水下炸礁整治内河航道的施工技术与机具选配

2012-09-06鲁智勇

黑龙江交通科技 2012年12期

关键词：装药量洞室航道

鲁智勇

(湖南省航务工程公司)

1 水下炸礁技术研究

1.1 航道整治工程水下爆破的特点

(1)爆破材料必须具有良好的防水和耐压性能。否则，需采取防水处理，试验合格后才能加工。

(2)在水层厚度达到相当的情况下，水可以作为钻孔的堵塞物或裸露药包堵塞物。

(3)在整治天然河流航道的时候，水下爆破的地点通常选择在浅滩处，如果选择急流坡陡，泡漩、横流的处，则船舶定位、钻孔和装药的操作难度相当大，从而造成成本相对提高。

(4)水下爆破的起爆线路要多加保护，因为急流、杂草等因素均会对起爆线路产生较大影响。

(5)由于在水下作业，导致钻孔定位准确度差，很难发现钻孔的偏差、爆破后的破碎情况以及有无盲炮。

(6)由于水中爆破产生的地震波和冲击波相对陆地上爆破产生破坏力要大得多，因此水下爆破点的选择必须远离建筑、船舶，要保证具有一定的安全距离。

(7)施工前要考虑到不要影响通航，有些施工区船舶较多，钻孔爆破施工中要做好与挖泥船清渣和船舶航行之间的协调工作。

(8)有些水下爆破工施工处，流急坡陡，深槽遍布下游，可以借助水流将爆炸产生的碎石带入深槽。

1.2 水中炸礁的类型与其相应的条件

航道水中炸礁的类型主要包括裸露、钻孔和洞室爆破。

(1)裸露爆破：是指在水深覆盖达到一定条件的情况下，直接将炸药包摆放在河床或物体表面进行爆破的方法。

在航道整治或维护工程中，水下裸露爆破主要使用在下面几种情况下：流急坡陡，水流紊乱，无法使用钻孔、洞室爆破的地方;水下礁或面积小、炸层薄的零星礁石需要进行爆破的，采用裸露爆破;采用钻孔爆破或洞室爆破后，由于块度过大需要进行再次破碎的，采用裸露爆破;对清炸爆破后残留的浅点浅埂进行裸露爆破;采用裸露爆破的方法松动紧密卵石、风化岩石;采用裸露爆破来清除水中沉船、残留桩墩等障碍物;通过裸露爆破对盲炮进行清理;采用裸露爆破对沙质浅滩爆破疏浚。

(2)钻孔爆破：是指通过钻机或手持风钻钻孔，钻孔完成后根据爆破设计把所需要炸药填装在钻孔，通过引爆器进行引爆的爆破方法。在航道整治或维护工程中，只要具备钻孔作业的条件，都可以采用钻孔爆破，因此钻孔爆破这种方法得到了广泛的应用。

(3)洞室爆破：是指根据爆破点有利地形来开挖导洞和药室，开挖完成后在药室内装填所需炸药一次起爆的爆破方法。在山区河流用于炸除突嘴和孤礁时通常采用洞室爆破。在流急水浅的山区河流，需要采用小药包多次爆炸扩大爆炸坑，然后在扩大的爆炸坑中装填炸药一次起爆的爆破方法也归类为洞室爆破。这种情况下，采用洞室爆破需要做好特别防护，主要因为水浅覆盖厚度不够导致爆炸产生的飞石无法控制。

2 水下炸礁整治内河航道施工技术

2.1 工程概况

某内河航道长约为11.6 km，该河段情况比较复杂，主要体现在河道没有什么曲折迂回的情况，浅滩和深槽交错分布，两岸边滩还没有完全发育，航槽礁石密布，自下而上还存在许多碍航礁石主要包括双鱼石、独櫴石、沉船区石、下典石、北赞石、黄安石、上铰剪石、下铰剪石、横栏石、牛牯石等。枯水期与洪水期的平均坡降相差不大，分别为0.044‰和0.041‰，但最大局部坡降相差较大，分别为 0.12‰和0.06‰。河面束窄处发生在滩头上游4 km处，主要是由于左岸有矶头白沙角，枯水期河宽约600 m左右，往下渐渐放宽至1 000～1 100 m。浅滩发生在放宽顺直段，低于3.5 m水深的浅段长大概为 2.7 km，该河段目前航道维护尺度为2.5 m ×80 m ×500 m。

2.2 施工工艺流程

炸礁施工工艺如图1所示：

图1 炸礁施工工艺流程图

2.3 各工序具体施工方法

应用GPS定位法来定位炸礁船的位置，其头部与船尾的方向平行于岸线方向，采用四缆或六缆定位炸礁船展布的位置。左边缆抛出150～200 m的距离，右边缆也抛出同样的距离，前后锚缆可稍微长于200 m。利用拖船或锚艇完成船舶抛锚工作，如果移位范围不是很大，炸礁船可以通过搅锚带动移动。

2.3.2 钻孔

钻爆平台船钻孔作业时(见图2)，首先下套管在孔位上，钻头是在套管内进行钻孔，礁岩中钻孔深度符合计算的钻孔深度要求时停止钻孔;其次提出钻头，对钻孔进行检查，满足要求在套管内填装爆破设计所需要的炸药柱，整理好导爆管，进行堵孔;最后拔出套管，便完成一个钻孔的全部作业，继续下一个钻孔的作业，在完成设计要求的所有钻孔后，将每孔导爆管集结在一起，连接好起爆母线，钻爆船撤离到安全距离之外的水域，做好周边的安全警戒后，采用起爆器起爆整个爆破网络。

图2 炸礁船钻孔施工示意图

2.3.3 爆破参数

(1)据《水运工程爆破技术规范》及工况、施工经验确定。

①炮孔直径：D=125 mm

②药筒直径：d=100 mm

③孔距：a=2.5 m

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④排距：b=2.0 m(中风化)

⑤超深：△H=1.2 ～1.5 m

⑥炸药单耗：q=1.6 ～1.8 kg/m3

(2)钻孔：一次性钻至设计标高，炮孔沿水流方向，呈方形排布。

(3)装药及药量计算：

钻孔完成后，炮工应按如下程序操作：

①重复交叉钻孔和用测深绳检查炮孔的深度，直到达到要求。

②炸药和起爆体时严格遵循规定药量。

③用测深绳检查孔底是否存在炸药，如果没有，应用炮棍压送。

④炮孔采用泥沙塞住。

⑤通知钻工吊起套管，联接炮线。

(4)装药量计算

装药量可按照Q=q0×b×a×H0来进行计算。

式中：Q为单孔装药量，kg;q0为单位炸药消耗量，kg/m3，为经验值，结合本工程的实际条件取1.6 kg/m3;b为炮孔排距，m;H0为炸礁岩层厚度，包括超深量。

本工程 H0=1.1+0.4=1.5 m，经计算设计装药量 Q=9 kg。

实际装药量Q=6×2.5=13 kg＞9 kg，满足要求。(平均钻孔深度为3 m，装药长度取孔深的2/3～4/5;药卷规格为6.0 kg/m。)

2.3.4 电爆网路的联接

用并联接的方式连接起爆网路，每个起爆体内装两发并联雷管。采用交流电源起爆时，应保证流经每发电雷管的电流强度大于2.5 A。

2.3.5 起爆

(1)作业船停泊好后，爆破指挥员联系警戒艇，巡察行船的动态，确保船道处于安全状态后立即将预备信号发送出去。

(2)爆破员应在预备信号发出后不超过5 min完成终端引爆装置的链接工作，指挥员第二次联系警戒艇，发出起爆通知。

(3)将引爆装置链接好以后，爆破员立即将准备完毕报告给指挥员;

(4)指挥员指令爆破员起爆时采用三声长哨音，当爆破员听到第三声长哨音后，便按动引爆装置起爆。

(5)监炮员待起爆后则向指挥员报告其所监测到的状况，如瞎炮情况没有出现，则向指挥员发出信号：可以解除警戒，航道开放。

2.3.6 爆破安全

每段安全起爆所需的药量由爆破点与被保护物的距离决定：分段进行实际起爆时，每段起爆的最大用药量要严格控制。为安全考虑，刚开始爆破时起爆药的用量应控制在较少范围内。当证实了建筑物不会受到爆破的影响时，便可增加用量进行起爆。根据炸药使用量的差异，计算出来如表1的各种安全距离。

表1 安全距离与装药量关系

3 水下炸礁施工机具的选配

在本航道实施水下炸礁工程中，钻机船、挖泥船大都不是自航式船舶，因此必须安装拖轮配套设施，就拿当前的广西河流来说，其以山区河流为主。为此最好使用 270～320 hp动力拖轮，用来为航队转移调迁和其他用途。此外还可考虑运用80～120 hp的动力拖轮来拖带泥驳，或者用机动型的泥驳取代非机动型泥驳来降低投资和动力船数量，同时应有2艘不少于40 m3的对开泥驳，一艘锚艇和一艘交通艇配备在每艘挖泥船上;炸药、雷管加工船等也应和起锚艇、交通艇一样配备到钻机船上;一般在40～60位为提供职工生活和娱乐的住宿船之间需配一艘交通艇。此外，每条工作船应配不少于φ15.5 mm的主缆和不少于φ12 mm的附缆，锚最好采用单齿的锚，以便同时进行一些通航河床的工作和通航。挖泥船的附缆沉入水下0.8～1.2 m时工作最佳，与此同时，给通航和泥驳停留进出提供了便利。

着重提示，在今天的科技如此快速地更新换代中，内核航道的整治定位早已用前站仪或GPS全球卫星取代了原来的经纬仪和水准仪的交会测量定位，但先进的GPS定位只适用于没有什么障碍的海上测量定位，而前站仪定位法则为有很多测量参照物的内河航道提供了经济实惠的方法。