浅谈喀麦隆克里比炸礁工程施工方法

李方勇+曾昊

摘 要：对于疏浚工程来讲，当疏浚土质特别坚硬、凿岩工艺已无法满足施工需要的时候，水下炸礁作为一种特殊施工工艺，其意义就显得尤为重要。通过对喀麦隆克里比深水港项目炸礁工程实际施工中遇到的问题以及所采取的措施进行分析、总结，以对类似工程的安全、工期以及成本控制等提供参考。

关键词：喀麦隆克里比；水下爆破；钻孔排距；炸药用量；振动检测

1 工程概况

1.1 工程概述

喀麦隆克里比深水港工程位于非洲中部西岸喀麦隆克里比（Kribi）南部约30km处的莫伯罗（Mboro）村，向西面向大西洋和几内亚湾，大概位置：2°43′20″N，9°51′40″E。本项目拟建设一个5万吨级集装箱泊位（结构按7万吨级通用泊位预留设计）、一个4万吨级通用泊位（结构按7万吨级通用泊位预留设计），按L型布置。疏浚工程包括码头基槽、泊位、调头圆、航道的疏浚开挖，工程量约218万方（不含超挖）。

水下炸礁工程范围：基槽东侧JE0+000～JE0+150段（需炸礁面积约4300m2，范围见图1）及基槽JE0+530～JE0+630段礁石区域范围。炸礁面积总计约4900m2，设计底标高分别为-17m、-19m（海图基准面）。

图1 基槽东侧JE0+000～JE0+150段炸礁区域示意图

由施工区土质最不理想区域的横断面图可知，礁石层最大厚度超过6m，其横断面图如下图2所示。

图2 炸礁区域JE0+100处横断面示意图

1.2 土质情况

基槽东侧JE0+000～JE0+150段开挖区域由抓斗船"金建"累计凿岩4次后取出的岩石样品（见图3）经过现场试验室检验，其抗压强度最高为102MPa，见表1。

图3 基槽基槽东侧JE0+000～JE0+150段所挖岩石样品

表1 岩石抗压强度检验报告

1.3 工程特点

本工程炸礁区域距离已安放沉箱最近约22m，而且周围各类施工船舶多达数十艘，安全保障相当重要。水下炸礁作业实施前，业主、咨工和施工方召开专门会议，讨论水下爆破的安全措施，业主要求爆破期间要检测其相关数据，重点保证炸礁区域周围建筑、结构物的安全，并且火工用品的存储和运输安全保障计划必须措施落实到位。

基槽开挖作为节点分项工程，工期由于客观原因已经滞后，业主要求炸礁施工进度必须尽快完成（要求7月10日前完成全部基槽水下炸礁），以最大限度降低对整个工程的工期影响。

喀麦隆当地没有生产火工用品的厂家，即使销售也必须拥有政府发放资质证书的当地公司，而且用以水下爆破的乳化炸药属于特殊类型火工用品，所以销售此类型火工用品的公司很少。通过中港喀麦隆办事处提供的参考信息，决定采购一家西班牙公司在当地的代理商的产品，其火工用品全部从西班牙进口，价格比较昂贵。

2 水下爆破施工

2.1 施工工艺流程图

图4 水下爆破施工工艺流程图

2.2 施工方法

2.2.1 钻孔

经过对施工现场工况以及土质（其岩石较脆）分析，并根据所用火工用品供货商所提供的产品信息资料，决定对钻孔布置间距以及单孔药量进行适当调整，以加快施工进度和降低施工成本。

据《水运工程爆破技术规范》和以往经验，理论钻孔间距为2.5m，排距为2.0m，一次性钻至设计标高，呈梅花形排布，见下图5。

图5 钻孔设计布置图

在实际炸礁钻孔作业实施之前，于2013年6月1～2日进行试炸，炮孔间距和排距均取2.5m，之后通过取样观察（见图6），可以满足抓斗船施工要求，试炸效果较为理想。按照此排孔布置进行实施作业，使炸礁整体施工进度加快20%，工期由原计划的40工作日缩短至32工作日。实际钻孔布置图见图7。

图6 试炸后基槽土质取样

2.2.2 钻孔炸药药量确定

根据作业船设备以及西班牙进口炸药性能的情况，选用90mm直径药包的乳化炸药作为施工使用，钻孔直径为105mm至110mm左右，钻头直径为110mm。雷管采用防水电雷管和非电导爆雷管。

由《水运工程爆破技术规范》，炮孔装药量计算公式为

Q=qbaH0 （1）

式中：Q──炮孔装药量，kg；

q──炸药单耗，kg/m3，取q=1.8-2.0kg/m3；

a、b、H0──孔距、排距、孔深，m。

药量与孔深的关系见下表2

表2 药量-孔深关系表

水下炸礁前，基槽东侧JE0+000～JE0+150段实际纵断面示意图如下图9。

由图9可以看出，所需清除礁石层最厚区域在JE0+100附近，厚度约为6.4m。根据公式（1）和表2，可知药量和孔深在一定范围内（2～7m）呈线性关系。采用内插法可以算出理论最大单个炮孔药量为57.6kg。再结合药包规格以及前期"金建"对已炸区域基槽JE0+530～JE0+630段的清礁效果（见图10），在对基槽JE0+000～JE0+150段水下炸礁作业中，实际最大单个炮孔装药量减小至32kg（即8个药包）。

根据上图10可以看出，“金建”抓斗船基槽清礁效果良好，实际水深达到设计要求，说明炸礁作业取得理想效果，为后期炸礁作业（约占总工程量的90%，经200方抓斗船"东祥"清礁后达到设计要求并已通过验收）钻孔药量的调整提供可靠参考信息，并使施工成本得到有效控制。

2.2.3 引爆

钻孔引爆采用排间微差爆破，每排间隔2个段位，微差爆破时间按照25毫秒每段计（由相应规格导爆索控制），爆破时炮孔逐排顺序起爆。由于前排炮孔爆破后的岩块对后排岩块的爆破抛出起了阻碍作用，使前后排爆起的岩块相互发生碰撞，增加岩块破碎度，也避免了爆破引起地震波迭加，有利于减小震动效应。

引爆前的安全措施：区段引爆实施前1～2天，通知施工区其他参建单位；引爆前4小时与其他各单位之间保持甚高频沟通，根据总工程施工安排的实际情况调整引爆时间；引爆前由1艘交通船设置安全警戒区；岸基安全专项负责人员以及工程人员全程跟踪安全措施落实情况，在确定不存在安全隐患之后，通知炸礁船开启警报在炸礁作业实施区域外围安全距离水域进行巡航，直至水下爆破完成。

引爆前的钻孔深度、装药量的检查：测量技术人员将施工设计图导入船舶电脑后制作每日施工作业示意图。钻孔员根据当日钻孔区域水深确定钻孔深度，利用刻有标度的钻杆完成钻孔后，由测量人员用钢尺再次校核钻杆刻度以确认深度。装药人员根据测量人员提供的每日作业区域钻孔数量和孔深，确定每孔药包数量；在完成炸药药包捆扎后，由钻孔人员检查药量，最后由施工作业负责人根据测量人员和钻孔人员提供的数据再次确认药量，各种数据无误后进行实施引爆。

另外，火工用品储存在专门仓库（位于距离施工区约12km的采石场）内，施工期间每日安排专门人员负责领取炸药和导爆材料，并租用厢式货车进行运输，途中由2名BIR（喀麦隆总统派驻工地的快速反应部队）人员护送。当天水下炸礁作业完成后，材料如有剩余，按照领取程序如数返还仓库。根据喀麦隆当地法律法规的要求，施工方须积极配合地矿部人员定期进行火工用品检查。以上安全措施的落实到位，保证了水下炸礁作业安全、顺利进行。

3 爆破震动检测

3.1 爆破振动安全允许标准

跟据《水运工程爆破技术规范》，主要建、构筑物安全震动速度见下表3。

表3 主要类型建、构筑物地面质点的安全振动速度

在建码头为重力式沉箱结构，故安全振动速度取5～8cm/s，由于沉箱还未进行填沙，可以按7cm/s考虑。

3.2 沉箱振动检测

基槽东侧JE0+000～JE0+150段实施水下爆破作业试炸期间，主要对离此区域最近的沉箱进行了振动检测，使用仪器为WS-5926-1（见图11）便携数据采集仪。

根据6月1～2日（爆破距离沉箱最近的区域，单孔最大装药量为24kg）试炸期间对沉箱检测采集的数据结果（见图12），得到最近沉箱的水平和垂直振动速度最大为2.64 cm/s，小于安全振动速度7cm/s，在安全范围以内。

4 炸礁效果

基槽炸礁作业于2013年7月8号全部完成，经过抓斗船“东祥”清礁后，于7月31号进行水深测量。根据测图结果，基槽水深满足设计要求（见图13，14），并顺利通过验收，本次炸礁施工作业取得理想效果。

5 结束语

水下炸礁作为一种特殊施工作业，其安全尤为重要。在施工前要认真分析工况，积极沟通以熟悉当地各种制度、法规，制定完善的安全保障措施，并严格落实到位。

在依据相关规范的同时，要结合施工实际情况，灵活调整施工方法，以便为工程进度和成本控制创造有利条件。

参考文献

[1]JTS204-2008.水运工程爆破技术规范[S].

[2]Method Statement of the Underwater Blasting for Dredging Works of Kirib Deep Sea Port Project.

[3]Monitoring Report of Underwater Blasting Vibration of Kirib Deep Sea Port Project.

[4]喀麦隆克里比深水港工程基槽水域炸礁工程施工方案[Z].

[5]喀麦隆克里比深水港工程基槽疏浚岩石抗压强度检测报告[R].

引爆前的安全措施：区段引爆实施前1～2天，通知施工区其他参建单位；引爆前4小时与其他各单位之间保持甚高频沟通，根据总工程施工安排的实际情况调整引爆时间；引爆前由1艘交通船设置安全警戒区；岸基安全专项负责人员以及工程人员全程跟踪安全措施落实情况，在确定不存在安全隐患之后，通知炸礁船开启警报在炸礁作业实施区域外围安全距离水域进行巡航，直至水下爆破完成。

引爆前的钻孔深度、装药量的检查：测量技术人员将施工设计图导入船舶电脑后制作每日施工作业示意图。钻孔员根据当日钻孔区域水深确定钻孔深度，利用刻有标度的钻杆完成钻孔后，由测量人员用钢尺再次校核钻杆刻度以确认深度。装药人员根据测量人员提供的每日作业区域钻孔数量和孔深，确定每孔药包数量；在完成炸药药包捆扎后，由钻孔人员检查药量，最后由施工作业负责人根据测量人员和钻孔人员提供的数据再次确认药量，各种数据无误后进行实施引爆。

另外，火工用品储存在专门仓库（位于距离施工区约12km的采石场）内，施工期间每日安排专门人员负责领取炸药和导爆材料，并租用厢式货车进行运输，途中由2名BIR（喀麦隆总统派驻工地的快速反应部队）人员护送。当天水下炸礁作业完成后，材料如有剩余，按照领取程序如数返还仓库。根据喀麦隆当地法律法规的要求，施工方须积极配合地矿部人员定期进行火工用品检查。以上安全措施的落实到位，保证了水下炸礁作业安全、顺利进行。

3 爆破震动检测

3.1 爆破振动安全允许标准

跟据《水运工程爆破技术规范》，主要建、构筑物安全震动速度见下表3。

表3 主要类型建、构筑物地面质点的安全振动速度

在建码头为重力式沉箱结构，故安全振动速度取5～8cm/s，由于沉箱还未进行填沙，可以按7cm/s考虑。

3.2 沉箱振动检测

基槽东侧JE0+000～JE0+150段实施水下爆破作业试炸期间，主要对离此区域最近的沉箱进行了振动检测，使用仪器为WS-5926-1（见图11）便携数据采集仪。

根据6月1～2日（爆破距离沉箱最近的区域，单孔最大装药量为24kg）试炸期间对沉箱检测采集的数据结果（见图12），得到最近沉箱的水平和垂直振动速度最大为2.64 cm/s，小于安全振动速度7cm/s，在安全范围以内。

4 炸礁效果

基槽炸礁作业于2013年7月8号全部完成，经过抓斗船“东祥”清礁后，于7月31号进行水深测量。根据测图结果，基槽水深满足设计要求（见图13，14），并顺利通过验收，本次炸礁施工作业取得理想效果。

5 结束语

水下炸礁作为一种特殊施工作业，其安全尤为重要。在施工前要认真分析工况，积极沟通以熟悉当地各种制度、法规，制定完善的安全保障措施，并严格落实到位。

在依据相关规范的同时，要结合施工实际情况，灵活调整施工方法，以便为工程进度和成本控制创造有利条件。

参考文献

[1]JTS204-2008.水运工程爆破技术规范[S].

[2]Method Statement of the Underwater Blasting for Dredging Works of Kirib Deep Sea Port Project.

[3]Monitoring Report of Underwater Blasting Vibration of Kirib Deep Sea Port Project.

[4]喀麦隆克里比深水港工程基槽水域炸礁工程施工方案[Z].

[5]喀麦隆克里比深水港工程基槽疏浚岩石抗压强度检测报告[R].

引爆前的安全措施：区段引爆实施前1～2天，通知施工区其他参建单位；引爆前4小时与其他各单位之间保持甚高频沟通，根据总工程施工安排的实际情况调整引爆时间；引爆前由1艘交通船设置安全警戒区；岸基安全专项负责人员以及工程人员全程跟踪安全措施落实情况，在确定不存在安全隐患之后，通知炸礁船开启警报在炸礁作业实施区域外围安全距离水域进行巡航，直至水下爆破完成。

引爆前的钻孔深度、装药量的检查：测量技术人员将施工设计图导入船舶电脑后制作每日施工作业示意图。钻孔员根据当日钻孔区域水深确定钻孔深度，利用刻有标度的钻杆完成钻孔后，由测量人员用钢尺再次校核钻杆刻度以确认深度。装药人员根据测量人员提供的每日作业区域钻孔数量和孔深，确定每孔药包数量；在完成炸药药包捆扎后，由钻孔人员检查药量，最后由施工作业负责人根据测量人员和钻孔人员提供的数据再次确认药量，各种数据无误后进行实施引爆。

另外，火工用品储存在专门仓库（位于距离施工区约12km的采石场）内，施工期间每日安排专门人员负责领取炸药和导爆材料，并租用厢式货车进行运输，途中由2名BIR（喀麦隆总统派驻工地的快速反应部队）人员护送。当天水下炸礁作业完成后，材料如有剩余，按照领取程序如数返还仓库。根据喀麦隆当地法律法规的要求，施工方须积极配合地矿部人员定期进行火工用品检查。以上安全措施的落实到位，保证了水下炸礁作业安全、顺利进行。

3 爆破震动检测

3.1 爆破振动安全允许标准

跟据《水运工程爆破技术规范》，主要建、构筑物安全震动速度见下表3。

表3 主要类型建、构筑物地面质点的安全振动速度

在建码头为重力式沉箱结构，故安全振动速度取5～8cm/s，由于沉箱还未进行填沙，可以按7cm/s考虑。

3.2 沉箱振动检测

基槽东侧JE0+000～JE0+150段实施水下爆破作业试炸期间，主要对离此区域最近的沉箱进行了振动检测，使用仪器为WS-5926-1（见图11）便携数据采集仪。

根据6月1～2日（爆破距离沉箱最近的区域，单孔最大装药量为24kg）试炸期间对沉箱检测采集的数据结果（见图12），得到最近沉箱的水平和垂直振动速度最大为2.64 cm/s，小于安全振动速度7cm/s，在安全范围以内。

4 炸礁效果

基槽炸礁作业于2013年7月8号全部完成，经过抓斗船“东祥”清礁后，于7月31号进行水深测量。根据测图结果，基槽水深满足设计要求（见图13，14），并顺利通过验收，本次炸礁施工作业取得理想效果。

5 结束语

水下炸礁作为一种特殊施工作业，其安全尤为重要。在施工前要认真分析工况，积极沟通以熟悉当地各种制度、法规，制定完善的安全保障措施，并严格落实到位。

在依据相关规范的同时，要结合施工实际情况，灵活调整施工方法，以便为工程进度和成本控制创造有利条件。

参考文献

[1]JTS204-2008.水运工程爆破技术规范[S].

[2]Method Statement of the Underwater Blasting for Dredging Works of Kirib Deep Sea Port Project.

[3]Monitoring Report of Underwater Blasting Vibration of Kirib Deep Sea Port Project.

[4]喀麦隆克里比深水港工程基槽水域炸礁工程施工方案[Z].

[5]喀麦隆克里比深水港工程基槽疏浚岩石抗压强度检测报告[R].