港口以及航道疏浚工程中的水下炸礁浅点控制技术

曾绍敏

(中交二航局第三工程有限公司，江苏 镇江 212021)

0 前 言

现阶段，水下炸礁技术已经成为航道疏浚等领域的重要技术形式，但施工作业后易出现浅点，通过何种方式有效避免该浅点尤为关键，也是施工单位重点关注的问题[1]。通常，工程中以二次炸礁的方式处理浅点，此举应用效果较好，但存在成本增加、工期延长等问题，且在清理不全面的情况下，不利于港区船舶航行安全。

1 工程概况

工程建设地点位于广西壮族自治区梧州市，本次整治建设范围为以西江三桥中轴线上、下游各200 m。西江三桥位于浔江龙圩水道河段，跨越浔江，上游距离长洲水利枢纽大坝轴线4.52 km，距长洲船闸下游引航道出口2.36 km，下游距离梧州西江大桥2.64 km。水下炸礁约12.92万m3，控制爆破约11.75万m3。水下爆破环节选用具有较好防水效果的乳化炸药，经塑料袋包裹后形成Φ100 mm、长400 mm的药卷，重量3.5 kg。击发单元选用8#防水金属壳工业电雷管，以非电导爆管作为传爆元件，并通过非电毫秒延期雷管顺利起爆。

2 影响水下炸礁浅点施工的因素

2.1 水下地形地质条件影响

不同于常规施工环境的是，水下地形地质较为复杂，岩石性能成为引发炸礁浅点的主要原因，具体体现在物理力学性能、内部构成以及岩石风化程度等多个方面，若岩石内部软硬分布不均且节理发育明显时，经爆破处理后极容易出现浅点。于本工程炸礁区，含有大量中风化板岩等多种类型的硬质岩石，经爆破施工后极容易出现浅点。

2.2 爆破参数炸药性能影响

爆破参数若与实际施工状况不符，除了产生大量浅点外，还会加大挖礁难度。在工程中，重点考虑水的影响，以水下钻孔精度要求为准，必要时适当加大孔深与分布密度。炸药性能取决于各组分的用量情况以及抗水抗压效果，就水下爆破而言，必须选择性能良好的炸药，此举是控制浅点的必要途径。

2.3 施工工艺影响

水下炸礁施工环境复杂，若装药位置不够合理或是防水措施未到位，均难以确保炸礁效果，同时也容易产生大量浅点。

2.4 水下钻孔爆破出现盲炮

水下钻孔爆破的难度较大，质量控制并非易事，在水文、技术等多方面因素共同作用下，极容易出现盲炮[2]。多孔爆破过程中出现盲炮，意味着炮孔间距随之加大，对爆破效果带来不良影响；产生的爆破石块过大，将无法有效处理残碴，也容易产生浅点。

3 水下炸礁浅点控制技术要点

3.1 药包加工及装药

在指定的房间内(必须铺设模板)完成药包加工作业，要求各药包长度均在2 m内，基于所用材料的不同选择最为合适的加工方法。具体加工流程为：使用3条竹片，通过品字形的连接方式将药柱夹紧，为此增设2个导爆雷管，在上述基础上通过胶带与吊炮绳连接起来。在设置导爆雷管时，具体的段别需要交由技术人员确定，综合考虑自由面、施工作业环境等因素，段别布置的基本原则为：尽可能减小爆破振动，从而确保爆破效果[3]。

装药过程中，药包进入套管的过程中应遵循缓慢、匀速的原则，且要拉住吊炮绳，在竹竿的辅助下将药包有效置入孔内，通过对竹竿长度的分析确定装药情况，无误后使用粗砂填孔，避免药包浮出炮孔。

3.2 钻孔就位

本工程钻孔环节以钻机船为基础平台，使用到100型中风压钻机，各船舶均适配6台，在边锚与主锚的共同作用下，控制船舶的移动(船尾主锚主要发挥出备用的作用，在库区与回流区的使用频率较高)。不同区域钢丝缆长度存在区别，前后主锚约400 m，左右边锚约200 m。

水下钻孔过程中，以电子图上设计的钻孔为基准，合理调度钻机船，引导其驶向指定的设计孔位处。钻进施工且到达指定深度后，压紧套管并将内部石碴清理干净，随后方可提钻，在套管的引导下将炸药柱平缓地置入孔内，为确保装药密实性，需使用撑炮竹篙进一步处理，使其进入孔底。

3.3 网路连接

确定合适的网路连接方式是确保顺利起爆的关键，若各孔(排)之间的导爆管长度无法与后续孔合并时，此时需采取并联连接的方法，技术人员将其他导爆管尾端合起，随后在导爆管雷管周边设置导爆管(遵循的是均匀分布的基本原则)，并有效包扎，通过防水胶布提升紧密性，要求包扎层数至少达到6层。

3.4 起 爆

技术人员全面检查整个网络，在不出现漏接或错接现象后，便进入到起爆环节。为确保整个爆破过程足够安全，需遵循如下流程：发出预告信号，通过多次短哨声告知施工区域内的所有人员，做好警戒工作，将无关船舶与人员转移到安全区内。发出起爆信号，此时需持续响起三次长哨声，且在现场安全工作完全到位后方可起爆。解除警戒信号，完成爆破施工后交由专员检查，在现场不存在安全隐患后方可解除，即响一次长哨声，钻机船随即关闭警戒笛。

3.5 水下裸露爆破施工方法

经爆破施工后若产生浅点，将采用裸露爆破的方式加以处理，是一种具有可行性的辅助性爆破方法。若炸层厚度<0.7 m，直径>2.5 m，此施工情况下以水下裸露爆破为宜，否则需采取钻机船钻孔爆破的方式。关于单药包用药量的计算方法，如下所示：

Q=△H×a×b×q0

式中，Q为单药包用药量，kg；△H为炸层厚度，m；a为药包间距，m；b为药包排距，m；q0为单位炸药消耗量，kg/m3。

综合考虑石头形状以及浅点发生位置，合理加工药包后，将其安装在对应的石头上，使用预先准备好的砂袋(需使用细砂)压于药包之上，连接网路并采取安全警戒措施，在现场无误后方可起爆。结束爆破后清理杂物，技术人员检验爆破效果。

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

为最大程度上控制爆破振动，工程中针对主爆孔至保护物这一区间采取了减振措施，布置主炮孔后，在沿线分别设置减振孔、预裂孔。施工中，减振孔共布置2排，预裂孔1排。注重爆破顺序，预裂孔需优先于主爆孔，具体有：顺利起爆预裂孔后，便进入到主炮孔爆破环节，由于在预裂孔爆破的作用下，会在主炮孔与保护物之间产生一条隔离带，同时减振孔具有优良的减振效果，因此，可以确保建筑物的稳定性，不会对其造成影响。钻孔施工中，遵循减振孔→预裂孔→主炮孔的流程，具体布置情况如图1所示。

图1 水下控制爆破布孔形式

3.6.2 爆破参数

以陆上预裂爆破参数为基本参考，在水下预裂爆破施工环境中，设置有1排预裂孔，各孔间距均保持为1.25 m，控制好径向不耦合系数，以2～3为宜。不同深度装药量存在差别，底部加强，逐步向上所用药量随之减少，划分三大装药段的长度，加强段、中部段与顶部段三者的长度分别为装药段总长的0.2倍、0.5倍与0.3倍。控制好起爆顺序，预裂孔需优先于主爆孔，具体超前时间为100 ms。确定合适的线装药密度初值，具体计算方法有：

q′=0.127σ压0.5а0.84(d/2)0.24

式中，q′为线装药密度，kg/m3；σ压为岩石极限抗压强度，MPa；а为炮孔间距，m；d为炮孔直径，m。

通过松动爆破装药量的计算，确定合适的主炮孔用量

Q松=0.5×q×W3

式中，Q松为松动爆破装药量，kg；q为炸药消耗量，kg/m3；W为最小抵抗线，m。为确保爆破质量，需在爆区周边试爆，以所得结果为准合理调整爆区药量等参数，在试爆过程中需使用测振仪持续监测，掌握精确的爆破振动速度。关于本工程各爆孔的装药结构，具体如图2～3所示。

图2 主炮孔结构分布图

图3 预裂孔结构分布图

4 结束语

水下炸礁是整个港航疏浚工程的难点，其对于爆破技术提出较高要求，稍有不当将出现炸礁浅点。对此，工程技术人员需要立足于现场地质情况，为之创建合适的施工方案，确定好爆破参数，选择性能较好的炸药等，顺利完成整个爆破施工作业，有效控制水下炸礁浅点，确保炸礁质量，给港口与港航疏浚工程创设良好的施工环境。

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