水下鉆孔爆破在航道整治工程的應(yīng)用

　　摘要：水下鉆孔爆破極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和工程成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，保證了工程施工質(zhì)量，縮短了工期，為整治航道創(chuàng)造了良好的條件。本文以廣西某航道整治工程為例，對(duì)水下鉆孔爆破施工談一些體會(huì)。

　　關(guān)鍵詞：水下鉆孔爆破,航道整治,應(yīng)用　　

　　近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)家逐步加大了對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，水運(yùn)工程施工的機(jī)械化水平有了較大提高，引進(jìn)建造了機(jī)械化程度較高的自航式全液壓鉆孔船、抓石船、運(yùn)石船等配套機(jī)械設(shè)備，由于這類(lèi)先進(jìn)設(shè)備的運(yùn)用，特別是水下鉆孔設(shè)備的運(yùn)用，使水下鉆孔爆破成為可能。水下鉆孔爆破極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和工程成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，保證了工程施工質(zhì)量，縮短了工期，為整治航道創(chuàng)造了良好的條件。本文以廣西某航道整治工程為例，對(duì)水下鉆孔爆破施工談一些體會(huì)。

　　一、水下鉆孔爆破的機(jī)理

　　水下鉆孔爆破主要是指利用炸礁船（又稱鉆孔爆破船）進(jìn)行水下鉆探爆破。炸礁船有普通式和自升式兩種。自升式炸礁船的四角有液壓支柱，工作時(shí)將支柱下至水底后把船頂升出水面一定高度，以避開(kāi)急流和波浪的影響，保持船舶的穩(wěn)定。炸礁船上有鉆機(jī)和軌道，鉆機(jī)在軌道上移動(dòng)以對(duì)準(zhǔn)鉆孔位置。鉆孔方法視河床底質(zhì)而定，在有覆蓋層或?yàn)槠扑榈慕甘瘯r(shí)，一般采用雙套管鉆進(jìn)方法，即先下外套管至覆蓋層頂以保護(hù)鉆孔，再把帶鉆頭的內(nèi)套管鉆至覆蓋層底，然后用鉆具鉆孔至要求深度。鉆完一孔后立即將鉆孔沖洗干凈并用堵眼管塞住，防止泥砂進(jìn)入孔內(nèi)。全部的孔鉆完后，先拔起堵眼管，沖洗鉆孔，再把在船上預(yù)制好的炸藥筒逐個(gè)送入孔內(nèi)，鉆孔頂部留40～60厘米用砂堵塞，然后拔起內(nèi)、外套管，從套管底端取出導(dǎo)線，把各孔導(dǎo)線聯(lián)成爆破網(wǎng)路并與主導(dǎo)線連接，船舶撤離危險(xiǎn)區(qū)后通電起爆。這種爆破方法適用范圍廣，爆破效果較好，但受水深和流速的限制。

　　二、水下鉆孔爆破施工要點(diǎn)

　　水下鉆孔爆破施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)水面以下間隔一水層而無(wú)法直觀巖石表面紋理、溶巖縫等構(gòu)造情況和爆破效果，水域中急流、橫流、漩流的不良流態(tài)以及巖面的淤泥、沙礫的覆蓋等工況，從而導(dǎo)致施工難度更顯突出。施工時(shí)要注意：

　　1、炮孔裝藥量參數(shù)的選定

　　炸藥的爆破，是一種高速的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，其爆速一般民用炸藥可達(dá)3500~5000m/s，并伴隨著產(chǎn)生空氣沖擊波、水沖擊波和地震波等主要應(yīng)力。這些應(yīng)力對(duì)爆點(diǎn)附近的人畜、船舶和建筑物的安全造成威脅與破壞的可能，必須引起足夠的重視。

　　炸藥在介質(zhì)（巖石）內(nèi)爆破時(shí)，主要的特性有二，其一是炸藥在鉆孔的巖石內(nèi)爆炸時(shí)產(chǎn)生高溫、高壓、高速的爆力向爆點(diǎn)最小抵抗線的方向拋射出去的特性，這個(gè)特性是用藥量計(jì)算和定向爆破的主要理論依據(jù)；其二是炸藥在巖石內(nèi)部爆破后，由內(nèi)至外而產(chǎn)生壓縮粉碎圈、拋擲破碎圈、松動(dòng)破壞圈和龜裂震動(dòng)圈等。這是炮孔用藥量、炮孔的間距、排距計(jì)算的理論依據(jù)。

　　自20世紀(jì)70年代，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)潛孔鉆機(jī)應(yīng)用于水下鉆孔炸礁以來(lái)，由于潛孔鉆機(jī)的沖擊器（沖擊錘和鉆頭聯(lián)體）始終都置于巖石表面和巖石內(nèi)部，沖擊能量的損失很小而沖擊鉆孔效果很高。因此，水下鉆孔爆破已成為航道水下炸礁工程最主要和最高效的一種施工方法。

　　《水運(yùn)工程技術(shù)規(guī)范》中，對(duì)炮孔的裝藥量的計(jì)算公式為：

　　首排炮孔裝藥量Q=0.9baH。

　　后排炮孔裝藥量Q=q。baH。

　　上式中：

　　Q----炮孔裝藥量（kg）；

　　a----炮孔間距（m）；

　　b----炮孔排距（m）；

　　H。----設(shè)計(jì)開(kāi)挖巖層厚度，包括計(jì)算超深值的厚度（m）；

　　q。----水下炸礁單位炸藥消耗量（kg/m3），系經(jīng)驗(yàn)值，可參見(jiàn)《水運(yùn)工程技術(shù)規(guī)范》表2.3.2選用。

　　上述炮孔裝藥量的計(jì)算式，主要是以炮孔爆破后包括計(jì)算超深的破碎石方量與石方單位炸藥消耗量以及經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的乘積來(lái)確定，計(jì)算式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，但要使炮孔裝藥量符合實(shí)際情況，不出現(xiàn)因炮孔裝藥量的原因而產(chǎn)生爆區(qū)殘留石丁、石埂、爆后石方粗度過(guò)大而影響開(kāi)挖清碴工效或石方過(guò)碎而過(guò)大加大炸藥消耗成本，必須正確選定如下幾個(gè)有關(guān)參數(shù)。

　�。�1）炮孔裝長(zhǎng)度L。的參數(shù)

　　《規(guī)范》中，水下鉆孔孔底標(biāo)高，同排孔底應(yīng)同一高程，裝藥長(zhǎng)度應(yīng)為孔深的2/3~4/5，軟巖取較小值，硬巖取較大值，這里關(guān)鍵的問(wèn)題是，所計(jì)算的炮孔裝藥量是否滿足裝藥長(zhǎng)度為炮孔深度的2/3~4/5的參數(shù)要求，在水下炸礁的施工實(shí)踐中，往往由于炮孔直徑過(guò)小或線裝炸藥直徑與炮孔直徑比值小于0.80以上時(shí)，炮孔裝藥長(zhǎng)度往往大于炮孔的深度的2/3~4/5的要求，即炮孔裝藥后，炮孔已沒(méi)有足夠的堵塞長(zhǎng)度的空間，甚至炮孔的深度無(wú)法裝下所計(jì)算的裝藥量。出現(xiàn)這種炮孔裝藥長(zhǎng)度過(guò)大的情況時(shí)，便往往出現(xiàn)爆區(qū)殘留石丁、石埂等爆破不完全的現(xiàn)象，要改變和克服上述問(wèn)題，主要是適當(dāng)加大炮孔直徑或改過(guò)炮孔裝藥藥卷包裝質(zhì)量，適當(dāng)減少藥卷外加扎竹厚度，或采用硬塑管作藥卷包裝，以有效增加藥包的直徑的措施，使用藥包的直徑≥炮孔直徑0.8參數(shù)的要求。

　�。�2）炮孔超鉆深度h的參數(shù)

　　炮孔超鉆深是指除設(shè)計(jì)開(kāi)挖巖石厚度，包括計(jì)算超深值（陸上鉆孔0.2m，水下鉆孔0.4m）的厚度以下的超鉆深度值，是根據(jù)炮孔直徑、間距、排距以及炮孔裝藥量的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)而形成設(shè)計(jì)爆破漏斗尺寸而確定�！兑�(guī)范》的超鉆深度值h為1.0~1.5m的參數(shù)選取，這一參數(shù)既有理論依據(jù)，也含經(jīng)驗(yàn)因素，但在施工實(shí)踐中，當(dāng)出現(xiàn)炮孔裝藥長(zhǎng)度L。值大于炮孔直徑2/3~4/5的參數(shù)時(shí)，一般爆破效果欠佳，為解決這一矛盾，曾有企圖再增加超鉆深度至2.0~2.2的，甚至超鉆深度達(dá)3~4m，從而使炮孔裝藥盲目增大超鉆深度的措施，實(shí)踐證明，不但底層巖石過(guò)于粉碎，而面層巖石塊過(guò)大而導(dǎo)致開(kāi)挖清碴困難，甚至往往需二次爆破又導(dǎo)致水下炸礁的單位炸藥消耗量與工程造價(jià)的大幅增加。

　�。�3）水下炸礁單位炸藥消耗量及炮孔間距、排距等參數(shù)的調(diào)整

　　由于水下巖石的硬度、層理、紋理、溶巖的裂隙、水深等地質(zhì)、地形復(fù)雜因素，因此水下炸礁工程獲得高效益的最可靠、最根本措施是：在大面積爆破開(kāi)挖施工前或施工初期，經(jīng)小面積（100～600平方）石層鉆孔爆破和開(kāi)挖清碴試驗(yàn)，及時(shí)檢驗(yàn)爆破后的實(shí)際效果，如出現(xiàn)爆后石碴粗度過(guò)大，機(jī)挖清碴工效不高，殘留石丁、石埂等爆破不完全，爆后石碴過(guò)于粉碎，單位炸藥消耗量過(guò)大的不良情況時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整炮孔的間距、排距、超鉆深度和單位炸藥消耗等參數(shù)，直至達(dá)到爆后效益良好為止。

　　2、鉆孔定位

　�。�1）在設(shè)計(jì)的航道進(jìn)行水下炸礁工程，準(zhǔn)確布置每個(gè)炮孔位置，是防止漏炸或重炸的基本措施。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最好用1/100~1/300比例的航道地形圖和全站儀進(jìn)行定位布置鉆孔，不宜使用水平儀或直接用皮尺丈量的距離法定位布置，以確保炮孔的位置與設(shè)計(jì)位置偏差值≤0.2m的規(guī)范要求。如炮孔的實(shí)際位置為溶溝等不良地質(zhì)而無(wú)法鉆孔時(shí)，也應(yīng)在計(jì)劃鉆孔位置附近適當(dāng)位置鉆孔。

　�。�2）當(dāng)鉆船進(jìn)入施工場(chǎng)地錨定以后，外套管靠自重下沉到水底鉆孔位置的覆蓋層上，并用船舷固定盤(pán)和下甲板的固定環(huán)將其套住。把內(nèi)套管插入外套管中并固定在上甲板的固定圈處。然后，鉆具靠自動(dòng)調(diào)節(jié)的雙套管的導(dǎo)向，準(zhǔn)確地通過(guò)覆蓋層鉆進(jìn)巖石中。隨著潮汐的漲落，固定在船上的內(nèi)套管可在外套管中伸縮自動(dòng)適應(yīng)水位的變化，使鉆孔作業(yè)避免潮汐、流態(tài)、波浪以及流沙淤孔等的影響。

　　3、裝藥

　�。�1）一輪鉆孔作業(yè)全部完成停機(jī)，鉆工退離，爆破員帶藥包上船，并按編號(hào)在導(dǎo)管內(nèi)吊送藥包，靜止好復(fù)核吊索剩余長(zhǎng)度，檢查藥包是否到底，如發(fā)現(xiàn)偏差過(guò)大，應(yīng)重新檢測(cè)，確認(rèn)無(wú)誤后，才能將吊索繩頭并浮標(biāo)放入套管內(nèi)。

　�。�2）一輪炮孔全部對(duì)號(hào)投入藥包，由爆破員發(fā)出指令后，鉆工重新就位提拔出導(dǎo)管。

　�。�3）鉆工將全部導(dǎo)管拔出后，指揮員發(fā)出封船信號(hào)、巡邏艇出動(dòng)警戒，爆破員待爆破網(wǎng)路連接完畢后隨作業(yè)船退避，泊于指定安全水域。

　　4、起爆

　�。�1）作業(yè)船泊好停機(jī)，爆破指揮員與警戒艇通話，巡視行船動(dòng)態(tài)，船道安全即發(fā)出預(yù)備信號(hào)。

　　（2）預(yù)備信號(hào)發(fā)出五分鐘內(nèi)爆破員應(yīng)接好終端引爆裝置，指揮員再次與警戒艇對(duì)話，通知起爆。

　�。�3）爆破員接好引爆裝置，即報(bào)告指揮員準(zhǔn)備完畢；

　�。�4）指揮員用三聲長(zhǎng)哨音，指令爆破員起爆，當(dāng)?shù)谌�聲發(fā)出后，爆破員按動(dòng)引爆裝置起爆。

　　（5）起爆后，監(jiān)炮員向指揮員報(bào)告監(jiān)測(cè)情況，如無(wú)發(fā)現(xiàn)瞎炮則向指揮員發(fā)出解除警戒信號(hào)，解除封航。

　　三、施工質(zhì)量控制

　　施工前，施工方反復(fù)多次勘察現(xiàn)場(chǎng)，收集、整理、篩選各種信息，精心編制優(yōu)化、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕し桨福�制定周密詳�?xì)的安全保障措施，開(kāi)展行之有效的協(xié)調(diào)工作，集中現(xiàn)代化的航道施工機(jī)具設(shè)備，挑選管理經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員組成爆破領(lǐng)導(dǎo)小組，為順利完成工程任務(wù)提供了保證。

　　1、施工方法

　　水下炸暗礁工程采用潛孔鉆鉆孔爆破結(jié)合小風(fēng)鉆鉆孔松動(dòng)爆破，運(yùn)石船清碴。鉆孔時(shí)由有經(jīng)驗(yàn)的爆破人員選定鉆孔位置，控制飛石的方向。

　　2、安全保證措施

　　為保證居民的生命安全和構(gòu)筑物的完好無(wú)損，爆破小組從以下幾方面作好安全工作：

　　（1）加強(qiáng)與地方政府協(xié)調(diào)，取得政府有力支持，成立由項(xiàng)目經(jīng)理部、政府、公安等組成的爆破指揮協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，統(tǒng)一負(fù)責(zé)爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全指揮和協(xié)調(diào)工作，小組下設(shè)爆破專職安全員和持證爆破作業(yè)人員，以確保爆破施工安全。

　　（2）爆破時(shí)一公里水域范圍內(nèi)不得有人進(jìn)行潛水、游泳等水下活動(dòng)，并加強(qiáng)警戒和行人疏散。同時(shí)泊于碼頭港區(qū)的船舶需移至安全區(qū)。

　�。�3）鉆孔時(shí)如有較厚覆蓋層應(yīng)先用抓石船清除后再施鉆。鉆爆由深水至淺水順序進(jìn)行。

　　（4）同排炮孔盡量在同一高程面上。

　�。�5）同一段別的最大裝藥量必須小于驗(yàn)算藥量。

　�。�6）施工人員應(yīng)作好施工記錄，包括孔網(wǎng)布置、鉆孔深度、每孔裝藥量、線路連接等，用以備查。施鉆時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確放樣定位，以避免漏鉆現(xiàn)象，線路連接時(shí)注意接頭綁扎嚴(yán)實(shí)，以避免產(chǎn)生盲炮。

　�。�7）施爆時(shí)通知附近房主打開(kāi)窗戶以減少空氣沖擊波對(duì)門(mén)窗等的影響，對(duì)近距離內(nèi)影響特別嚴(yán)重的房屋，放炮時(shí)要求人員撤離房外，以策安全。

　�。�8）為避免飛石，爆破區(qū)內(nèi)采用稻草、竹排、砂袋覆蓋。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　由此可見(jiàn)，航道整治工程采用水下鉆孔爆破進(jìn)行水下炸礁施工時(shí)，要根據(jù)各現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)、水紋等不同條件，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證工程高質(zhì)高效的完成�！�