碼頭港池近距離炸礁施工控制

◎ 林弘　中交第三航務工程局有限公司廈門分公司

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碼頭港池近距離炸礁施工控制

◎ 林弘中交第三航務工程局有限公司廈門分公司

摘要：作為碼頭水工建設中除礁的重要施工方法，基槽炸礁技術越來越廣泛應用于我國港口工程，而近距離炸礁施工對炸礁工藝及安全控制的要求則更為嚴格。本文結(jié)合湄洲灣秀嶼港區(qū)莆頭作業(yè)區(qū)1#～2#泊位工程簡要介紹碼頭港池近距離水下鉆孔爆破的施工設計和控制。

關鍵詞：港池炸礁 藥量計算 安全控制

1.工程概況

本工程為莆田湄洲灣秀嶼港區(qū)莆頭作業(yè)區(qū)1#、2#泊位工程水下炸礁工程，工程地點位于福建省莆田市秀嶼區(qū)東莊鎮(zhèn)。施工范圍為2#泊位K+360～K+460港池炸礁（設計標高為-14.7m），炸礁范圍約為750m2，炸礁量約為1000m3。其南側(cè)距離LNG燃氣電廠的LNG油管最近距離約為523m，東側(cè)為已建2#泊位碼頭，最近距離為25m，其余方向面朝大海。

本工程前期碼頭建設過程中基槽及部分港池區(qū)域已進行過炸礁施工，目前施工部分屬于業(yè)主新增的變更項目，在原有的港池標高基礎上加深，該區(qū)域的地質(zhì)經(jīng)過勘探基本為中風化花崗巖，少數(shù)區(qū)域表層還有10～20cm殘余的強風化花崗巖。

2.工藝流程及測量控制

根據(jù)現(xiàn)場施工條件，考慮到對已建成的2#泊位碼頭的影響，施工方案選擇最西端作為本工程炸礁的試驗段，以驗證修訂炸礁設計方案的合理性，并予以修正和優(yōu)化。

2.1基槽炸礁的施工技術程序

結(jié)合施工工程的特征和設備的使用情況，水下鉆孔爆破是炸礁施工的最佳辦法，具體施工流程見圖（如圖1所示）。

2.2對施工測量進行管理

2.2.1開展平面控制工作

嚴格按照《水運工程測量規(guī)范》中的有關標準來對施工區(qū)的平面控制網(wǎng)點進行布局。平面控制點標志及埋設按業(yè)主的技術文件要求執(zhí)行。

施工船舶定位根據(jù)業(yè)主提供的平面控制點，選用最佳的定位控制點。挖泥船采用導標法及GPS進行定位，炸礁船采用RTK-DGPS進行精準定位，在岸上進行基準站控制點的設置，設置控制點的時候使用RTKDGPS進行施工，借助RTK-DGPS將炸礁船上的鉆機孔平面位置清晰的在電腦上顯示。在進行定位操作的時候，實際孔位和設計孔位之間的平面偏差一定要控制20cm左右。

圖1　試爆施工流程圖

2.2.2高程控制

采用秀域當?shù)乩碚撋疃然鶞拭妫ó數(shù)乩碚撟畹统泵妫?，根?jù)業(yè)主提供的水準點引至施工區(qū)，設立水尺和安裝潮位遙報儀，給清礁船提供實時潮位數(shù)據(jù)，以便進行深度控制。炸礁時，根據(jù)實時潮位數(shù)據(jù)對炸礁船上的RTK儀器進行水位校正，以便能夠正確控制鉆孔、下斗的深度。炸礁船進行施工時，直接能從電腦上觀測得到實際潮位。

3.鉆孔爆破施工設計

本工程炸礁采用水下鉆孔爆破法施工。

3.1選擇爆破器材

水下鉆孔經(jīng)常使用的炸藥有TNT炸藥、硝化甘油炸藥和乳化炸藥等。依據(jù)該工程的實際情況，在選擇炸藥的時候，一定要選擇價格合理、運輸安全系數(shù)高、爆能水平強以及具有較強防水性的炸藥，最符合這些條件的炸藥就是高能乳化炸藥，藥卷用塑料袋包裝， 藥卷直徑為φ100mm，每條藥卷長度50cm，重量約為3.4kg，炸藥的爆力為320ml，用8#銅殼電雷管作為擊發(fā)元件、非電導爆管為傳爆元件，非電雷管為起爆元件引爆藥包。

3.2爆破相關參數(shù)

孔距（a）：該工程用于施工的鉆爆施工船上總計安裝鉆機4臺，孔間距保持為2米。

孔徑（d）：鉆進時，使用的方法為沖擊回轉(zhuǎn)式，球齒鉆頭的外部直徑為11cm，所以孔徑的有效值為11cm。

排距（b）：依據(jù)爆破區(qū)域的巖石情況，將排距設置為1.8米。

超鉆深度（Δh）：依據(jù)爆破區(qū)域的巖層厚度和巖石性質(zhì)，將超鉆深度設置為1.5米。

藥柱直徑（D）：該工程使用的是塑料筒裝藥柱，將藥柱直徑設置為10cm。

在爆破施工中，如碰到個別孔深超過7m，則按7m為臺階高度分層爆破。3.3單孔藥量計算

表1　爆破振動安全允許標準

表2　有關的系數(shù)k和衰減指數(shù)α值

表3　水中沖擊波與水下人員的有效安全距離

超鉆深度Δh：結(jié)合工程的實際情況，以及保護碼頭等建筑物和地質(zhì)情況，控制超深量。

主炮孔裝藥量可按下式計算：

其中：Q1指的是主炮孔的容量，單位為千克（kg）；

q指的是炸藥單耗，該值為固定值，即q=1.2kg/m3；

a、b、h分別指的是孔距、排距和孔深，單位為米（m）。

經(jīng)計算，主炮孔的裝藥量為10.8～15.12KG。

3.4起爆網(wǎng)路聯(lián)接及起爆

起爆網(wǎng)路采用非電導爆網(wǎng)路。這一起爆網(wǎng)絡具有抗擾性強、安全性好、起爆可靠、起爆數(shù)量不受限制、使用方便簡單等特點。要想將爆破地震的危害控制在最小的范圍之內(nèi)，就要對起爆網(wǎng)路進行科學的設計，使用微差爆破的辦法來對地震的危害進行有效控制。使用微差爆破可以使降震率下降一半，要想使降震效果更加突出，就要增加微差段數(shù)，經(jīng)過大量的實踐證明，降震效果最突出的有效段間間隔時間在100ms以上。所以導爆管雷管的段別向廠家定制1～12段，以便于采取孔內(nèi)或孔外微差爆破。為確保微差時間的準確性，爆破前對導爆管雷管取樣進行測試。

4.對炸礁安全性進行有效管理

爆破安全是針對炸礁對四周環(huán)境的危害而開展的。該工程對爆破地震波給建筑物、碼頭以及水中沖擊波對人員、船只所造成的危害進行了認真的分析。依據(jù)《爆破安全制度（GB6722—2003）》爆破時，產(chǎn)生的地面質(zhì)點峰值振動速度為：

其中：Q指的是一次爆破使用的炸藥數(shù)量，單位為千克（kg）；

R指的是被保護物體到爆破點的有效距離，單位為米（m）；

V指的是在爆破的時候，所出現(xiàn)的地面質(zhì)點峰值振動速度，單位為cm/s；

α、k指的是與爆破點的地質(zhì)、地形有關的衰減指數(shù)和系數(shù)。

安全振動速度（cm/s）的有關數(shù)值詳見下表1所示。

4.1爆破對附近構造物安全的驗算

本次爆破施工區(qū)域的地質(zhì)為強風化及中風化花崗巖，屬于軟巖石至中等硬度巖石，根據(jù)表2所示并結(jié)合經(jīng)驗，取K=250，α=1.8。

由于此次炸礁區(qū)域離碼頭較近，為防止爆破對沉箱胸墻等構造物造成影響，需嚴格控制藥量，經(jīng)計算單響藥量為50.4kg時安全振動速度為8cm/s達到重力式碼頭上限，單響藥量為31.2kg時安全振動速度為6cm/s，爆破對附近結(jié)構物爆破震動速度均小于安全震動速度，滿足安全允許標準。

4.2驗算爆破水中沖擊波與人員安全的有效距離

依據(jù)有關規(guī)定，水下鉆孔爆破在30米以上水域進行的時候，具體的數(shù)值詳見下表3所示。

4.3爆破中出現(xiàn)的飛石

依據(jù)有關規(guī)定，當水的深度超過6米以上的時候，對于飛石的影響就不需要考慮了。本工程淺區(qū)爆破選擇在高平潮時進行，以防止飛石的影響。

5.結(jié)束語

炸礁對周邊建筑物影響因素較為復雜，包括巖層地質(zhì)板塊、巖層厚度、沖擊波傳播途徑、鉆孔深度、炸礁工藝及天氣等諸多因素。尤其是近距離炸礁施工，需要進行合理的施工設計，綜合考慮不利因素，通過藥量參數(shù)計算最大施工爆破藥量，并結(jié)合規(guī)范要求做好相關安全控制的驗算。

參考文獻：

［1］JTS 204-2008.水運工程爆破技術規(guī)范.

［2］GB 6722-2003.爆破安全規(guī)范.