淺談錘擊法、水下鉆孔爆破法在清礁工程中的應(yīng)用

閆慶新

摘 要：水下礁石清除有多種方法，本文主要介紹錘擊法、水下鉆孔爆破法，通過多方面比較兩種方法，以期為廣大同仁選擇水下礁石清除方法提供參考。

關(guān)鍵詞：礁石清除 錘擊法 水下爆破法 方法探討

航道整治或港池疏浚工程中，經(jīng)常要對水下礁石進(jìn)行清除?，F(xiàn)階段，最常用的方法是水下爆破清礁，其中水下鉆孔爆破法是應(yīng)用范圍最廣的一種形式。面對某些不適宜采用爆破法清礁的工程，我們采用靜態(tài)處理或機械處理，其中錘擊法在近年的工程實踐中逐漸推廣采用。

1.方法簡介

1.1錘擊法

錘擊法清除水下礁石，首先使用抓斗船清除礁石表面的淤泥、粘土等覆蓋層，再用吊機設(shè)備將夯錘提高至一定高度，讓夯錘作自由落體運動，利用其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，夯擊礁石，使其破碎或松動，最后用清渣船機進(jìn)行清挖。夯錘常見的形狀有帶齒或楔狀，一般選取重量為10～25t、長3～4m、直徑0.6～1.0m的鑄鐵塊，將其底部加工成楔狀。

1.2水下鉆孔爆破法

爆破法清除水下礁石，利用炸藥爆炸后瞬間釋放出的巨大能量，使巖體產(chǎn)生不同程度的變形和破壞，然后再用清渣船機進(jìn)行清挖。爆破方法有水下裸露爆破、鉆孔爆破和硐室爆破三種。近年來，隨著水下鉆孔設(shè)備、防水炸藥、防水雷管以及施工工藝的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，水下鉆孔爆破技術(shù)得到長足發(fā)展，水下鉆孔爆破逐漸成為水下爆破的主要施工方法，常用于挖深、拓寬航道和港池，清除礙航礁石，開挖碼頭、船閘、船塢等水工建筑物的基坑。

2.錘擊法與水下鉆孔爆破清礁比較

2.1礁石性質(zhì)

錘擊法適合礁石強度低（根據(jù)相關(guān)的工程實踐經(jīng)驗，礁石單軸抗強度不大于35Mpa）、厚度小，水深一般在5到9米范圍內(nèi)的水下礁石清除工程。水下鉆孔爆破法，適用于工程量較大，需炸水下厚度較深的整塊或大塊板礁工程。

2.2施工安排

水下鉆孔爆破清礁屬于高危作業(yè)，施工前必須向當(dāng)?shù)毓膊块T申請辦理《水下爆破炸礁施工作業(yè)許可證》并取得批準(zhǔn)，嚴(yán)格的審批過程往往超過預(yù)計時間，可能直接影響工程施工進(jìn)度及安排。而錘擊法清除水下礁石審批程序相對簡單，便于協(xié)調(diào)生產(chǎn)安排，加快整個工程進(jìn)度。

2.3施工設(shè)備

錘擊法清除礁石所使用的鑿巖船只需將抓斗船的抓斗換成重錘即可，改裝方便、易行，且完全不會對抓斗船本身功能造成損害。而水下鉆孔爆破炸礁則需專業(yè)設(shè)計的炸礁船，施工船舶無法通用，同時需要爆區(qū)水流、地形條件適宜工作船定位或能搭建工作臺（岸邊礁石和部分露出水面的水中礁石）的工點。

2.4施工效率

1艘千噸級鑿巖船的鑿巖工效約為110m3/艘班，1艘千噸級炸礁船的炸礁工效約為600m3/艘班，水下鉆孔爆破清礁快捷高效，而錘擊法施工效率較低，施工周期長。

2.5安全生產(chǎn)

水下鉆孔爆破清除水下礁石，需要用到雷管、炸藥等具有較強危險性的物品。同時，在爆破施工過程中，爆破材料儲運、檢測、加工和盲炮處理這幾個薄弱環(huán)節(jié)也極易發(fā)生安全事故，需要特別注意。錘擊法則無此擔(dān)憂。

2.6施工震動

水下鉆孔爆破不僅會產(chǎn)生爆破振動、沖擊振動和觸地振動，還會產(chǎn)生水擊波、爆破涌浪等危險源，對施工人員、施工船舶、海中生物以及陸上臨近的建筑物和居民造成較大的安全威脅，特別是臨近已建成碼頭結(jié)構(gòu)清礁時，容易造成碼頭前沿基床或者樁基破壞；臨近堤防、橋梁等時，也會危及其結(jié)構(gòu)安全。因此施工過程中應(yīng)對附近保護(hù)對象進(jìn)行監(jiān)測，劃定危險區(qū)域，嚴(yán)格控制一次起爆炸藥量，必要時還要對重要建筑物采取氣泡帷幕等防護(hù)措施。錘擊法產(chǎn)生的震動、水擊波、涌浪均較小，有利于附近建筑物的安全，對周邊居民日常生活的影響也較小。

2.7通航影響

采用爆破清礁，施工單位必須與各方協(xié)調(diào)，爆破施工的時間受到極大限制。同時爆破施工一般需在起爆前一個小時進(jìn)行封航警戒，爆破后檢查確定安全時才能恢復(fù)通航，這對于往來船只的影響較大。采用錘擊法，施工船舶不需要進(jìn)行封航警戒，可根據(jù)施工水域交通情況及時拋錨、取錨，靈活避讓生產(chǎn)船舶，有效解決生產(chǎn)和施工之間的矛盾。

2.8施工輔助費用

爆破清礁，需要進(jìn)行封航警戒，協(xié)調(diào)生產(chǎn)與施工的關(guān)系，考慮諸多因素，施工時間受到極大限制，很容易造成施工時間延長，直接造成安全措施費的上漲。而錘擊法不需要進(jìn)行封航警戒，避免了安全措施費的增長，具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.9環(huán)境影響

水下鉆孔爆破清礁，炸藥爆炸產(chǎn)生的有害物質(zhì)，造容易成附近水域水體污染，對附近水域的魚類和其他浮游生物產(chǎn)生傷害，破壞周邊生態(tài)環(huán)境。因此，對安全環(huán)保有特別要求的水下礁石清除工程不能采取該方法。錘擊法對水中生物的不利影響較小。

3.工程實例

3.1工程概述

西江（界首至肇慶）航道擴能升級工程全長171k m，其中界首至封開江口段航道12 k m，通航設(shè)計尺度為4.1m×90m×670m；封開江口至肇慶大橋（原肇慶二橋）航道159 km，通航設(shè)計尺度為4.5m×135m×670m。主要工程內(nèi)容有筑壩、疏浚、清礁、護(hù)岸、橋梁防撞處理及航標(biāo)工程。清礁工程中礁石分布河段可劃分為界首灘段、三灘段和都城至肇慶段三段。

3.2施工方法選擇

界首至江口段礁石主要為中風(fēng)化砂礫巖、強風(fēng)化粉砂巖、強風(fēng)化砂礫巖，主要采用水下爆破清礁，涉及堤防安全的的礁石采用鑿巖錘鑿巖清礁；對于清礁厚度不大、礁石面較緩的礁石可采用水下爆破清礁也可采用鑿巖錘鑿巖清礁。

三灘段礁石主要為強風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化砂礫巖、強風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖。三灘河段基本為漁業(yè)保護(hù)區(qū)。漁業(yè)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)或涉及堤防安全的礁石一般不允許采用水下爆破清礁（得到相關(guān)主管部門批準(zhǔn)使用炸藥清礁除外），而采用鑿巖錘鑿巖清礁；漁業(yè)保護(hù)區(qū)范圍以外礁石可以采用鑿巖錘鑿巖清礁，也可以采用水下爆破清礁?？紤]到封開西江大橋附近有礁石需要清除，且清礁區(qū)域離大橋橋墩非常近，為盡量減少清礁施工震動對大橋影響，確保清礁施工過程橋梁的安全，本次清礁工程在受影響的封開西江大橋附近避免采取爆破方式，采取錘擊先把礁石擊碎，再用鏟斗將礁石鏟平的施工方式。

都城至肇慶段主要為強風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化砂礫巖。同時，羅旁河段基本為漁業(yè)保護(hù)區(qū)。施工方法參照三灘段礁石清除方法。

對于微風(fēng)化基巖，先采用鉆機進(jìn)行鉆孔，鉆孔底標(biāo)高鉆至清礁超深底標(biāo)高；然后再用錘擊法鑿巖，其中重錘重量應(yīng)大于等于13噸；最后采用4m3抓斗船開挖，并通過500m3開底泥駁運至棄渣區(qū)中拋卸。

采用水下爆破清礁時，為使礁石的破碎程度較均勻，應(yīng)根據(jù)巖體的自由面類型及其面積、形狀，選取合適的鉆孔布置型式。施工必須嚴(yán)格執(zhí)行《水運工程爆破技術(shù)規(guī)范》（JTS204-2008）和《水運施工安全防護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTS205-2008）的有關(guān)規(guī)定，根據(jù)建筑物類型、施工工況條件、距離等計算水下鉆孔爆破安全用藥量，在確保建筑物和岸坡等安全的前提下進(jìn)行施工。

3.3施工效果

就施工現(xiàn)場實際情況看，錘擊法和水下鉆孔爆破清礁在礁石的清除上都發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，目前西江清礁工程已完成交工驗收，工程質(zhì)量符合《水運工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）要求，工程質(zhì)量合格，滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

4.結(jié)論

經(jīng)上述討論分析可知，錘擊法在施工組織和協(xié)調(diào)上更方便，對于通航和環(huán)境的影響也比較小，水下鉆孔爆破法施工效率高，對于礁石巖性、施工水深并無特別要求，適用性更廣泛，錘擊法和水下鉆孔爆破清礁各有所長，具體選擇何種清礁方法，需根據(jù)清礁工程地理位置、礁石巖性、周邊建筑等限制條件衡量選擇，不僅要實現(xiàn)工程目的，還要兼顧環(huán)保、通航等多方面需求。

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