廈門港石碼3000噸級航道工程炸礁工程的實施和探討

王大偉 陳煥

摘 要：為改善水流流態(tài)，挖深、拓寬河流航道，炸礁工程在實際的航道規(guī)劃工作中越來越普遍。通過結(jié)合廈門港石碼3000噸級航道工程炸礁工程的炸礁情況，表述了在河口區(qū)航道進行炸礁的設(shè)計與施工方法，計算確定相關(guān)爆破參數(shù)，包括炮孔定位、孔網(wǎng)參數(shù)、炸藥單耗、炮孔裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)及延時起爆網(wǎng)絡(luò)等的選擇與確定。在此基礎(chǔ)上，闡述了鉆孔爆破需注意的問題以及采取的相關(guān)質(zhì)量、安全保證措施，以供此類工程借鑒。

關(guān)鍵詞：炸礁工程;航道規(guī)劃;環(huán)境保護

中圖分類號：U61? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）01-0082-04

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，改善水流流態(tài)，挖深、拓寬河流航道，為船舶的運行提供便利成為相關(guān)工作人員新的工作重點，炸礁技術(shù)應(yīng)運而生。但是，水下炸礁后會產(chǎn)生淺點，如何減少、降低以及清除用水下炸礁技術(shù)后產(chǎn)生的淺點[1]就需要對相關(guān)爆破參數(shù)，包括炮孔定位、孔網(wǎng)參數(shù)、炸藥單耗、炮孔裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)及延時起爆網(wǎng)絡(luò)等，進行選擇與確定。通過對炸礁工程[2]的每一個環(huán)節(jié)進行監(jiān)管和采取相關(guān)質(zhì)量、安全保證措施，以保證水下爆破施工安全和港、河區(qū)船舶航行安全[3]。

1工程概述

本工程名為廈門港石碼3000噸級航道工程，建設(shè)地點是從田乾（規(guī)劃招銀航道末端）至海門島西端（SM3點）航段，乘潮雙向通航3000噸級雜貨船、兼顧5000噸級空載船舶單向通航。根據(jù)廈門地質(zhì)工程勘察院2011年3月鉆探資料顯示，石碼航道上有1處礙航礁石，位于大涂洲南側(cè)的航道邊線附近，命名為“1#礁石”，根據(jù)初步設(shè)計審查會與與會專家及代表的意見，礁石一次性清除至石碼航道遠期通航規(guī)模的要求，設(shè)計底標(biāo)高-7.6m，計算超深0.5m，工程量約493m3。

據(jù)廈門地址工程勘察院2011年3月鉆探資料及2011年2～3月1：500水深測量圖計算1#礁石工程量為493m3，計算清渣區(qū)石渣、砂土總工程量為9495m3，其中清石渣工程量為493m3，清砂土工程量為9003m3。具體詳細工程量見表1表2：

2主要施工方法及工作準(zhǔn)備

2.1? 施工準(zhǔn)備

2.1.1施工總體布置原則

施工總體布置：采用漂浮式鉆爆船[4]，一次鉆爆至設(shè)計孔底標(biāo)高（設(shè)計底標(biāo)高-7.6m，超深控制在1.4～2.0m）。

（1）施工順序：由于礁石無覆蓋層，所有施工船舶進場后，利用進出港船舶數(shù)量較少時間段進行施工。

（2）炸礁施工優(yōu)先：附近疏浚區(qū)域疏浚作業(yè)要優(yōu)先保證炸礁施工不受影響，必要時附近區(qū)域疏浚作業(yè)暫停施工。

（3）選用3臺鉆機的漂浮式鉆爆船進行炸礁施工。

（4）按2.5m×2m的孔距、排距布置鉆孔，炸礁船按設(shè)計好的孔位進行鉆孔布藥作業(yè)。

2.1.2投入的施工機械及儀器

（1）投入該工程炸礁施工的機械設(shè)備及儀器，包括漂浮式炸礁船（如圖2所示）;配備錨艇1艘，交通及測量船1艘;配備警戒船4艘，用于爆破期間的安全警戒;測量設(shè)備1套，含測深儀1臺、水準(zhǔn)儀1臺、全站儀1臺、GPS測量系統(tǒng)1套;無線電對講機8臺。

2.1.3? 平面、高程位置控制方法

（1）施工放樣與施工定位[5]。①施工過程中根據(jù)控制點坐標(biāo)和施工水域控制線坐標(biāo)（或邊線坐標(biāo)）測量測定施工邊線，并拋設(shè)相應(yīng)標(biāo)志。②根據(jù)施工前設(shè)計好的鉆孔孔距，調(diào)整好鉆機的機距，由鉆機的數(shù)量（孔數(shù)）確定施工斷面的間距，然后根據(jù)斷面間距把施工圖的礁石區(qū)劃分為若干斷面，并按順序編寫斷面樁號。根據(jù)設(shè)計的排距在每一橫斷面上均勻布置鉆孔，同時計算出每排首尾兩孔的平面坐標(biāo)，作為施工移船控制的依據(jù)。③炸礁船的移船定位用坐標(biāo)放樣法?，F(xiàn)場采用GPS測量炸礁船每排鉆孔首、尾兩孔的坐標(biāo)，根據(jù)測量坐標(biāo)確定炸礁船鉆孔的位置。

（2）施工水尺的測設(shè)。首先放樣出水尺所在的設(shè)計斷面，然后在設(shè)計斷面的水沒線埋設(shè)水尺，水尺的位置應(yīng)保證潮水漲落時不干出或淹沒，能直接測讀。

2.2? 炸礁作業(yè)實施

準(zhǔn)備工作完成后，開始進入實施階段。工程配備3臺CQG-150鉆機、3臺空壓機的漂浮式炸礁船“桂鉆15”進行炸礁作業(yè)。炸礁船炸礁施工流程如圖4所示。

2.2.1鉆孔

本次施工采用孔距2.5m;排距2.0m的梅花型布孔方式。鉆孔采用高鉆架“一管一鉆法”。使用高風(fēng)壓潛孔鉆，套管內(nèi)徑160mm，鉆頭直徑為138mm。利用鉆架克服潮差對鉆孔的影響，鉆孔前先下套管，再下鉆具鉆孔（沿套管下放入底）。鉆孔過程中邊提升鉆桿邊送風(fēng)吹水，以便鉆孔中的碎碴排出孔外。鉆孔一次鉆至設(shè)計孔底標(biāo)高（含超鉆深度）后，經(jīng)反復(fù)多次提升和下落鉆桿，以防碎石或淤砂堵孔。成孔后立即裝藥，鉆孔與裝藥循環(huán)作業(yè)。

2.2.2炸藥充填

本工程爆破采用特質(zhì)的圓形PVC筒裝藥柱，藥柱直徑90mm。炸藥為防水性強，爆炸性能好的巖石乳化炸藥。對于孔深大于5m的炮孔，根據(jù)炸礁施工經(jīng)驗，采用孔內(nèi)間隔裝藥結(jié)構(gòu)（孔底裝2.0m的起爆炸藥，中間填塞約0.5m的砂筒，再裝一段起爆炸藥，然后用砂筒填塞炮孔上部），以達到更好的爆破效果。

鉆孔完成后，爆破員應(yīng)按如下程序操作：①用測深繩檢查炮孔深度，孔底標(biāo)高若達不到施工設(shè)計底標(biāo)高的要求，應(yīng)要求重鉆;②按設(shè)計要求加工起爆體和裝填炸藥;③用測深繩檢查炸藥是否到達孔底，若未到達，應(yīng)用炮棍壓送到孔底;④裝好炸藥后用砂筒填塞炮孔上部;⑤拉起套管，固定導(dǎo)爆管一端;⑥一次起爆的炮孔全部裝好炸藥后，聯(lián)接起爆網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3起爆網(wǎng)絡(luò)

起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電起爆網(wǎng)絡(luò)，每個起爆體內(nèi)裝兩發(fā)并聯(lián)的導(dǎo)爆雷管（防止單發(fā)雷管失效導(dǎo)致盲炮），爆破主線路應(yīng)固定到彈性小的細繩上，并保持主線呈松馳狀態(tài)以防止主線受力斷開?？淄獠捎眉ぐl(fā)槍或起爆針起爆。一次起爆炮孔數(shù)根據(jù)每次允許起爆的最大藥量和起爆能力大小確定（正常情況下能夠保證一個船位起爆一次），不同爆破參數(shù)條件下每個船位的起爆網(wǎng)絡(luò)圖如圖5所示。

起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接、檢測完成后，移船至安全范圍，并按設(shè)計安全距離和安全要求警戒，確認(rèn)船舶、水中人員等都在安全距離以外，報告海事局VTS后，發(fā)出起爆信號，開始起爆。

3炸礁施工安全保證措施

3.1? 爆破質(zhì)量措施

本工程經(jīng)施工后，1#礁石區(qū)水深和寬度滿足設(shè)計要求及有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，工程質(zhì)量合格。具體質(zhì)量措施如下：

（1）建立項目經(jīng)理部、施工處、班長三級質(zhì)量管理體系，實行班長自檢、互檢、質(zhì)檢組抽檢的“三檢”制度。

（2）所有進場的施工材料需有質(zhì)量合格證并符合技術(shù)規(guī)范的要求，不合格或超保質(zhì)期限的施工材料嚴(yán)禁進場施工。

（3）每道工序或工程項目需實行中間質(zhì)量驗收，驗收合格后方可進入繼后工序或項目的施工，不合格的工序或項目下令返工。

（4）施工前對施工圖紙使用的控制點的平面坐標(biāo)、標(biāo)高進行檢測、檢核、確認(rèn)無誤后方可使用。如發(fā)現(xiàn)控制點下沉或偏移，立即報告監(jiān)理工程師，及時糾正方可使用。

（5）水下鉆孔的施工全過程使用RTK衛(wèi)星定位儀進行跟蹤定位，以提高施工定位的準(zhǔn)確性，施工水尺的設(shè)置保持牢固，并定期檢驗。

（6）爆破施工所用的所有導(dǎo)爆管、非電雷管必須是同廠、同批號。堵塞應(yīng)用孔渣或粗砂回填，以保證爆破施工的質(zhì)量。

3.2? 爆破安全措施爆破質(zhì)量措施

爆破安全主要考慮“爆破公害”對周圍環(huán)境的有害效應(yīng)。本工程中主要考慮水下爆破地震波、飛石、水中沖擊波對船舶、人員、魚類的影響。

3.2.1水下爆破地震波的安全距離及對附近構(gòu)筑物的影響分析

根據(jù)GB6722-2003《爆破安全規(guī)程》，爆破地震安全距離可按下式計算：

式中：r——爆破地震安全距離，m;

Q——炸藥量，kg，齊發(fā)爆破取總炸藥量;微差爆破或毫秒差爆破取最大一段炸藥量;

V——地震安全速度，cm/s;

M——藥量指數(shù)，取1/3;

K，a——與爆破地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，取K=150，a=1.5。

將有關(guān)參數(shù)代入上式，得出水下鉆爆作業(yè)不同藥量下的安全距離R，見表3：

3.2.2水中沖擊波的安全距離

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003），水下鉆孔爆破水中沖擊波對水中人員，施工船舶的安全距離按表4確定。

施工時按照保護對象距爆破點的距離大小，按上表確定最大裝藥量，實際操作時采用微差起爆（50～150ms），減小一次起爆藥量[6]。為了確保安全，爆破初期采用較小的起爆藥量，當(dāng)證實爆破不會對相關(guān)魚類造成影響時，才逐漸加大一次起爆藥量，最大一次（段）的起爆藥量均控制在138Kg以內(nèi)（當(dāng)?shù)睾Ｑ缶忠螅?/p>

3.2.3爆破飛石的防護

爆破施工將在高潮時進行，高潮時爆破施工區(qū)域平均覆蓋水層將達到6m以上，因此爆破飛石的危害不予考慮。但仍須嚴(yán)密警戒，具體措施如下：

（1）炸礁船進入施工區(qū)施工，提前1小時報海事交管中心，得到許可后起錨進入施工區(qū)施工，起爆前提前30分鐘報海事交管中心，在得到許可的答復(fù)后方可進行爆破作業(yè)。

（2）爆破時必須警戒，警戒范圍設(shè)立以爆破點水上200m為警戒半徑區(qū)域，爆破警戒時，應(yīng)設(shè)置爆破警戒船只。炸礁船作為現(xiàn)場警戒的指揮船舶，負(fù)責(zé)警戒任務(wù)的指揮和協(xié)調(diào)工作。爆破警戒必須細致到位：定點、定船、定人。如圖6所示。

3.2.4爆破信號

（1）起爆前10分鐘吹無規(guī)則哨聲，爆破警戒開始。

（2）爆破準(zhǔn)備就緒后鳴三長哨聲，起爆前鳴三急促的短哨聲，爆破后解除警戒鳴一長哨聲。

（3）各警戒點之間以及各警戒點與指揮長和起爆站之間必須保持通訊順暢，一般用對講機保持相互間的聯(lián)絡(luò)。

（4）爆破后要由工程技術(shù)人員對爆區(qū)進行檢查并確認(rèn)安全后，方可解除警戒。所有船舶離開施工水域，到附近拋錨待命。

3.2.5盲炮的處理

盲炮應(yīng)及時處理，遇有難處理而危及航行安全的盲炮，應(yīng)延長警戒時間，繼續(xù)處理。對盲炮的處理方式如下：

（1）造成盲炮的因素消除后，可重新起爆;

（2）填塞長度小于炸藥的殉爆距離或全部用水填塞著，可另裝入起爆藥包殉爆;

（3）在盲炮附近投放裸露藥包使之殉爆;

（4）在盲炮附近重新鉆孔裝藥殉爆。

4結(jié)束語

本文以廈門港石碼3000噸級航道工程為例，介紹了在通航水域進行小面積高精度的炸礁作業(yè)時所需的施工組織、質(zhì)量措施和安全措施。在海事、海洋、公安等管理部門的支持與配合下，通過合理的施工組織，嚴(yán)格落實質(zhì)量措施和安全措施，有效保護了過往船舶及周邊建筑的安全，并按時合格地完成了炸礁作業(yè)，為類似工程的設(shè)計與組織提供了借鑒和參考的方法。

參考文獻：

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[4] 李炎鋒，朱小楠，李廷樞，伍友平，陳錦嶺，黃佩英.海上自升式炸礁船設(shè)計[J].船海工程，2005（01）：14-16.

[5] 吳天娃.港口與航道的炸礁工程施工技術(shù)要點初探[J].江西建材，2018（01）：158+161.

[6] 周志江，張韓濤，黃海軍.大源渡航電樞紐炸礁工程淺點成因分析及控制措施[J].采礦技術(shù)，2018，18（06）：163-165.