提高水下钻孔爆破施工船舶定位精度探讨

刘天云

摘 要：本文针对钻爆船定位精度不准的问题，以洪庙角、樊厂湾2处凸嘴炸除工程为背景，探讨了提高定位精度的技术流程和方法，包括现状调查、原因分析和确认、对策制定与实施等，结果表明钻爆船的定位精度得到了显著提高，提高了功效，节约了成本，增加了效益。

关键词：钻孔爆破船 定位精度 对策 效果

中图分类号：U61 文獻标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（c）-0084-03

1 研究背景

1.1 定位不精确对质量的影响

（1）位置不准确重复施工。

由于位置不准确造成排拒宽窄不一，如果排距过大爆破效果不好。不能顺利地把岩石炸碎后期清渣船无法清渣，造成浅点。只有在后续施工中钻探船重新定位施工。如果排距过小，虽然爆破效果很好，但是没有充分发挥炸药的影响距离。造成浪费炸药增加施工成本。

（2）位置不准确对边坡控制的影响。

钻爆船定位不精确对边坡控制影响很大。尤其是临近建筑物的影响。临近建筑物对爆破距离要求严格时，如果钻爆船没有精确定位达不到临近建筑要求的安全距离而爆破时对临近建筑物造成安全隐患。对靠近岸边尤其是陡岸的边坡控制尤为重要。钻爆船定位不精确达不到控制的边线，清渣船无法完全清除边线达从而不到设计要求，如果钻爆船再定位进行炸除由于炸药的影响形成不稳定边坡。会造成工程不合格。

（3）位置不准对炸礁深度的影响。

航道工程边坡有时是按照阶梯设计，在施工中要严格按照设计图纸施工，如果定位不精确就会多打或少打。都是对质量不合格的形成原因。

（4）位置不准对清点（定点炸礁）影响。

清渣船在清点过程中有时无法清除需要再次爆破才能清除。如果钻爆船定位不精确就无法定点清除浅点。往往会形成清渣船无法定点清除浅点，而炸礁船无法定点炸除浅点的重复施工现象。造成工期推迟，成本增加。

1.2 定位不精确形成的原因

（1）钻爆船是采用钢缆或锚链定位是柔性固定不是刚性固定。是形成定位不精确的一个原因。钻爆船在施工中是漂浮状态受风、浪、流的影响很大。钻爆船在施工过程中外力会导致船位发生变化，相应的钻机钻杆对河床底部发生位移。过往船舶行成的波浪也会对钻爆船的船位形成影响。

（2）河床地质条件对钻爆船精确定位的影响。

河床地质大概可以分为泥质河床卵石河床沙质河床以及石质河床。不同的河对床地质对锚的抓地能力影响不同，泥质河床对锚的抓地影响力最大可以达到4G（锚）重，卵石和沙质河床对锚的影响力只有1～2G（锚）重，石质河床不适用抛锚。但炸礁施工地多处于石质河床，很多时候都是靠锚和锚链自身重量来达到稳住船位的效果，如果外力作用超出了锚和锚链的自身重量就会造成锚移位从而造成船位变化。

（3）船上钻机定位误差也是形成定位不精确的原因之一。

如图1所示，钻杆不是垂直的而是有一定的倾斜角，随着钻杆的入水加深钻杆到达河床的预定位置偏差就会越来越大，从而影响实际施工的精度。

2 工程概况

明月峡位于长江上游航道626.1km处，两岸岩石突嘴交错，河床呈宽窄相间的藕节状，航道弯曲狭窄，沱区江面最宽处河宽达1700m，突嘴最窄处仅250m。在本峡谷中段，左岸为洪庙角石嘴伸出岸边长130m左右，与右岸鸡公嘴凸嘴斜向相对。在下段左岸樊厂湾石嘴伸出岸边80m，与右岸伸出岸边的黑石背凸嘴正对。设计要求为炸除洪庙角、樊厂湾2处凸嘴，炸礁基线均平行于航槽线布置，洪庙角炸礁基线长85m，樊厂湾炸礁基线长105m，将炸礁基线向河心侧的礁石炸低至设计底高程。设计炸礁水深为3.7m，设计底高程为152.14m，炸礁边坡为1∶0.5。在施工前期为了修建外环铁路长江大桥洪庙角变更设计方案，设计底高程变更为为149.64m。根据三峡水库坝前水位运行调度计划，三峡水库蓄水后，一年中约有半年时间处于175m.施工期正处于蓄水期。平均施工水深在20m左右施工船舶精确定位对提高功效、保证质量、节约成本，对后续施工提供更多的保证工期。

3 现状调查与工程目标确定

3.1 现状调查

从三峡大坝开始蓄水后长江上游的冬天水势就发生了变化。以前的长江冬天是水位最低，是航道施工的最佳时期。自从三峡蓄水后的长江上游到了冬季水位大都处于175m左右。很多汛期碍航的礁石在175m水位时都是在水下20～30m从而增加了施工难度。水位变化后在航道工程中统计出来的数据得到反复补钻和反复清点的次数增加了。这其中有由于水位变深，水的压力和压强增大从而消耗了炸药一部分能量影响了炸药对石头做功降低了炸药的功效。由于炸药功效降低克服方法是加强炸药的质量管理，增加炸药的消耗从而克服水位变深对施工质量的影响。

水位变深后船位不精确对工程质量的影响是造成反复爆破和反复清点的主要原因。

3.2 设定目标

本次工程的目标为精确定位。克服风、浪、流对船舶定位的影响。提高功效降低反复爆破和反复清点的次数。提高工程质量，降低工程成本，加快施工进度合理缩短工期。具体目标值与现状之间的差异如表1所示。

4 原因分析与确认

4.1 基于鱼刺图的原因分析

基于鱼刺图对深水不能精确定位原因进行分析，如图2所示。

4.2 基于现场验证的原因确认

根据问题关联图，通过调查分析、现场验证、现场测试测量的方法对以上末端因素进行了要因确认。

通过表2分析：作业人员技术不足，风浪流的影响，河床地质的影响，关键定位技术不足是造成定位不精确的主要因素。

5 对策制定与实施

5.1 对策制定

针对确认的主要原因，根据5W1H的原则，小组对每一主要原因制定了相应的对策（表3）。

5.2 对策实施

5.2.1 针对“作业人员技术不足”

对钻爆船所有管理人员及作业人员再次进行技术交底和技能培训，明确作业要求、操作要点、定位控制要点等，安排各部门负责人现场培训、示范操作。对培训后进行现场考核。合格后上岗，不合格再培训直到合格为止。实施效果表明，经过项目部多次技术交底和技能培训，有效提高了各工序人员的质量意识和作业水平，操作合格率100﹪，确保了各工序施工质量。杜绝了做事马虎不认真的操作不当。

5.2.2 针对“风、浪、流影响”

采取以下方法：（1）在岸上以地牛代替锚的做法。（2）在河中一侧无法用地牛代替锚的情况下用大锚替代小锚超规格配备。（3）在锚和钢缆的中间加锚链，增加绕度用来克服不利自然因素的冲击力。实施效果：经过多次风浪流的外力作用克服了钻爆船定位不精的情况。

5.2.3 针对“河床地质不良对钻爆船定位的影响”

抛锚最好的河床是泥质河床，但是钻爆船施工的位置大都不是泥质河床，以石质河床为多，石质河床是禁止抛锚的。但是为了工程需要有时任需要抛锚。石质河床抛锚有两种情况：（1）抛下去锚抓不住即没有抓力。（2）抛下去后抓在石缝里无法起锚，造成浪费增加成本。

针对以上河床地质不良的因素对钻爆船的影响采取以下方法：（1）加强地质踏勘，仔细研究地质报告，注意资料收集整理，结合当地自然环境制定有效的施工方案。（2）岸上用地牛代替抛锚。（3）岸上打桩代替地牛（岸上无法挖地牛的情况）。（4）河中间抛锚效果不好时用过江缆代替抛锚（中间用锚链以增加过江缆的重量，形成绕度以防止过往船舶发生钢缆兜船的安全事故）。实施效果：经过理论计算和实际施工的检测效果明显既能保证钻爆船的精确定位又能保证过往船舶的安全。

5.2.4 针对“关键定位技术不足”这个原因

关键定位技术不足往往是对地质情况熟悉程度不够，工况环境没有很好地掌握，施工区的周边环境了解不够，定位仪器不准。以上原因造成钻爆船不能定好位，或者定位后不精确不能施工。针对以上关键定位技术不足的情况采取以下措施：（1）加强业务学习实行现场教学。（2）在定位过程中运用GPS精确制导。（3）下钻杆用竖直仪校核钻杆的竖直情况，尤其是深水如果不竖直相对河床偏差很大。实施效果：运用以上方法达到了精确定位。

6 效果与经济效益

6.1 效果检查

经过在明月峡工地的实际情况检查如表4所示。

从表4看出爆破次数和清点次数明显减少。

6.2 经济效益

爆破次数和清点次数减少使得工期提前；节约成本；创造了效益。

7 结论与展望

通过本次活动，显著提高了钻爆船的定位精度，提高了功效，节约了成本，增加了效益。下一步在其他工地和钻爆船上全面推广并不断完善，最后形成一个完善的施工工艺。通过一个问题的发现、分析、研究、采取措施、实施监测及跟踪，得到了很大的经济效益和时间效益。下一步在施工中要开展QC小组活动，积极主动发现问题，总结问题，解决问题，并对解决方法进行完善，创造更多的价值。

参考文献

[1] 陶明，张永卿，杜新建，等.厦门漳州招银港深水炸礁爆破[J].工程爆破，2009（3）：48-49.

[2] 張可玉，王兴雁，许明清.深水港水下炸礁的难题及对策[J].爆破，2006（2）：85-86.

[3] 符朝辉，蒋继来，谢桃生.水下炸礁工程施工工艺[J].中国水运，2011（9）：184-186.