均每天8406方，按系數0.72算，每天約6000方，整體效率偏低。南圍堰存在不同規格土石的夾層;開挖至含石率較低的夾層時，每天能完成11000船方（約8000斷面方）;開挖至含石率較高的夾層時，每天平均完成6500船方（約4680斷面方）。泥駁的出航傾倒受外海風浪一定的影響，必須爭取在非季風期完成開挖。

4 圍堰防滲墻拆除特點、難點及應對措施

4.1圍堰防滲墻拆除特點

根據工程現場踏勘情況，及挖泥船施工人員的介紹，現分析本項目的施工特點如下：

（1）防滲墻頂部大部分區域水深較淺，有一部分尚出露于水面，影響施工船舶的展布;

（2）防滲墻兩側護坡最深處已開挖至-13米，淺處開挖至-6米，受抓斗本身設備特點限制，防滲墻兩側立面可能表層尚附著松軟泥石，特別是施工底部應形成一自然塌落的坡面;

（3）根據已開挖的防滲墻斷面形狀，防滲墻兩側立面高低不平，平整度較差;

（4）為使防滲墻兩側表面盡量清理得干凈，抓斗船清挖防滲墻附近時需不斷調整斗形和斗位，導致清挖效率比正常護坡的開挖大大降低;

（5）根據抓斗船前期對少部分區域防滲墻的開挖反映，防滲墻質地較均勻，結構強度較高，不易粉碎;

（6）防滲墻兩端緊挨一區碼頭及護坡，拆除時需要保護其絕對安全。

4.2圍堰防滲墻拆除難點及措施分析

根據上述工程特點，結合多年水下炸礁施工經驗分析，分析本項目的難點及應對措施如下：

（1）對防滲墻直接進行水下鉆孔爆破是效率最高和效果最好的施工方法，但部分防滲墻出露于水面，導致現場“駁40”炸礁船無法直接對防滲墻進行鉆孔。針對這種情況先對現有已從兩側護坡中清理出的防滲墻進行預處理爆破。預處理爆破主要有以下兩種：①水下裸露爆破，就是將集中藥包直接置于防滲墻表面進行爆破的方法。②水下水平淺孔爆破，就是在防滲墻兩側立面鉆水平淺眼然后進行裝藥爆破的施工方法。

（2）部分防滲墻已出露在水中10余米，鑒于墻體可爆性一般，需要在側立面均勻進行水下鉆淺水平淺眼。潛水員對根部尚可進行鉆孔，但對懸在水中的墻體進行鉆孔，難度很大。針對這種情況采用水下裸露爆破為主，水下淺眼爆破為輔的辦法，具體按排如下：①近碼頭一側100米之外，以及近護坡一側50米之外的防滲墻中段部分頂部現已裸露在水中部分全部采用水下裸露爆破進行處理。下部則全部采用炸礁船進行鉆眼爆破，這樣可提高挖泥船的清挖效率，從而加快整個南圍堰的拆除清挖進度。②近保護物施工時，則采用分層鉆垂直孔爆破的辦法。先鉆垂直淺眼對防滲墻頂端部分進行爆破，滿足炸礁船的作業水深后，再采用炸礁船對墻體進行分層鉆眼爆破。同時緊鄰碼頭鉆幾排減震孔，以進一步降低爆破震動對碼頭安全的影響。③對于緊挨碼頭已鉆減震孔的防滲墻部分，則完全由抓斗船直接進行清挖。

5防滲墻水下爆破拆除總體思路

由于將防滲墻兩側泥石清挖干凈的施工效率很低，裸露爆破的效果難以控制，項目的防滲墻水下爆破拆除總體思路如下：

（1）以“駁-40”船進行水下鉆孔爆破為主，水下裸露爆破和淺眼爆破為輔，可加快整個工程的進度。

（2）前期主要采用水下裸露爆破作業形式，盡快在施工區域形成可滿足“駁-40”施工的水深。或者改裝“駁-40”其中幾臺鉆機的鉆井位置，這樣可不用處理防滲墻的頂部，直接對防滲墻進行鉆孔爆破。

（3）近碼頭施工時，必須根據爆破安全震動速度，采用“駁-40”對防滲墻進行淺眼分層爆破，既能提高效率又能保證碼頭安全。

6水下裸露爆破

6.1水下裸露爆破參數

根據《水運爆破工程規范》（JTS 204-2008）有關規定，現選取爆破參數如下：

水下裸露爆破單藥包用量可按下式計算，

Q=△Habq0

其中△H為炸層厚度，防滲墻厚度最小為0.6米，最大為1.8米，平均厚度為1.2米，考慮到兩側均有自由面，炸層厚度減半，可統一按0.6米考慮。

b為間距、排距，從便于清挖及墻體結構較均勻角度出發，結合經驗，間距、排距均選為3米。

q0為水下裸露爆破單位炸藥消耗量，可按表1選取：

考慮到防滲墻的單軸抗壓強度僅為4MPa，單耗先確定為5kg/m3，根據試爆破效果再對單耗進行修正，則單藥包重量為27公斤，為方便計算，試爆破單藥包藥量暫定為一箱藥，即24公斤。

6.2水下裸露爆破施工技術

根據有關規范要求及我司施工經驗，水下裸露爆破的施工要點如下：

（1）藥包必須嚴密緊貼墻面，最宜放置于凹處，潛水員應事先對防滲墻爆破段進行查看，選擇并標志合適的布藥點，對于安放在坡腳位置的藥包盡量提前將泥石清理干凈。

（2）壓載砂包、藥包及起爆藥均應提前單獨加工好，起爆藥只有在即將進行水下布藥時才好藥包裝配好，并由潛水員專人進行水下安放。進行水下安放藥包的潛水員應事先進行培訓。

（3）所有藥包均宜安裝在靠近二區一側，幾組相鄰藥包的引爆線在引出水面后統一綁扎在固定用的砂包上，以防止引爗線走位而帶動已安裝好的藥包。

（4）裸露藥包不宜采用微差爆破，采用齊發爆破為佳。

6.3爆破安全驗算

6.3.1爆破震動安全藥量

根據《爆破安全規程》爆破震動安全距離為：

式中Q——一次起爆炸藥量（kg），微差起爆時取最大一段的裝藥量;

R——爆破點與被保護建（構）筑物的距離（m）;

V——爆破地震安全速度，根據建設方要求，本工程中碼頭取V=1cm/s。

K、α——與爆破點地形、地質等條件有關的系數和衰減指數，結合本工程的地質情況，根據《水運工程爆破技術規范》的有關規定，對堅硬巖石取K=150，α=1.5。

6.3.2水中沖擊波安全距離的計算

根據《水運工程爆破技術規范》，在水深不大于30m的水域內進行水下爆破，水中沖擊波的安全允許距離，應遵守下列規定。

工程施工中，起爆前應將警戒范圍水域內游水的人員叫上岸，通知兩側沙灘的活動人群，同時應在沙灘顯眼處設置警示牌。對其它過往船舶，要注意加強了望工作，確保過往船舶和游水、潛水人員離開警戒范圍內以后再起爆。另外，爆破沖擊波對艦艇及其它重要船舶的安全距離按下式確定：

轉換成

P——船舶的允許超壓，MPa，對施工鐵船△P=0.6MPa，對客貨鐵船取△P=0.15MPa;

Q——一次起爆藥量（kg），微差起爆時取大一段的藥量;

R——爆破點與被保護船舶的距離（m）。

6.3.3飛石安全距離的計算

水深大于6m 無飛石，不會對地面或水面以上人員產生影響

7結論

由于防滲墻水下裸露爆破的案例極少，因此需要先進行試爆破以總結經驗，試爆破需要注意以下幾點：

（1）爆破點位于防滲墻中段出露水面區域。

（2）爆破藥包總數不超過5個。

（3）爆破后應由潛水員及抓斗船及時驗證爆破效果情況，以調整下一步爆破的有關參數及爆破方案的總體調整。

參考文獻：

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