水下炸礁在码头施工中的应用

水下炸礁在码头施工中的应用管鹏程三星重工项目部摘要：本文主要介绍水下炸礁施工技术，及爆破对近距离结构的保护措施，采用小药量爆破、微差爆破、渐进爆破等工艺取得了较好的效果，为其他工程施工提供参考。

关键词：水下炸礁、钻爆船、潜孔钻机、微差起爆、冲击波一、工程概况1、工程概述本工程为三星重工业（宁波）有限公司三期码头工程，位于宁波镇海港区甬江入海口处，建于三星重工业已建一期、二期码头之间，高桩和重力式泊位各一个，重力式码头沉箱基床需进行炸礁。

本工程的地质自上而下分别为淤泥、粉质粘土、强风化、中风化岩，各层厚薄不一。

强风化晶屑凝灰岩：灰、灰黄色，凝灰结构，块状构造，岩石风化强烈，原岩结构、构造不清，呈松散碎块状、砂状，部分呈粘土状。

中风化晶屑凝灰岩：灰色、黄色，凝灰结构，块状构造，岩石中等风化，裂隙不甚发育，局部可见充填物为碳酸盐，岩芯呈短柱状，长度为10～15cm。

2、工程范围本次疏浚工程的范围为：三星重工业三期码头港池及沉箱基槽部分内的水下炸礁，港池部分设计底标高-8.5m，沉箱基槽部分设计底标高为-9.0m，炸礁深度为4～8m。

二、现状分析本工程炸礁主要为沉箱基床炸礁，炸礁平整度和标高精度要求高。

西侧炸礁区离高桩段最短1.3m，为此我们采取高桩段2个排架钢护筒等炸礁工作全部完成后再吊打，西侧炸礁区离已沉桩的最短距离为13m，因此对桩基的安全防护要求更为重要。

三、确定解决方案根据现状分析，确定采用水上钻爆船钻孔、埋设炸药进行水下炸礁。

对于已埋好钢护筒的高桩段东侧（即19#~22#排架），离炸礁区域仅13m，炸礁时需考虑此处桩基稳定。

炸礁区西侧炸礁采用微差延迟爆破方式进行起爆，逐排进行爆破，每次爆破均施行小药量爆破，以减小爆破对桩基的影响。

19#~22#排架的钢护筒也采取一定的安全防护措施。

四、方案实施情况1、施工原则施工总体布置的原则是：先试爆，再炸礁，然后清礁，最后扫测、补炸、扫浅、竣工验收。

钻机钻进深度根据岩层厚度变化情况而定，一次钻至设计底标高一次爆破成功。

2、施工设备三星炸礁主要投入一艘600吨的水下钻爆船，水下钻爆船安装有3台潜孔钻机，钻机型号为高风压150型。

3、测量控制3.1测量方法钻爆船的定位系统选用Trimble-5700GPS，码差分GPS定位，钻孔定位时采用实时动态(RTK)定位模式，确保定位精度，以保证港池水下炸礁的尺寸和位置的正确，确保施工质量。

高程控制采用潮位复核，根据现场实际情况，选择好便于观测潮位的位置,利用水准仪测设好潮位观测尺。

潮位观测尺必须确保最高潮位或最低潮位都能观测。

3.2钻孔施工定位钻爆船按断面（船位）施工，断面的宽度根据钻爆船安装的钻机台数和孔距而定，本项目使用的钻爆船安装了3台水下潜孔钻机，采用分区段钻爆施工，每个区段的长度（即首、尾孔所在施工横断面的间距）为30m。

水下钻孔时，利用架设在岸上控制点和钻机船上的具有RTK功能的GPS卫星定位系统，精确测定船舶位置。

按设计确定的平面控制参数，将钻孔布置图绘于测量软件中，根据GPS测定钻爆船的位置，指挥钻爆船移动、定位到设计的钻孔位置上。

要求做到孔位准确，防止漏钻和叠钻。

测定的孔位误差控制在±10cm以内。

根据钻孔时的潮位计算该钻孔深度。

钻孔深度=潮位（m）+设计底标高（m）+超深值（m）。

4、爆破器材的选取本工程水下爆破采用防水性能较好的乳化炸药，药卷用塑料袋包装，直径为140mm，药卷长度为50cm，标称重量为6.0kg。

用8#防水铜壳工业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。

5、爆破参数据《水运工程爆破技术规范》、《爆破安全规程》及工况、施工经验确定。

①炮孔直径：D=165mm；②药筒直径：d=145mm；长度50cm；重量6.0kg；③孔距：a=3.0m；④排距：b=2.0 m；⑤钻孔超深：△H=1.0～2.0m（根据实际地质情况做相应的调整）；⑥炸药单耗：q=2.2～3.0 kg/m3。

6、钻孔一次性钻至设计孔深，孔位呈梅花形错开。

7、装药及药量计算炮孔装药量计算公式为：Q= q× a×b×H式中：Q──炮孔装药量，kg；q──炸药单耗，kg/m3，q=2.7kg/m3；a、b、H──孔距、排距、岩层厚度加计算超深（0.5m），m。

不同孔深的钻孔装药量估算如下表（岩层越薄岩石硬度越高炸药单耗就越高）：初步计算的岩层厚度、孔深、装药量的关系见下表：以上数据仅供初爆时参考使用，现场爆破技术人员根据实际地质、岩层硬度、岩层厚度、炸药的规格、装药量应达到孔深的2/3～3/4等因素进行试爆，再根据试爆后的清碴效果调整有关参数。

8、药包的加工及装药加工过程中，药柱长度小于3m时装一个起爆体，装在炸药长度下部约1/3处；药柱长度等于或大于3m时，装两个起爆体，各装在药柱的1/4和3/4位置。

药包的加工在铺有木板的房间内进行，每条药包长度控制在2m以内。

加工方法如下：用竹片把药柱夹好、绑紧，安装2个导爆管雷管,最后用胶带把导爆管与炮绳绑扎在一起。

装药质量控制措施如下：①测深绳检查炮孔的深度，若达不到要求，应要求钻机手重钻；②按规定药量装填炸药和起爆体，装药时将药包慢慢地放入套管内并拉紧吊炮绳，用竹竿将药包慢慢送入孔内。

③用测深绳检查炸药是否到达孔底，若未到达，应用炮棍压送至孔底；但不能强力压送至孔底。

根据测量药顶标高，检查药条是否已送到孔底。

如未能送到孔底，则需移船加钻，测量定位将钻机移到距原炮孔0.6m处，加补钻孔。

④用砂填塞炮孔；⑤通知钻工吊起套管，联接炮线。

9、 起爆网路本次爆破网路采用导爆管雷管并串联网路，微差起爆的方法，以实现最佳爆破效果。

微差间隔时间为50ms 。

爆破网路见下图:10、爆破安全距离验算根据《爆破安全规程》计算建筑物的爆破地震安全振动速度公式计算：V ＝KQ m α/R α式中：V ：安全振动速度，（cm/s ），根据《爆破安全规程》按不同保护物选取；R ：起爆药包中心至建筑物距离，（m ）；K 、α：与爆破点地形、地质有关的系数，取值见表2“有关的系数K 和衰减指数α值” ；Q ：起爆药量，（Kg ）；m ：炸药量指数，取 m = 1／3。

表2 有关的系数K 和衰减指数α值22段3段4段5段 26段7段8段9段2段3段4段5段 6段7段8段9段根据以上计算公式进行安全距离的验算。

10.1 爆破水中冲击波对人员安全的验算根据《水运工程爆破技术规范》规定，在水深小于30m的水域内进行水下钻孔爆破，当炸药量为50Kg～200Kg之间时,水中冲击波对人员安全距离为：游泳为700ｍ；潜水为900ｍ。

10.2 爆破水中冲击波对非施工船舶安全的验算对于非施工船舶爆破安全距离为：位于爆破点上游时1000ｍ，位于爆破点下游时或静水区时1500m。

在距离不许可的情况下，对保护船舶的安全距离按公式R=K O Q1/3计算。

为安全起见，K O值按木船取K O =25，药量与安全距离的关系如下表：当有非施工船舶经过作业时，按上表选取起爆药量或待非施工船舶离开到安全区域后方可起爆，必须确保非施工船舶的安全。

10.3 爆破水中冲击波对施工船舶安全的验算水下钻孔爆破药量为50Kg～200Kg之间时，对施工船舶的水中冲击波安全距离为：木船150m，铁船100m。

10.4 爆破飞石对人员安全的验算按“爆破安全规程”规定，施工爆破点水深均大于6米时，不会形成飞石，故不考虑飞石对地面或水面以上人员的影晌。

10.5 爆破对桩基的防护措施高桩段东侧（即19#~22#排架）覆盖层较薄，仅为5~6m，土质全部为淤泥质粘土，因此对东侧已打桩的防护措施尤为重要。

钢护筒安全防护主要采取以下几项措施：10.5.1沉桩后立即进行钢牛腿的焊接，桩基纵横向用型钢将2个排架连成整体。

10.5.2 采用小药量爆破，每次爆破控制孔数在10~15孔，总药量在400kg以内。

10.5.3 起爆采用微差延迟爆破方式，间隔时间为50ms，瞬间起爆2孔。

10.5.4 采用渐进爆破方式，从东往西逐排进行爆破，减小爆破对桩基的影响。

五、取得的效益炸礁结束后，我项目部安排挖泥船对港池及沉箱基槽及时进行了清礁，并做了水深测量，都已达到设计要求；在爆破过程中对高桩段19#~22#排架的钢护筒位置进行监测，没有发现有明显位移。

六、结论码头建设中的水下炸礁施工一般都是水下钻孔、埋设炸药、炸礁，体现了水下施工的不可见性，存在着一些不可预见的隐患，这都要在施工中不断地积累经验，提前知道可能出现的问题，做好预防工作。

随着国际航运业中船舶的大型化，码头前的水深也需要满足这些大型船舶的吃水，有些地方存在礁石，导致水深不能满足要求的则需要炸清礁施工，本文给爆破对近距离结构的保护提供了参考。

参考文献：[1] 《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》[2] 《水运工程爆破技术规范》（JTJ286—90）[3] 《爆破安全规程》[4] 《爆破器材起爆技术》[5] 《水运工程测量规范》（JTJ203—2001）。