港口圍堰防滲墻爆破拆除施工技術(shù)研究

李雨

摘 要：本文對漢班托塔港止水圍堰防滲墻拆除中遇到的問題，結(jié)合圍堰防滲墻的部分位置水深淺、側(cè)立面水下鉆淺水平淺眼困難等難點(diǎn)，調(diào)整為防滲墻爆破拆除辦法，并對有關(guān)水下爆破技術(shù)進(jìn)行了量化分析。結(jié)果表明，對港口圍堰防滲墻采用爆破拆除方法可提高拆除效率，保證工期。

關(guān)鍵詞：圍堰;防滲墻;爆破拆除

中圖分類號：U655.52? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）02-0123-03

漢班托塔港設(shè)計選址于斯里蘭卡東南部沿海潟湖內(nèi)，港口建設(shè)利用止水圍堰抽排水后形成旱地施工條件，止水圍堰的核心是防滲墻（見圖1）。圍堰防滲墻作為臨時性結(jié)構(gòu)在主體工程結(jié)束后需拆除。

1工程概況

漢班托塔港南圍堰是在一期基坑開挖達(dá)到設(shè)計底標(biāo)高-17.0m后回填土推填而成，整個南圍堰材料以土為主，間雜塊石，圍堰兩邊有護(hù)坡，其中海側(cè)-5m平臺為200～300kg塊石，海側(cè)-5m以下護(hù)坡為10～200kg塊石;北側(cè)坡底有1～100kg塊石平臺，圍堰設(shè)有0.6m寬防滲墻。南圍堰基底基本為微風(fēng)化底。南圍堰開挖總量約109.5萬方，其中陸上開挖已完成10.6萬方，水下開挖總工程量約98.9萬方。

2 圍堰防滲墻技術(shù)參數(shù)

防滲墻設(shè)計厚度為0.6m的防滲墻，目前陸上開挖后可見部分大部分超過設(shè)計厚度，最厚位置達(dá)1.8m左右，不可見部分特別是強(qiáng)壓灌漿部分究竟多厚很難估計;根據(jù)實(shí)驗室的檢測結(jié)果，防滲墻強(qiáng)度約4MPa;抓斗船未開始開挖前的南圍堰陸上第二層開挖防滲墻平均約開挖至-1.5m，后期平均開挖至0m，整個南圍堰水下防滲墻開挖截面面積約13300平方米。

3 存在問題

主體工程完工后，在拆除防滲墻時發(fā)現(xiàn)開挖效率較低：防滲墻水下開挖前期，抓斗船“河海抓-6”用約3天時間，將約80米長防滲墻從-1.5m開挖至-6.0m，開挖面積約360平方米;每天平均開挖防滲墻截面面積約120平方米，按此效率計算，一艘抓斗船完成防滲墻開挖約耗時110天，采用抓斗船開挖方式已無法滿足工期要求，且用抓斗船開挖防滲墻對抓斗的損傷較大。后組織兩艘抓斗船同時開挖，歷時50天（從8月20日至10月8日），平均每天8406方，按系數(shù)0.72算，每天約6000方，整體效率偏低。南圍堰存在不同規(guī)格土石的夾層;開挖至含石率較低的夾層時，每天能完成11000船方（約8000斷面方）;開挖至含石率較高的夾層時，每天平均完成6500船方（約4680斷面方）。泥駁的出航傾倒受外海風(fēng)浪一定的影響，必須爭取在非季風(fēng)期完成開挖。

4 圍堰防滲墻拆除特點(diǎn)、難點(diǎn)及應(yīng)對措施

4.1圍堰防滲墻拆除特點(diǎn)

根據(jù)工程現(xiàn)場踏勘情況，及挖泥船施工人員的介紹，現(xiàn)分析本項目的施工特點(diǎn)如下：

（1）防滲墻頂部大部分區(qū)域水深較淺，有一部分尚出露于水面，影響施工船舶的展布;

（2）防滲墻兩側(cè)護(hù)坡最深處已開挖至-13米，淺處開挖至-6米，受抓斗本身設(shè)備特點(diǎn)限制，防滲墻兩側(cè)立面可能表層尚附著松軟泥石，特別是施工底部應(yīng)形成一自然塌落的坡面;

（3）根據(jù)已開挖的防滲墻斷面形狀，防滲墻兩側(cè)立面高低不平，平整度較差;

（4）為使防滲墻兩側(cè)表面盡量清理得干凈，抓斗船清挖防滲墻附近時需不斷調(diào)整斗形和斗位，導(dǎo)致清挖效率比正常護(hù)坡的開挖大大降低;

（5）根據(jù)抓斗船前期對少部分區(qū)域防滲墻的開挖反映，防滲墻質(zhì)地較均勻，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，不易粉碎;

（6）防滲墻兩端緊挨一區(qū)碼頭及護(hù)坡，拆除時需要保護(hù)其絕對安全。

4.2圍堰防滲墻拆除難點(diǎn)及措施分析

根據(jù)上述工程特點(diǎn)，結(jié)合多年水下炸礁施工經(jīng)驗分析，分析本項目的難點(diǎn)及應(yīng)對措施如下：

（1）對防滲墻直接進(jìn)行水下鉆孔爆破是效率最高和效果最好的施工方法，但部分防滲墻出露于水面，導(dǎo)致現(xiàn)場“駁40”炸礁船無法直接對防滲墻進(jìn)行鉆孔。針對這種情況先對現(xiàn)有已從兩側(cè)護(hù)坡中清理出的防滲墻進(jìn)行預(yù)處理爆破。預(yù)處理爆破主要有以下兩種：①水下裸露爆破，就是將集中藥包直接置于防滲墻表面進(jìn)行爆破的方法。②水下水平淺孔爆破，就是在防滲墻兩側(cè)立面鉆水平淺眼然后進(jìn)行裝藥爆破的施工方法。

（2）部分防滲墻已出露在水中10余米，鑒于墻體可爆性一般，需要在側(cè)立面均勻進(jìn)行水下鉆淺水平淺眼。潛水員對根部尚可進(jìn)行鉆孔，但對懸在水中的墻體進(jìn)行鉆孔，難度很大。針對這種情況采用水下裸露爆破為主，水下淺眼爆破為輔的辦法，具體按排如下：①近碼頭一側(cè)100米之外，以及近護(hù)坡一側(cè)50米之外的防滲墻中段部分頂部現(xiàn)已裸露在水中部分全部采用水下裸露爆破進(jìn)行處理。下部則全部采用炸礁船進(jìn)行鉆眼爆破，這樣可提高挖泥船的清挖效率，從而加快整個南圍堰的拆除清挖進(jìn)度。②近保護(hù)物施工時，則采用分層鉆垂直孔爆破的辦法。先鉆垂直淺眼對防滲墻頂端部分進(jìn)行爆破，滿足炸礁船的作業(yè)水深后，再采用炸礁船對墻體進(jìn)行分層鉆眼爆破。同時緊鄰碼頭鉆幾排減震孔，以進(jìn)一步降低爆破震動對碼頭安全的影響。③對于緊挨碼頭已鉆減震孔的防滲墻部分，則完全由抓斗船直接進(jìn)行清挖。

5防滲墻水下爆破拆除總體思路

由于將防滲墻兩側(cè)泥石清挖干凈的施工效率很低，裸露爆破的效果難以控制，項目的防滲墻水下爆破拆除總體思路如下：

（1）以“駁-40”船進(jìn)行水下鉆孔爆破為主，水下裸露爆破和淺眼爆破為輔，可加快整個工程的進(jìn)度。

（2）前期主要采用水下裸露爆破作業(yè)形式，盡快在施工區(qū)域形成可滿足“駁-40”施工的水深。或者改裝“駁-40”其中幾臺鉆機(jī)的鉆井位置，這樣可不用處理防滲墻的頂部，直接對防滲墻進(jìn)行鉆孔爆破。

（3）近碼頭施工時，必須根據(jù)爆破安全震動速度，采用“駁-40”對防滲墻進(jìn)行淺眼分層爆破，既能提高效率又能保證碼頭安全。

6水下裸露爆破

6.1水下裸露爆破參數(shù)

根據(jù)《水運(yùn)爆破工程規(guī)范》（JTS 204-2008）有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)選取爆破參數(shù)如下：

水下裸露爆破單藥包用量可按下式計算，

Q=△Habq0

其中△H為炸層厚度，防滲墻厚度最小為0.6米，最大為1.8米，平均厚度為1.2米，考慮到兩側(cè)均有自由面，炸層厚度減半，可統(tǒng)一按0.6米考慮。

b為間距、排距，從便于清挖及墻體結(jié)構(gòu)較均勻角度出發(fā)，結(jié)合經(jīng)驗，間距、排距均選為3米。

q0為水下裸露爆破單位炸藥消耗量，可按表1選?。?/p>

考慮到防滲墻的單軸抗壓強(qiáng)度僅為4MPa，單耗先確定為5kg/m3，根據(jù)試爆破效果再對單耗進(jìn)行修正，則單藥包重量為27公斤，為方便計算，試爆破單藥包藥量暫定為一箱藥，即24公斤。

6.2水下裸露爆破施工技術(shù)

根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求及我司施工經(jīng)驗，水下裸露爆破的施工要點(diǎn)如下：

（1）藥包必須嚴(yán)密緊貼墻面，最宜放置于凹處，潛水員應(yīng)事先對防滲墻爆破段進(jìn)行查看，選擇并標(biāo)志合適的布藥點(diǎn)，對于安放在坡腳位置的藥包盡量提前將泥石清理干凈。

（2）壓載砂包、藥包及起爆藥均應(yīng)提前單獨(dú)加工好，起爆藥只有在即將進(jìn)行水下布藥時才好藥包裝配好，并由潛水員專人進(jìn)行水下安放。進(jìn)行水下安放藥包的潛水員應(yīng)事先進(jìn)行培訓(xùn)。

（3）所有藥包均宜安裝在靠近二區(qū)一側(cè)，幾組相鄰藥包的引爆線在引出水面后統(tǒng)一綁扎在固定用的砂包上，以防止引爗線走位而帶動已安裝好的藥包。

（4）裸露藥包不宜采用微差爆破，采用齊發(fā)爆破為佳。

6.3爆破安全驗算

6.3.1爆破震動安全藥量

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》爆破震動安全距離為：

式中Q——一次起爆炸藥量（kg），微差起爆時取最大一段的裝藥量;

R——爆破點(diǎn)與被保護(hù)建（構(gòu)）筑物的距離（m）;

V——爆破地震安全速度，根據(jù)建設(shè)方要求，本工程中碼頭取V=1cm/s。

K、α——與爆破點(diǎn)地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，結(jié)合本工程的地質(zhì)情況，根據(jù)《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，對堅硬巖石取K=150，α=1.5。

6.3.2水中沖擊波安全距離的計算

根據(jù)《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》，在水深不大于30m的水域內(nèi)進(jìn)行水下爆破，水中沖擊波的安全允許距離，應(yīng)遵守下列規(guī)定。

工程施工中，起爆前應(yīng)將警戒范圍水域內(nèi)游水的人員叫上岸，通知兩側(cè)沙灘的活動人群，同時應(yīng)在沙灘顯眼處設(shè)置警示牌。對其它過往船舶，要注意加強(qiáng)了望工作，確保過往船舶和游水、潛水人員離開警戒范圍內(nèi)以后再起爆。另外，爆破沖擊波對艦艇及其它重要船舶的安全距離按下式確定：

轉(zhuǎn)換成

P——船舶的允許超壓，MPa，對施工鐵船△P=0.6MPa，對客貨鐵船取△P=0.15MPa;

Q——一次起爆藥量（kg），微差起爆時取大一段的藥量;

R——爆破點(diǎn)與被保護(hù)船舶的距離（m）。

6.3.3飛石安全距離的計算

水深大于6m 無飛石，不會對地面或水面以上人員產(chǎn)生影響

7結(jié)論

由于防滲墻水下裸露爆破的案例極少，因此需要先進(jìn)行試爆破以總結(jié)經(jīng)驗，試爆破需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）爆破點(diǎn)位于防滲墻中段出露水面區(qū)域。

（2）爆破藥包總數(shù)不超過5個。

（3）爆破后應(yīng)由潛水員及抓斗船及時驗證爆破效果情況，以調(diào)整下一步爆破的有關(guān)參數(shù)及爆破方案的總體調(diào)整。

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