厦门港石码3000吨级航道工程炸礁工程的实施和探讨

来源:用户上传      作者:王大伟 陈焕

　　摘 要：为改善水流流态，挖深、拓宽河流航道，炸礁工程在实际的航道规划工作中越来越普遍。通过结合厦门港石码3000吨级航道工程炸礁工程的炸礁情况，表述了在河口区航道进行炸礁的设计与施工方法，计算确定相关爆破参数，包括炮孔定位、孔网参数、炸药单耗、炮孔装药量、装药结构及延时起爆网络等的选择与确定。在此基础上，阐述了钻孔爆破需注意的问题以及采取的相关质量、安全保证措施，以供此类工程借鉴。
　　关键词：炸礁工程;航道规划;环境保护
　　中图分类号：U61            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）01-0082-04
　　随着经济的发展，改善水流流态，挖深、拓宽河流航道，为船舶的运行提供便利成为相关工作人员新的工作重点，炸礁技术应运而生。但是，水下炸礁后会产生浅点，如何減少、降低以及清除用水下炸礁技术后产生的浅点[1]就需要对相关爆破参数，包括炮孔定位、孔网参数、炸药单耗、炮孔装药量、装药结构及延时起爆网络等，进行选择与确定。通过对炸礁工程[2]的每一个环节进行监管和采取相关质量、安全保证措施，以保证水下爆破施工安全和港、河区船舶航行安全[3]。
　　1工程概述
　　本工程名为厦门港石码3000吨级航道工程，建设地点是从田乾（规划招银航道末端）至海门岛西端（SM3点）航段，乘潮双向通航3000吨级杂货船、兼顾5000吨级空载船舶单向通航。根据厦门地质工程勘察院2011年3月钻探资料显示，石码航道上有1处碍航礁石，位于大涂洲南侧的航道边线附近，命名为“1#礁石”，根据初步设计审查会与与会专家及代表的意见，礁石一次性清除至石码航道远期通航规模的要求，设计底标高-7.6m，计算超深0.5m，工程量约493m3。
　　据厦门地址工程勘察院2011年3月钻探资料及2011年2～3月1：500水深测量图计算1#礁石工程量为493m3，计算清渣区石渣、砂土总工程量为9495m3，其中清石渣工程量为493m3，清砂土工程量为9003m3。具体详细工程量见表1表2：
　　2主要施工方法及工作准备
　　2.1  施工准备
　　2.1.1施工总体布置原则
　　施工总体布置：采用漂浮式钻爆船[4]，一次钻爆至设计孔底标高（设计底标高-7.6m，超深控制在1.4～2.0m）。
　　（1）施工顺序：由于礁石无覆盖层，所有施工船舶进场后，利用进出港船舶数量较少时间段进行施工。
　　（2）炸礁施工优先：附近疏浚区域疏浚作业要优先保证炸礁施工不受影响，必要时附近区域疏浚作业暂停施工。
　　（3）选用3台钻机的漂浮式钻爆船进行炸礁施工。
　　（4）按2.5m×2m的孔距、排距布置钻孔，炸礁船按设计好的孔位进行钻孔布药作业。
　　2.1.2投入的施工机械及仪器
　　（1）投入该工程炸礁施工的机械设备及仪器，包括漂浮式炸礁船（如图2所示）;配备锚艇1艘，交通及测量船1艘;配备警戒船4艘，用于爆破期间的安全警戒;测量设备1套，含测深仪1台、水准仪1台、全站仪1台、GPS测量系统1套;无线电对讲机8台。
　　2.1.3  平面、高程位置控制方法
　　（1）施工放样与施工定位[5]。①施工过程中根据控制点坐标和施工水域控制线坐标（或边线坐标）测量测定施工边线，并抛设相应标志。②根据施工前设计好的钻孔孔距，调整好钻机的机距，由钻机的数量（孔数）确定施工断面的间距，然后根据断面间距把施工图的礁石区划分为若干断面，并按顺序编写断面桩号。根据设计的排距在每一横断面上均匀布置钻孔，同时计算出每排首尾两孔的平面坐标，作为施工移船控制的依据。③炸礁船的移船定位用坐标放样法。现场采用GPS测量炸礁船每排钻孔首、尾两孔的坐标，根据测量坐标确定炸礁船钻孔的位置。
　　（2）施工水尺的测设。首先放样出水尺所在的设计断面，然后在设计断面的水没线埋设水尺，水尺的位置应保证潮水涨落时不干出或淹没，能直接测读。
　　2.2  炸礁作业实施
　　准备工作完成后，开始进入实施阶段。工程配备3台CQG-150钻机、3台空压机的漂浮式炸礁船“桂钻15”进行炸礁作业。炸礁船炸礁施工流程如图4所示。
　　2.2.1钻孔
　　本次施工采用孔距2.5m;排距2.0m的梅花型布孔方式。钻孔采用高钻架“一管一钻法”。使用高风压潜孔钻，套管内径160mm，钻头直径为138mm。利用钻架克服潮差对钻孔的影响，钻孔前先下套管，再下钻具钻孔（沿套管下放入底）。钻孔过程中边提升钻杆边送风吹水，以便钻孔中的碎碴排出孔外。钻孔一次钻至设计孔底标高（含超钻深度）后，经反复多次提升和下落钻杆，以防碎石或淤砂堵孔。成孔后立即装药，钻孔与装药循环作业。
　　2.2.2炸药充填
　　本工程爆破采用特质的圆形PVC筒装药柱，药柱直径90mm。炸药为防水性强，爆炸性能好的岩石乳化炸药。对于孔深大于5m的炮孔，根据炸礁施工经验，采用孔内间隔装药结构（孔底装2.0m的起爆炸药，中间填塞约0.5m的砂筒，再装一段起爆炸药，然后用砂筒填塞炮孔上部），以达到更好的爆破效果。
　　钻孔完成后，爆破员应按如下程序操作：①用测深绳检查炮孔深度，孔底标高若达不到施工设计底标高的要求，应要求重钻;②按设计要求加工起爆体和装填炸药;③用测深绳检查炸药是否到达孔底，若未到达，应用炮棍压送到孔底;④装好炸药后用砂筒填塞炮孔上部;⑤拉起套管，固定导爆管一端;⑥一次起爆的炮孔全部装好炸药后，联接起爆网络。
　　2.2.3起爆网络 　　起爆网络采用非电起爆网络，每个起爆体内装两发并联的导爆雷管（防止单发雷管失效导致盲炮），爆破主线路应固定到弹性小的细绳上，并保持主线呈松驰状态以防止主线受力断开。孔外采用激发枪或起爆针起爆。一次起爆炮孔数根据每次允许起爆的最大药量和起爆能力大小确定（正常情况下能够保证一个船位起爆一次），不同爆破参数条件下每个船位的起爆网络图如图5所示。
　　起爆网络联接、检测完成后，移船至安全范围，并按设计安全距离和安全要求警戒，确认船舶、水中人员等都在安全距离以外，报告海事局VTS后，发出起爆信号，开始起爆。
　　3炸礁施工安全保证措施
　　3.1  爆破质量措施
　　本工程经施工后，1#礁石区水深和宽度满足设计要求及有关技术规范要求，工程质量合格。具体质量措施如下：
　　（1）建立项目经理部、施工处、班长三级质量管理体系，实行班长自检、互检、质检组抽检的“三检”制度。
　　（2）所有进场的施工材料需有质量合格证并符合技术规范的要求，不合格或超保质期限的施工材料严禁进场施工。
　　（3）每道工序或工程项目需实行中间质量验收，验收合格后方可进入继后工序或项目的施工，不合格的工序或项目下令返工。
　　（4）施工前对施工图纸使用的控制点的平面坐标、标高进行检测、检核、确认无误后方可使用。如发现控制点下沉或偏移，立即报告监理工程师，及时纠正方可使用。
　　（5）水下钻孔的施工全过程使用RTK卫星定位仪进行跟踪定位，以提高施工定位的准确性，施工水尺的设置保持牢固，并定期检验。
　　（6）爆破施工所用的所有导爆管、非电雷管必须是同厂、同批号。堵塞应用孔渣或粗砂回填，以保证爆破施工的质量。
　　3.2  爆破安全措施爆破质量措施
　　爆破安全主要考虑“爆破公害”对周围环境的有害效应。本工程中主要考虑水下爆破地震波、飞石、水中冲击波对船舶、人员、鱼类的影响。
　　3.2.1水下爆破地震波的安全距离及对附近构筑物的影响分析
　　根据GB6722-2003《爆破安全规程》，爆破地震安全距離可按下式计算：
　　式中：r——爆破地震安全距离，m;
　　Q——炸药量，kg，齐发爆破取总炸药量;微差爆破或毫秒差爆破取最大一段炸药量;
　　V——地震安全速度，cm/s;
　　M——药量指数，取1/3;
　　K，a——与爆破地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，取K=150，a=1.5。
　　将有关参数代入上式，得出水下钻爆作业不同药量下的安全距离R，见表3：
　　3.2.2水中冲击波的安全距离
　　根据《爆破安全规程》（GB6722-2003），水下钻孔爆破水中冲击波对水中人员，施工船舶的安全距离按表4确定。
　　施工时按照保护对象距爆破点的距离大小，按上表确定最大装药量，实际操作时采用微差起爆（50～150ms），减小一次起爆药量[6]。为了确保安全，爆破初期采用较小的起爆药量，当证实爆破不会对相关鱼类造成影响时，才逐渐加大一次起爆药量，最大一次（段）的起爆药量均控制在138Kg以内（当地海洋局要求）。
　　3.2.3爆破飞石的防护
　　爆破施工将在高潮时进行，高潮时爆破施工区域平均覆盖水层将达到6m以上，因此爆破飞石的危害不予考虑。但仍须严密警戒，具体措施如下：
　　（1）炸礁船进入施工区施工，提前1小时报海事交管中心，得到许可后起锚进入施工区施工，起爆前提前30分钟报海事交管中心，在得到许可的答复后方可进行爆破作业。
　　（2）爆破时必须警戒，警戒范围设立以爆破点水上200m为警戒半径区域，爆破警戒时，应设置爆破警戒船只。炸礁船作为现场警戒的指挥船舶，负责警戒任务的指挥和协调工作。爆破警戒必须细致到位：定点、定船、定人。如图6所示。
　　3.2.4爆破信号
　　（1）起爆前10分钟吹无规则哨声，爆破警戒开始。
　　（2）爆破准备就绪后鸣三长哨声，起爆前鸣三急促的短哨声，爆破后解除警戒鸣一长哨声。
　　（3）各警戒点之间以及各警戒点与指挥长和起爆站之间必须保持通讯顺畅，一般用对讲机保持相互间的联络。
　　（4）爆破后要由工程技术人员对爆区进行检查并确认安全后，方可解除警戒。所有船舶离开施工水域，到附近抛锚待命。
　　3.2.5盲炮的处理
　　盲炮应及时处理，遇有难处理而危及航行安全的盲炮，应延长警戒时间，继续处理。对盲炮的处理方式如下：
　　（1）造成盲炮的因素消除后，可重新起爆;
　　（2）填塞长度小于炸药的殉爆距离或全部用水填塞着，可另装入起爆药包殉爆;
　　（3）在盲炮附近投放裸露药包使之殉爆;
　　（4）在盲炮附近重新钻孔装药殉爆。
　　4结束语
　　本文以厦门港石码3000吨级航道工程为例，介绍了在通航水域进行小面积高精度的炸礁作业时所需的施工组织、质量措施和安全措施。在海事、海洋、公安等管理部门的支持与配合下，通过合理的施工组织，严格落实质量措施和安全措施，有效保护了过往船舶及周边建筑的安全，并按时合格地完成了炸礁作业，为类似工程的设计与组织提供了借鉴和参考的方法。
　　参考文献：
　　[1] 蔡长林. 水下炸礁爆破施工安全控制研究[J]. 中国水运（下半月）， 2018， v.18（06）：157-158.
　　[2] 黎远征. 港区水下炸礁浅点控制技术分析[J]. 中国水运（下半月）， 2018， 18（09）：155-156+165.
　　[3] 毕方全.川江上游斗笠子滩急流滩整治的思考[J].船海工程，2007（06）：71-73.
　　[4] 李炎锋，朱小楠，李廷枢，伍友平，陈锦岭，黄佩英.海上自升式炸礁船设计[J].船海工程，2005（01）：14-16.
　　[5] 吴天娃.港口与航道的炸礁工程施工技术要点初探[J].江西建材，2018（01）：158+161.
　　[6] 周志江，张韩涛，黄海军.大源渡航电枢纽炸礁工程浅点成因分析及控制措施[J].采矿技术，2018，18（06）：163-165.
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