码头港池近距离炸礁施工控制

◎ 林弘　中交第三航务工程局有限公司厦门分公司



码头港池近距离炸礁施工控制

◎ 林弘中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

摘要：作为码头水工建设中除礁的重要施工方法，基槽炸礁技术越来越广泛应用于我国港口工程，而近距离炸礁施工对炸礁工艺及安全控制的要求则更为严格。本文结合湄洲湾秀屿港区莆头作业区1#～2#泊位工程简要介绍码头港池近距离水下钻孔爆破的施工设计和控制。

关键词：港池炸礁 药量计算 安全控制

1.工程概况

本工程为莆田湄洲湾秀屿港区莆头作业区1#、2#泊位工程水下炸礁工程，工程地点位于福建省莆田市秀屿区东庄镇。施工范围为2#泊位K+360～K+460港池炸礁（设计标高为-14.7m），炸礁范围约为750m2，炸礁量约为1000m3。其南侧距离LNG燃气电厂的LNG油管最近距离约为523m，东侧为已建2#泊位码头，最近距离为25m，其余方向面朝大海。

本工程前期码头建设过程中基槽及部分港池区域已进行过炸礁施工，目前施工部分属于业主新增的变更项目，在原有的港池标高基础上加深，该区域的地质经过勘探基本为中风化花岗岩，少数区域表层还有10～20cm残余的强风化花岗岩。

2.工艺流程及测量控制

根据现场施工条件，考虑到对已建成的2#泊位码头的影响，施工方案选择最西端作为本工程炸礁的试验段，以验证修订炸礁设计方案的合理性，并予以修正和优化。

2.1基槽炸礁的施工技术程序

结合施工工程的特征和设备的使用情况，水下钻孔爆破是炸礁施工的最佳办法，具体施工流程见图（如图1所示）。

2.2对施工测量进行管理

2.2.1开展平面控制工作

严格按照《水运工程测量规范》中的有关标准来对施工区的平面控制网点进行布局。平面控制点标志及埋设按业主的技术文件要求执行。

施工船舶定位根据业主提供的平面控制点，选用最佳的定位控制点。挖泥船采用导标法及GPS进行定位，炸礁船采用RTK-DGPS进行精准定位，在岸上进行基准站控制点的设置，设置控制点的时候使用RTKDGPS进行施工，借助RTK-DGPS将炸礁船上的钻机孔平面位置清晰的在电脑上显示。在进行定位操作的时候，实际孔位和设计孔位之间的平面偏差一定要控制20cm左右。

图1　试爆施工流程图

2.2.2高程控制

采用秀域当地理论深度基准面（当地理论最低潮面），根据业主提供的水准点引至施工区，设立水尺和安装潮位遥报仪，给清礁船提供实时潮位数据，以便进行深度控制。炸礁时，根据实时潮位数据对炸礁船上的RTK仪器进行水位校正，以便能够正确控制钻孔、下斗的深度。炸礁船进行施工时，直接能从电脑上观测得到实际潮位。

3.钻孔爆破施工设计

本工程炸礁采用水下钻孔爆破法施工。

3.1选择爆破器材

水下钻孔经常使用的炸药有TNT炸药、硝化甘油炸药和乳化炸药等。依据该工程的实际情况，在选择炸药的时候，一定要选择价格合理、运输安全系数高、爆能水平强以及具有较强防水性的炸药，最符合这些条件的炸药就是高能乳化炸药，药卷用塑料袋包装， 药卷直径为φ100mm，每条药卷长度50cm，重量约为3.4kg，炸药的爆力为320ml，用8#铜壳电雷管作为击发元件、非电导爆管为传爆元件，非电雷管为起爆元件引爆药包。

3.2爆破相关参数

孔距（a）：该工程用于施工的钻爆施工船上总计安装钻机4台，孔间距保持为2米。

孔径（d）：钻进时，使用的方法为冲击回转式，球齿钻头的外部直径为11cm，所以孔径的有效值为11cm。

排距（b）：依据爆破区域的岩石情况，将排距设置为1.8米。

超钻深度（Δh）：依据爆破区域的岩层厚度和岩石性质，将超钻深度设置为1.5米。

药柱直径（D）：该工程使用的是塑料筒装药柱，将药柱直径设置为10cm。

在爆破施工中，如碰到个别孔深超过7m，则按7m为台阶高度分层爆破。3.3单孔药量计算

表1　爆破振动安全允许标准

表2　有关的系数k和衰减指数α值

表3　水中冲击波与水下人员的有效安全距离

超钻深度Δh：结合工程的实际情况，以及保护码头等建筑物和地质情况，控制超深量。

主炮孔装药量可按下式计算：

其中：Q1指的是主炮孔的容量，单位为千克（kg）；

q指的是炸药单耗，该值为固定值，即q=1.2kg/m3；

a、b、h分别指的是孔距、排距和孔深，单位为米（m）。

经计算，主炮孔的装药量为10.8～15.12KG。

3.4起爆网路联接及起爆

起爆网路采用非电导爆网路。这一起爆网络具有抗扰性强、安全性好、起爆可靠、起爆数量不受限制、使用方便简单等特点。要想将爆破地震的危害控制在最小的范围之内，就要对起爆网路进行科学的设计，使用微差爆破的办法来对地震的危害进行有效控制。使用微差爆破可以使降震率下降一半，要想使降震效果更加突出，就要增加微差段数，经过大量的实践证明，降震效果最突出的有效段间间隔时间在100ms以上。所以导爆管雷管的段别向厂家定制1～12段，以便于采取孔内或孔外微差爆破。为确保微差时间的准确性，爆破前对导爆管雷管取样进行测试。

4.对炸礁安全性进行有效管理

爆破安全是针对炸礁对四周环境的危害而开展的。该工程对爆破地震波给建筑物、码头以及水中冲击波对人员、船只所造成的危害进行了认真的分析。依据《爆破安全制度（GB6722—2003）》爆破时，产生的地面质点峰值振动速度为：

其中：Q指的是一次爆破使用的炸药数量，单位为千克（kg）；

R指的是被保护物体到爆破点的有效距离，单位为米（m）；

V指的是在爆破的时候，所出现的地面质点峰值振动速度，单位为cm/s；

α、k指的是与爆破点的地质、地形有关的衰减指数和系数。

安全振动速度（cm/s）的有关数值详见下表1所示。

4.1爆破对附近构造物安全的验算

本次爆破施工区域的地质为强风化及中风化花岗岩，属于软岩石至中等硬度岩石，根据表2所示并结合经验，取K=250，α=1.8。

由于此次炸礁区域离码头较近，为防止爆破对沉箱胸墙等构造物造成影响，需严格控制药量，经计算单响药量为50.4kg时安全振动速度为8cm/s达到重力式码头上限，单响药量为31.2kg时安全振动速度为6cm/s，爆破对附近结构物爆破震动速度均小于安全震动速度，满足安全允许标准。

4.2验算爆破水中冲击波与人员安全的有效距离

依据有关规定，水下钻孔爆破在30米以上水域进行的时候，具体的数值详见下表3所示。

4.3爆破中出现的飞石

依据有关规定，当水的深度超过6米以上的时候，对于飞石的影响就不需要考虑了。本工程浅区爆破选择在高平潮时进行，以防止飞石的影响。

5.结束语

炸礁对周边建筑物影响因素较为复杂，包括岩层地质板块、岩层厚度、冲击波传播途径、钻孔深度、炸礁工艺及天气等诸多因素。尤其是近距离炸礁施工，需要进行合理的施工设计，综合考虑不利因素，通过药量参数计算最大施工爆破药量，并结合规范要求做好相关安全控制的验算。

参考文献：

［1］JTS 204-2008.水运工程爆破技术规范.

［2］GB 6722-2003.爆破安全规范.