某航道急流灣灘整治工程的施工要點(diǎn)分析

楊長(zhǎng)平

摘要 建設(shè)急流航道常遇到險(xiǎn)急淺彎等問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了航道的正常通行，尤其是急彎河段的航道，彎曲度較大，且寬度較小，船舶通過(guò)時(shí)，過(guò)彎尺度受到嚴(yán)重限制，這就對(duì)船舶操作提出了較高要求。基于此，文章以某急流航道整治工程作為具體案例，論述了整治水位和整治線寬度，制定了施工方案，分析了陸上鉆孔爆破的施工方法及水上清渣技術(shù)，旨在為今后此類工程建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞 航道整治工程項(xiàng)目；爆破施工方案；疏浚方案；施工技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U617文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）12-0114-03

0 引言

在急流彎道處建設(shè)航道，船舶的正常通航不能停止，航道往來(lái)船舶數(shù)量較多、水位高低變動(dòng)較大，而且通航視線會(huì)受到影響。施工單位面臨的主要技術(shù)難題是如何確保施工階段船舶的安全航行。該文以某航道整治工程為案例，施工過(guò)程中，考慮到河流下游河水回流問(wèn)題嚴(yán)重，在爆破時(shí)綜合運(yùn)用分條法與分層法，中深孔主要采用臺(tái)階，并輔以淺孔補(bǔ)充。重點(diǎn)施工內(nèi)容如下：①先疏通上游，再疏通下游，河道邊坡的開挖深度，需要綜合考慮水上清礁；②設(shè)計(jì)航道時(shí)，其底邊線內(nèi)的水域開挖值必須符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，開挖斷面需大于開挖斷面的設(shè)計(jì)值；③航道整治施工作業(yè)不可避免地會(huì)影響到船舶航行，為將不利影響降到最低，綜合運(yùn)用了陸上爆破與水上清渣技術(shù)[1]。

1 工程概況

貴州省銅仁市沿河縣城貓灘段航道CK9+600～CK11+

146，共計(jì)整治里程為貓灘河段1.546 km。主要設(shè)計(jì)指標(biāo)：①航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為Ⅳ級(jí)通航標(biāo)準(zhǔn)；②航道尺度為1.6 m×30 m×330 m；③航道等級(jí)為工程河段為Ⅳ級(jí)航道；④航道整治里程為旁海灘河段1.546 km；⑤設(shè)計(jì)船型為500噸級(jí)機(jī)動(dòng)貨船，船型尺度為55.0 m×10.6 m×1.6 m（長(zhǎng)×寬×吃水）。

該工程地處沿河現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)外交通運(yùn)輸條件較好，外來(lái)機(jī)械設(shè)備擬以公路為主，棄碴擬以公路和水運(yùn)運(yùn)輸為主。施工全為挖方，沒有施工用水的需求，生活用水采用租用民房的自來(lái)水。該項(xiàng)目施工內(nèi)容主要包括炸礁。施工工藝采取鉆孔－破碎－開挖－運(yùn)輸－棄渣，根據(jù)沙沱水電站下游引航道礁石處理及連接段航道維護(hù)清障工程經(jīng)驗(yàn)，在晚上九時(shí)至第二日凌晨六時(shí)之間，有2～3個(gè)時(shí)間段沙沱水電站不發(fā)電，下泄流量非常小，貓灘灘尾實(shí)際水位低于設(shè)計(jì)水位50 cm左右，所以，夜間施工破碎開挖礁石是該項(xiàng)目的施工難點(diǎn)。

2 整治水位和整治線寬度

2.1 整治水位與整治流量

根據(jù)航道整治方案要求，其水位超出設(shè)計(jì)值0.9 m。水位H與流量Q之間具有數(shù)量關(guān)系，可據(jù)此計(jì)算出整治流量為820 m3/s。結(jié)合以往的航道整治經(jīng)驗(yàn)，相對(duì)于正常的設(shè)計(jì)水位，整治水位要超出1.2 m，這還要比附近的水利樞紐的設(shè)計(jì)水位高0.9 m，接近于淺灘邊高[2]。

2.2 整治線寬度

根據(jù)附近河段淺灘邊高，并結(jié)合以往的航道整治經(jīng)驗(yàn)，可運(yùn)用具體公式計(jì)算出整治線寬度。航道整治工程方案提出了明確的施工標(biāo)準(zhǔn)，綜合運(yùn)用水力學(xué)及優(yōu)良河段的河相公式，計(jì)算出整治線寬度：

式中，B2——整治線寬度（m）；Q——整治線流量（m3/s）；n——河段糙率（m）；H——整治航道產(chǎn)生的斷面水位深度；J——比降；ζ——河相關(guān)系值。

運(yùn)用上述公式計(jì)算出航道整治工程量，其疏浚、爆破工程量分別為396 364 m3、215 028 m3，具體情況見表1。

3 施工方案

3.1 施工平面布置

針對(duì)工程量較大的河段，通常實(shí)施陸上爆破。施工過(guò)程中，在凹槽的上下游同時(shí)開工建設(shè)，凹槽處需要鋪設(shè)臨時(shí)路面，便于渣土車將廢渣拉運(yùn)出去在指定區(qū)域臨時(shí)存放。水上施工作業(yè)主要通過(guò)挖泥船來(lái)清理廢渣。

（1）陸上挖土施工：挖槽橫斷面設(shè)計(jì)為梯形，如圖1所示。B——挖槽標(biāo)準(zhǔn)寬度，B=60 m；H——挖槽水深，H=3.2 m；Δb——施工計(jì)算超寬值，Δb=0.0 m；Δh——施工設(shè)計(jì)超深值，Δh=0.3 m；m——航槽開挖邊坡系數(shù)，m=3。

（2）為優(yōu)化河段流態(tài)及通航效果，一方面要求挖槽與航道設(shè)計(jì)值必須一致，另一方面將部分凸嘴清除掉，還可將邊線之外的淺點(diǎn)挖掉。依照挖槽后水位及航道水位，確定縱斷面的挖槽縱坡，施工后的水面線比減小。

（3）確定拋泥區(qū)位置及處理土方：確定拋泥區(qū)位置，用于放置開挖產(chǎn)生的土方，能有效增加河床平整度，并加大水流效果。

3.2 陸上鉆孔爆破的施工方法

通過(guò)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)，該河段的河灘可采用陸上爆破的方法，適宜開挖此處河灘，具體采用分層爆破方案，主要是中深孔臺(tái)階，并輔以淺孔。根據(jù)水上清礁的具體狀況，采用分層技術(shù)實(shí)現(xiàn)陸上爆破，圖2表示CK10+606～CK10+666斷面圖。

（1）工藝流程：①進(jìn)行測(cè)量放樣；②開始鉆孔，深度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后將鉆桿抬起，鉆完所有的待爆破區(qū)域，確定鉆孔深度達(dá)標(biāo)；③將炸藥放置到孔內(nèi)，并布設(shè)導(dǎo)爆線，詳細(xì)記錄各項(xiàng)作業(yè)環(huán)節(jié)內(nèi)容。導(dǎo)爆線一直延伸到掩體中，接通電源引爆炸藥，如果爆破效果未達(dá)預(yù)期，則需要進(jìn)行下一次爆破。圖3表示陸上鉆孔爆破工藝。

（2）中深孔臺(tái)階爆破：①孔網(wǎng)直徑d=70 mm；②根據(jù)孔徑倍數(shù)計(jì)算出超深Δh，最小為8 D、最大為12 D。開挖活動(dòng)并未明顯影響到附近的基巖，取Δh=0.5 m；③根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境，并結(jié)合以往的施工成功經(jīng)驗(yàn)，要達(dá)到預(yù)期的爆破效果，炸藥消耗量q=0.35 kg/m3；④堵塞長(zhǎng)度表示為h0，最長(zhǎng)為3.5 m、最短為2.5 m；⑤裝藥密度t=0.85 g/mL。

（3）計(jì)算爆破參數(shù)及藥量：①孔深h，實(shí)行分層爆破，各層的厚度不能超過(guò)8.0 m，h=H+Δh=8.5 m；②最小抵抗線W，需要綜合考慮孔徑倍數(shù)，若取值25～30倍，則W等于2.5 m；③設(shè)定排距b為3.0 m，孔距a=b/0.866=3.5 m。施工過(guò)程中，主要根據(jù)爆破產(chǎn)生的渣塊度，具體調(diào)整a、b，當(dāng)面積固定時(shí)，設(shè)定較小排距，對(duì)應(yīng)的孔距設(shè)置為較大值；④計(jì)算藥量，通過(guò)Q=qawh計(jì)算出首排孔裝藥量，計(jì)算等于24.5 kg，因?yàn)榈V巖存在阻力，之后每排的孔裝藥量應(yīng)為27 kg；⑤計(jì)算每延米裝藥量，每節(jié)35 cm需要1.75 kgφ70 mm乳化炸藥，算出裝藥量為5 kg；⑥計(jì)算裝藥長(zhǎng)度，首排L1=4.9 m，之后每排的L2=5.4 m，圖4表示施工斷面。

（4）裝藥和堵塞：實(shí)行間隔裝藥的方法，向孔內(nèi)填裝黏土等進(jìn)行堵塞，其長(zhǎng)度應(yīng)符合L2標(biāo)準(zhǔn)，圖5表示裝藥結(jié)構(gòu)。

（5）起爆網(wǎng)絡(luò)：陸上鉆孔爆破所用的擊發(fā)元件為工業(yè)用途的電雷管，外層裝有銅殼起到防水效果，其起爆元件采用的是不具有導(dǎo)電性的爆管雷管。各排之間采用毫秒延期雷管，為達(dá)到起爆效果，并確保安全施工，安裝前需嚴(yán)格核驗(yàn)。圖6起爆網(wǎng)絡(luò)。

（6）警戒起爆：正式爆破前，應(yīng)設(shè)定30 min警戒時(shí)間，對(duì)周邊300 m的行人及車輛實(shí)行交通管制，并做好相關(guān)人員疏散。在各路口安排工作人員，將交通管制及警戒情況匯報(bào)給爆破指揮人員，確保沒問(wèn)題后起爆。爆破過(guò)后進(jìn)行安全檢查，并放開警戒狀態(tài)。

3.3 清渣

（1）施工工藝：使用挖泥船將近河處的石渣運(yùn)送到指定位置，并傾倒存放。安排挖掘機(jī)將陸上石渣平推進(jìn)河道，裝上挖泥船后運(yùn)送到指定位置。

（2）施工方法：采用分條開挖方法，通過(guò)挖泥船進(jìn)行清渣，目的是提高施工質(zhì)量，結(jié)合挖泥船的具體挖寬效率，確定分條寬度。作業(yè)過(guò)程中，條數(shù)的劃定需要綜合考慮清渣區(qū)域的大小，為確保挖掘充分，各分條間需要有重疊，各鏟斗間也需要有重疊部分。通過(guò)鏟斗大臂刻度，控制挖掘深度。當(dāng)開挖厚度超過(guò)3 m時(shí)，應(yīng)綜合運(yùn)用分條分層技術(shù)進(jìn)行開挖，同時(shí)還要由施工人員檢查開挖情況，判斷是否符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）棄渣：開挖河道產(chǎn)生的石渣，通過(guò)泥駁送到指定位置存放，為防止堆積過(guò)高，需要使用測(cè)探設(shè)備監(jiān)測(cè)拋渣狀況。

4 結(jié)論

綜上所述，該文以某航道整治工程為案例，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，爆破施工綜合運(yùn)用了分條分層方法，得出如下結(jié)論：

（1）針對(duì)中深孔臺(tái)階開挖，采用爆破方式，可提升開挖面的平整度與光滑度，清理與支護(hù)工作量明顯減少，便于開展后續(xù)作業(yè)。

（2）施工方案需達(dá)到對(duì)巖體穩(wěn)定性無(wú)明顯影響，有利于穩(wěn)固邊坡。

（3）該方案降低了超欠挖工作量，有利于節(jié)約施工費(fèi)用，并加快工期，確保施工工程中不影響航道正常通航。

（4）運(yùn)用英格索蘭CDH-901C、CDH-911C液壓鉆進(jìn)行陸上爆破，便于施工，作業(yè)效率明顯提高，通過(guò)延長(zhǎng)鉆桿，每臺(tái)鉆機(jī)每個(gè)班可鉆進(jìn)180 m，作業(yè)效率提高，降低了建設(shè)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳建， 汪越， 謝見開. 微差爆破技術(shù)在湄洲灣航道三期（Ⅱ階段）炸礁施工中的應(yīng)用[J]. 水運(yùn)工程， 2021（9）： 201-205.

[2]王斐， 閆濤， 李少希， 等. 基于船舶安全通航的廂廊急彎段航道整治研究[J]. 水運(yùn)工程， 2022（4）： 146-150.