水下爆破技术在港口码头建设中的应用

马明生

水下爆破技术在港口码头建设中的应用

马明生

（重庆航运建设发展有限公司 重庆市渝北区 401121）

爆破技术指的是利用炸药的爆炸能量，对某种物体的原有结构进行破坏，从而实现不同的工程目标。现如今，爆破技术已经被广泛应用于港口码头建设中，对此，本文将以重力式码头作为研究对象，详细探究水下爆破技术在港口码头建设中的应用方式，以期为类似工程提供借鉴。

码头建设；水下爆破技术；应用

1 引言

港口码头建设是土地资源开发中十分重要的建设类型，土石方量比较大，作业面比较宽，而且人力、物力消耗量比较大，现如今，水下爆破技术已经被广泛应用于港口码头建设中，有利于节约建设资源和建设成本。因此，对水下爆破技术及其应用进行详细探究至关重要。

2 工程概况

某港区码头基础为抛石基床，上部为重力式沉箱结构，抛石基床顶面宽有两种，即26.15m和22.1m两种。另外，该码头基床爆夯总长（含延伸段）为558m。码头基床由10～100kg和10～300kg两种规格块石抛填而成，基床前沿顶标高为-12m和-16m，底标高-20～-26m，基床抛石厚度4～14m。设计高水位+7.2m，设计低水位+0.75m，施工水深大于12m。由于码头建设地处开敞式海域，基床爆夯施工受风浪、水流影响很大，如何合理安排工期及高效的完成基床爆夯施工成为码头建设中至关重要的一个环节。

3 参数设计

（1）布药网格。根据爆破规范，药包平面用正方形网格布置。正方形网格采用4.0m×4.0m，以顶面宽26.15m断面布药如图1所示。

（2）单药包药量Q。按如下公式计算：

图1 爆夯药包布置平面图

式中：Q——单药包药量（kg）；

q0——爆夯单耗（kg/m3）；

本工程取4kg/m3；

a——药包间距（m），本工程取为4m；

b——药包排距（m），本工程取为4m；

H——爆夯前石层平均厚度（m）；

η——夯实率，本工程平均夯实率不低于13%；

n——爆夯遍数，本工程取3遍。

（3）悬挂高度 h。悬高控制范围为：h≤（0.35～0.5）Q1/3，本工程药包悬高取在石层上方50cm处。

（4）一次齐发起爆药量。在综合考虑爆破环境要求的条件下，一次齐发起爆药量控制在465kg以内。

（5）药包配重。因爆夯海域涨退潮水流急，配重为药包重量1.5～2倍，配重材料选用碎石。

4 爆破施工前准备工作

4.1 火工用品的选取

在水下爆破作业时，需考虑炸药主要性能有：炸药的起爆感度、炸药抗水性能及炸药的威力。导爆索应采用塑料导爆索，要求具备抗水性能。

4.2 药包和配重的制作

按设计要求采用岩石乳化炸药，制作药包时要求药量偏差不大于5%，取一根足够长度的导爆索制作起爆头，将其插入药包中，并用麻绳将导爆索固定住。然后将炸药连同一定长度的导爆索一起放入编织袋中，扎紧袋口，留足够长的导爆索供起爆网络之用。为了保证悬高药包能悬浮，在药包袋中放一定数量的泡沫，并在药包下方连接一个配重袋。另外，还需要使用绳索将配重袋和炸药包连接起来，并且沉到基床面，并且坠住炸药包。为了确保药包位置的准确性，要求配重应该大于药包的浮力，其配重为药包重量1.5～2倍，连结绳长0.5～0.6m。

4.3 布药工艺

布药宽度以及爆破作业具有阶段性集中的特点，因此，在本工程中，可以将自航250t铁驳船作为布药船，并且采用线形形式进行布药。具体的布药工艺如下所示：①根据爆夯参数，在船上制作药包，同时还需要加入配重体，并且将药包安装在船边；②对水深进行测量，然后在药包上捆扎好药包的绳索，然后准备好漂浮物；③根据设计间距，使用导爆索在船上连接好药包，并且严格控制绳索；④将施工船定位在爆区，并且使用GPS对药包位置进行测量；⑤组织工作人员沿着船边将药包放置在基床表面，并且拉脱药包引绳，然后移动布药船，并且放置第二段药包，两段药包之间的间距应该控制在15m以上，这样能够有效避免第一段起爆时，炸坏第二次爆破所用药包，循环上述作业方法。

4.4 布药注意事项

在布药过程中，需要严格选取平潮；在爆破前后，还需要对基床标高进行测量，明确爆夯沉降规律。另外，还需要注意的是，对于局部补抛石，要求在平均厚度大于50cm的范围布设布药网格时，必须根据原设计药量减少一半进行补夯，补夯范围的药包按原设计位置、距离布放。

4.5 起爆系统与网络

在本工程施工中，需要采用导爆索传爆网络和毫秒微差爆破技术。为保证深水条件下的爆夯安全准爆，起爆系统与网络设计为：选用导爆索起爆头起爆药包，导爆管雷管起爆导爆索，击发针起爆导爆管，击发针接头与爆破母线相连，爆破母线引至击发电源的起爆网络。

5 试验段施工

为检验单药包药量、爆破夯实单耗、药包间排距离、一次爆夯段数、爆夯遍数等参数设计是否合理，项目部按已设计的爆夯参数及施工方法，选取具有代表性的K0+190～K0+260段进行典型施工。

（1）在爆夯前后分别对该试验段基床标高进行测量，按每5m取一个断面，爆夯前基床面平均标高为-16.10m（本试验段基床底标高平均为-22.26m），爆夯后基床面平均标高为-16.97m，计算得该爆夯段夯沉率为14.11%，满足设计的不小于13%夯沉率的要求。

（2）经过测量，夯后基床面大致平整，边坡处基本稳定，未出现较大坍塌。通过试验段爆夯结果显示，所设计的爆夯参数是可行的。

6 爆破安全防护与质量控制措施

6.1 爆破施工安全防护措施

在本工程水下爆破施工过程中，为了有效避免爆破施工对建筑物造成破坏，保证船舶以及作业人员人身安全，可以采用分段起爆的方式进行爆破，并且根据《水运工程爆破技术规范》以及《水下爆破对周围环境影响》中的相关规定，对爆破安全距离进行准确计算。

6.1.1 爆破地震安全距离

R=（K/V）1/α·Q1/3

式中：R为爆破地震安全距离（m）；Q为一次齐爆总用药量（kg），V为爆破地震安全速度（cm/s），K、α为与爆破地形、地质有关的系数和衰减指数。

6.1.2 飞石对构筑物、人员的安全防护措施

（1）根据《水电水利工程爆破技术规范》（DL/T5135-2001），对岸上爆破时个别飞石安全距离进行经验计算：

在上述公式中，RF指的是飞石对人的安全距离m；n指的是计算药包 在上述公式中，RF指的是飞石对人的安全距离m；n指的是计算药包的爆破作用指数；W指的是最大一个药包的最小抵抗线；KF指的是安全系数。

（2）根据《水电水利工程爆破技术规范》（DL/T5135-2001）中的相关规定，对飞石安全距离进行计算，计算公式如下：

在上述公式中：L指的是安全距离，m；Q指的是药包中心到测点的距离；h指的是水深，mm；n指的是系数，与地形、地质有关。

根据计算公式，如果水深在2～4m，则应该讲飞石距离控制在100～200m之间，如果水深大于4m，则在爆破施工过程中，块石不容易飞出水面，因此，只需要将安全距离控制在100m以内。

6.1.3 水中冲击波

水不同于空气，为近似不可压缩介质，药包爆炸后产生的冲击波传播更快更远，影响范围更大，故通常水中冲击波为水下爆破的主要危害。对于水中冲击波，可依照下式，水下爆破冲击波压力经验公式进行计算：

式中：ΔP指的是水中冲击波超压峰值，MPa；Q指的是产生水中冲击波的等效药量，即长度等于5倍药卷直径的炸药量，kg；R指的是爆破点与被保护处的距离，m。

6.2 爆破施工质量控制措施

炸礁过程质量控制对爆破效果的好坏至关重要，为使工程爆破效果达到预期，根据积累的施工经验及参考相关文献，施工过程中实行相关质量控制措施如下：

（1）测量定位采用RTK-DGPS定位和全站仪定位，确保实测孔位和设计孔位偏差不超10cm；当水流较急或转潮时要经常进行孔位复测。

（2）采用防水性能较好的毫秒雷管和高性能的抗水乳化炸药，并对药包进行专门加工，装填起爆体，避免拒爆。严格按设计要求装填药包，借助炮棍将炸药下装至孔底；同时要求装药至距孔口1.0～1.5m，根据实际情况进行药量控制，以满足要求。

7 结语

综上所述，本文主要对水下爆破技术在重力式码头建设中的应用进行了详细阐述。在本工程中，基床爆夯施工技术应用效果比较好，具有同期段、投入的船机少以及后期沉降量小等优点，因此，在码头建设中应该广泛推广和应用。

[1]杨锡润.水下爆破技术在港口码头建设和航道建设、整治中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2013（12）：36～37.

[2]赵睿.港口码头与航道的建设、整治中水下爆破技术的应用探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2013（24）：76～77.

[3]余启灿.水下爆破施工安全防护设计[J].大科技，2014（25）：136.

U656.1

A

1004-7344（2016）31-0296-02

2016-10-22

马明生（1978-），男，高级工程师，硕士，主要从事水运工程建设管理工作。