提高水下鉆孔爆破施工船舶定位精度探討

劉天云

摘 要：本文針對鉆爆船定位精度不準(zhǔn)的問題，以洪廟角、樊廠灣2處凸嘴炸除工程為背景，探討了提高定位精度的技術(shù)流程和方法，包括現(xiàn)狀調(diào)查、原因分析和確認(rèn)、對策制定與實(shí)施等，結(jié)果表明鉆爆船的定位精度得到了顯著提高，提高了功效，節(jié)約了成本，增加了效益。

關(guān)鍵詞：鉆孔爆破船 定位精度 對策 效果

中圖分類號(hào)：U61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）03（c）-0084-03

1 研究背景

1.1 定位不精確對質(zhì)量的影響

（1）位置不準(zhǔn)確重復(fù)施工。

由于位置不準(zhǔn)確造成排拒寬窄不一，如果排距過大爆破效果不好。不能順利地把巖石炸碎后期清渣船無法清渣，造成淺點(diǎn)。只有在后續(xù)施工中鉆探船重新定位施工。如果排距過小，雖然爆破效果很好，但是沒有充分發(fā)揮炸藥的影響距離。造成浪費(fèi)炸藥增加施工成本。

（2）位置不準(zhǔn)確對邊坡控制的影響。

鉆爆船定位不精確對邊坡控制影響很大。尤其是臨近建筑物的影響。臨近建筑物對爆破距離要求嚴(yán)格時(shí)，如果鉆爆船沒有精確定位達(dá)不到臨近建筑要求的安全距離而爆破時(shí)對臨近建筑物造成安全隱患。對靠近岸邊尤其是陡岸的邊坡控制尤為重要。鉆爆船定位不精確達(dá)不到控制的邊線，清渣船無法完全清除邊線達(dá)從而不到設(shè)計(jì)要求，如果鉆爆船再定位進(jìn)行炸除由于炸藥的影響形成不穩(wěn)定邊坡。會(huì)造成工程不合格。

（3）位置不準(zhǔn)對炸礁深度的影響。

航道工程邊坡有時(shí)是按照階梯設(shè)計(jì)，在施工中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工，如果定位不精確就會(huì)多打或少打。都是對質(zhì)量不合格的形成原因。

（4）位置不準(zhǔn)對清點(diǎn)（定點(diǎn)炸礁）影響。

清渣船在清點(diǎn)過程中有時(shí)無法清除需要再次爆破才能清除。如果鉆爆船定位不精確就無法定點(diǎn)清除淺點(diǎn)。往往會(huì)形成清渣船無法定點(diǎn)清除淺點(diǎn)，而炸礁船無法定點(diǎn)炸除淺點(diǎn)的重復(fù)施工現(xiàn)象。造成工期推遲，成本增加。

1.2 定位不精確形成的原因

（1）鉆爆船是采用鋼纜或錨鏈定位是柔性固定不是剛性固定。是形成定位不精確的一個(gè)原因。鉆爆船在施工中是漂浮狀態(tài)受風(fēng)、浪、流的影響很大。鉆爆船在施工過程中外力會(huì)導(dǎo)致船位發(fā)生變化，相應(yīng)的鉆機(jī)鉆桿對河床底部發(fā)生位移。過往船舶行成的波浪也會(huì)對鉆爆船的船位形成影響。

（2）河床地質(zhì)條件對鉆爆船精確定位的影響。

河床地質(zhì)大概可以分為泥質(zhì)河床卵石河床沙質(zhì)河床以及石質(zhì)河床。不同的河對床地質(zhì)對錨的抓地能力影響不同，泥質(zhì)河床對錨的抓地影響力最大可以達(dá)到4G（錨）重，卵石和沙質(zhì)河床對錨的影響力只有1～2G（錨）重，石質(zhì)河床不適用拋錨。但炸礁施工地多處于石質(zhì)河床，很多時(shí)候都是靠錨和錨鏈自身重量來達(dá)到穩(wěn)住船位的效果，如果外力作用超出了錨和錨鏈的自身重量就會(huì)造成錨移位從而造成船位變化。

（3）船上鉆機(jī)定位誤差也是形成定位不精確的原因之一。

如圖1所示，鉆桿不是垂直的而是有一定的傾斜角，隨著鉆桿的入水加深鉆桿到達(dá)河床的預(yù)定位置偏差就會(huì)越來越大，從而影響實(shí)際施工的精度。

2 工程概況

明月峽位于長江上游航道626.1km處，兩岸巖石突嘴交錯(cuò)，河床呈寬窄相間的藕節(jié)狀，航道彎曲狹窄，沱區(qū)江面最寬處河寬達(dá)1700m，突嘴最窄處僅250m。在本峽谷中段，左岸為洪廟角石嘴伸出岸邊長130m左右，與右岸雞公嘴凸嘴斜向相對。在下段左岸樊廠灣石嘴伸出岸邊80m，與右岸伸出岸邊的黑石背凸嘴正對。設(shè)計(jì)要求為炸除洪廟角、樊廠灣2處凸嘴，炸礁基線均平行于航槽線布置，洪廟角炸礁基線長85m，樊廠灣炸礁基線長105m，將炸礁基線向河心側(cè)的礁石炸低至設(shè)計(jì)底高程。設(shè)計(jì)炸礁水深為3.7m，設(shè)計(jì)底高程為152.14m，炸礁邊坡為1∶0.5。在施工前期為了修建外環(huán)鐵路長江大橋洪廟角變更設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)底高程變更為為149.64m。根據(jù)三峽水庫壩前水位運(yùn)行調(diào)度計(jì)劃，三峽水庫蓄水后，一年中約有半年時(shí)間處于175m.施工期正處于蓄水期。平均施工水深在20m左右施工船舶精確定位對提高功效、保證質(zhì)量、節(jié)約成本，對后續(xù)施工提供更多的保證工期。

3 現(xiàn)狀調(diào)查與工程目標(biāo)確定

3.1 現(xiàn)狀調(diào)查

從三峽大壩開始蓄水后長江上游的冬天水勢就發(fā)生了變化。以前的長江冬天是水位最低，是航道施工的最佳時(shí)期。自從三峽蓄水后的長江上游到了冬季水位大都處于175m左右。很多汛期礙航的礁石在175m水位時(shí)都是在水下20～30m從而增加了施工難度。水位變化后在航道工程中統(tǒng)計(jì)出來的數(shù)據(jù)得到反復(fù)補(bǔ)鉆和反復(fù)清點(diǎn)的次數(shù)增加了。這其中有由于水位變深，水的壓力和壓強(qiáng)增大從而消耗了炸藥一部分能量影響了炸藥對石頭做功降低了炸藥的功效。由于炸藥功效降低克服方法是加強(qiáng)炸藥的質(zhì)量管理，增加炸藥的消耗從而克服水位變深對施工質(zhì)量的影響。

水位變深后船位不精確對工程質(zhì)量的影響是造成反復(fù)爆破和反復(fù)清點(diǎn)的主要原因。

3.2 設(shè)定目標(biāo)

本次工程的目標(biāo)為精確定位。克服風(fēng)、浪、流對船舶定位的影響。提高功效降低反復(fù)爆破和反復(fù)清點(diǎn)的次數(shù)。提高工程質(zhì)量，降低工程成本，加快施工進(jìn)度合理縮短工期。具體目標(biāo)值與現(xiàn)狀之間的差異如表1所示。

4 原因分析與確認(rèn)

4.1 基于魚刺圖的原因分析

基于魚刺圖對深水不能精確定位原因進(jìn)行分析，如圖2所示。

4.2 基于現(xiàn)場驗(yàn)證的原因確認(rèn)

根據(jù)問題關(guān)聯(lián)圖，通過調(diào)查分析、現(xiàn)場驗(yàn)證、現(xiàn)場測試測量的方法對以上末端因素進(jìn)行了要因確認(rèn)。

通過表2分析：作業(yè)人員技術(shù)不足，風(fēng)浪流的影響，河床地質(zhì)的影響，關(guān)鍵定位技術(shù)不足是造成定位不精確的主要因素。

5 對策制定與實(shí)施

5.1 對策制定

針對確認(rèn)的主要原因，根據(jù)5W1H的原則，小組對每一主要原因制定了相應(yīng)的對策（表3）。

5.2 對策實(shí)施

5.2.1 針對“作業(yè)人員技術(shù)不足”

對鉆爆船所有管理人員及作業(yè)人員再次進(jìn)行技術(shù)交底和技能培訓(xùn)，明確作業(yè)要求、操作要點(diǎn)、定位控制要點(diǎn)等，安排各部門負(fù)責(zé)人現(xiàn)場培訓(xùn)、示范操作。對培訓(xùn)后進(jìn)行現(xiàn)場考核。合格后上崗，不合格再培訓(xùn)直到合格為止。實(shí)施效果表明，經(jīng)過項(xiàng)目部多次技術(shù)交底和技能培訓(xùn)，有效提高了各工序人員的質(zhì)量意識(shí)和作業(yè)水平，操作合格率100﹪，確保了各工序施工質(zhì)量。杜絕了做事馬虎不認(rèn)真的操作不當(dāng)。

5.2.2 針對“風(fēng)、浪、流影響”

采取以下方法：（1）在岸上以地牛代替錨的做法。（2）在河中一側(cè)無法用地牛代替錨的情況下用大錨替代小錨超規(guī)格配備。（3）在錨和鋼纜的中間加錨鏈，增加繞度用來克服不利自然因素的沖擊力。實(shí)施效果：經(jīng)過多次風(fēng)浪流的外力作用克服了鉆爆船定位不精的情況。

5.2.3 針對“河床地質(zhì)不良對鉆爆船定位的影響”

拋錨最好的河床是泥質(zhì)河床，但是鉆爆船施工的位置大都不是泥質(zhì)河床，以石質(zhì)河床為多，石質(zhì)河床是禁止拋錨的。但是為了工程需要有時(shí)任需要拋錨。石質(zhì)河床拋錨有兩種情況：（1）拋下去錨抓不住即沒有抓力。（2）拋下去后抓在石縫里無法起錨，造成浪費(fèi)增加成本。

針對以上河床地質(zhì)不良的因素對鉆爆船的影響采取以下方法：（1）加強(qiáng)地質(zhì)踏勘，仔細(xì)研究地質(zhì)報(bào)告，注意資料收集整理，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境制定有效的施工方案。（2）岸上用地牛代替拋錨。（3）岸上打樁代替地牛（岸上無法挖地牛的情況）。（4）河中間拋錨效果不好時(shí)用過江纜代替拋錨（中間用錨鏈以增加過江纜的重量，形成繞度以防止過往船舶發(fā)生鋼纜兜船的安全事故）。實(shí)施效果：經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)際施工的檢測效果明顯既能保證鉆爆船的精確定位又能保證過往船舶的安全。

5.2.4 針對“關(guān)鍵定位技術(shù)不足”這個(gè)原因

關(guān)鍵定位技術(shù)不足往往是對地質(zhì)情況熟悉程度不夠，工況環(huán)境沒有很好地掌握，施工區(qū)的周邊環(huán)境了解不夠，定位儀器不準(zhǔn)。以上原因造成鉆爆船不能定好位，或者定位后不精確不能施工。針對以上關(guān)鍵定位技術(shù)不足的情況采取以下措施：（1）加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)實(shí)行現(xiàn)場教學(xué)。（2）在定位過程中運(yùn)用GPS精確制導(dǎo)。（3）下鉆桿用豎直儀校核鉆桿的豎直情況，尤其是深水如果不豎直相對河床偏差很大。實(shí)施效果：運(yùn)用以上方法達(dá)到了精確定位。

6 效果與經(jīng)濟(jì)效益

6.1 效果檢查

經(jīng)過在明月峽工地的實(shí)際情況檢查如表4所示。

從表4看出爆破次數(shù)和清點(diǎn)次數(shù)明顯減少。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

爆破次數(shù)和清點(diǎn)次數(shù)減少使得工期提前；節(jié)約成本；創(chuàng)造了效益。

7 結(jié)論與展望

通過本次活動(dòng)，顯著提高了鉆爆船的定位精度，提高了功效，節(jié)約了成本，增加了效益。下一步在其他工地和鉆爆船上全面推廣并不斷完善，最后形成一個(gè)完善的施工工藝。通過一個(gè)問題的發(fā)現(xiàn)、分析、研究、采取措施、實(shí)施監(jiān)測及跟蹤，得到了很大的經(jīng)濟(jì)效益和時(shí)間效益。下一步在施工中要開展QC小組活動(dòng)，積極主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)問題，解決問題，并對解決方法進(jìn)行完善，創(chuàng)造更多的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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