余超群

（江西省航道工程局，江西 南昌 330000）

0 引言

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與社會(huì)高速發(fā)展的帶動(dòng)之下，我國(guó)的海運(yùn)設(shè)施建設(shè)速度加快，港口等建筑大規(guī)模建設(shè)，河道疏浚的需求量日益增大，對(duì)于現(xiàn)代航運(yùn)事業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極作用。但是水下環(huán)境比較復(fù)雜，地質(zhì)條件多變，還有較多的礁石分布其中，巖石的硬度較高，為了提升航道疏浚的效果，滿(mǎn)足航道通航的要求，選擇符合設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)需要的鉆爆疏浚的措施，以達(dá)到航道通行標(biāo)準(zhǔn)。但受到水下地質(zhì)條件以及自然環(huán)境的影響，開(kāi)挖難度很大，并且在施工中容易發(fā)生爆破飛石、揚(yáng)塵等污染的問(wèn)題，極大影響人們的生命健康以及環(huán)保安全。要加強(qiáng)分析和研究，更好地消除各種問(wèn)題，提高疏浚效果，滿(mǎn)足航道通航的要求[1]。

1 工程概況

某航道項(xiàng)目為2000 噸級(jí)的工程，需要進(jìn)行疏浚處理的長(zhǎng)度為194.5km，根據(jù)內(nèi)河200 噸級(jí)雙線(xiàn)航道通航的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和運(yùn)行，通航率達(dá)到98%。經(jīng)過(guò)對(duì)疏浚工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)水深為3.5m，河道寬度為80m，彎曲半徑為550m，疏浚整治的是礙航灘險(xiǎn)，以達(dá)到通航的條件要求。

該項(xiàng)目通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的全面調(diào)查和分析確定，其施工作業(yè)長(zhǎng)度為72.255km，是整條河道通航長(zhǎng)度最長(zhǎng)的部分。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察分析，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的地勢(shì)變化并不大，總體來(lái)說(shuō)比較平坦，河岸以丘陵為主，通視范圍比較大。河道內(nèi)的水流速度比較緩慢，水源的補(bǔ)給主要是上游河道，全年的流量都比較大；河谷呈U 形，河谷寬度為300～400m；河床主要是石灰?guī)r的河床，局部為石質(zhì)淺灘類(lèi)型。

2 施工方案

在航道整治方面，應(yīng)用水下鉆爆的作業(yè)方法，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)區(qū)域的情況展開(kāi)全面的調(diào)查?，F(xiàn)場(chǎng)石灰?guī)r地質(zhì)分布比較多，溶洞有較大的發(fā)育，并且地下水含量比較多。根據(jù)爆破的操作原則和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，考慮到水下作業(yè)的要求，使用2#巖石乳化炸藥以及塑料導(dǎo)爆管雷管。遵循我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)以現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件為出發(fā)點(diǎn)，分析勘察報(bào)告，石灰石質(zhì)河床開(kāi)挖環(huán)節(jié)按照邊坡1∶1 進(jìn)行，礫巖按照1∶1.5 制作，每一條邊計(jì)算超寬值根據(jù)1m 設(shè)置，超深的部位根據(jù)0.4m 水下鉆爆或者0.2m 的陸上爆破的方式設(shè)置。對(duì)于有些淺灘的地段，為了促進(jìn)航行條件的改善，進(jìn)行局部石角的切除處理，也可以將航道邊線(xiàn)部位上的礁石進(jìn)行爆破處理，從而達(dá)到通航條件的要求?，F(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需要，及時(shí)做出方案的調(diào)整，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理和控制，才能更好地消除不利因素的干擾，對(duì)于航道通航條件的改善具有積極的意義[2]。

斷面的設(shè)計(jì)對(duì)于航道疏浚有著指導(dǎo)性作用，是確保疏浚效果的關(guān)鍵。所以施工單位要充分重視斷面設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作，以改善現(xiàn)場(chǎng)通航條件，滿(mǎn)足當(dāng)前的疏浚工作標(biāo)準(zhǔn)和要求。該航道水下鉆爆工程設(shè)計(jì)斷面圖如圖1所示。在斷面圖的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、通航要求以及水流數(shù)據(jù)展開(kāi)全面分析，研究目前的實(shí)際需要，了解各項(xiàng)影響因素，確定最為合適的斷面圖，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的施工需要，對(duì)于提升施工效果具有積極的意義[3]。

圖1 設(shè)計(jì)斷面圖

3 施工參數(shù)的選取

分析勘察報(bào)告可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目所處地帶的巖石條件是中風(fēng)化的石灰?guī)r地質(zhì)條件?？偨Y(jié)以往工程的經(jīng)驗(yàn)分析，最終根據(jù)項(xiàng)目的需要，選擇應(yīng)用ZQ100 型潛孔鉆機(jī)鉆爆船展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)，更好地達(dá)到項(xiàng)目的使用要求。在現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)節(jié)，整個(gè)灘點(diǎn)部位是不同的，且現(xiàn)場(chǎng)的礁盤(pán)內(nèi)厚度有很大差異，最大可以達(dá)到8m，平均為5m，所以可以一次性鉆探到規(guī)定的深度，達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)工程需要，采用垂直孔、梅花孔形式，具體的孔位布置如圖2所示。在鉆爆作業(yè)中，選取炮孔直徑D=100mm，藥卷直徑d=90mm，藥卷長(zhǎng)度400mm。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，藥卷安裝的排距為2.3m，鉆孔深度暫定為1.5m，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員根據(jù)實(shí)際情況可以做出必要的調(diào)整，以滿(mǎn)足爆破作業(yè)的需要，不會(huì)影響總體的施工效果。

圖2 布孔平面圖

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)全面的分析，了解各方面的影響因素，同時(shí)開(kāi)展水運(yùn)工程爆破的研究與分析。單孔裝藥量的確定極為重要，根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn)，中風(fēng)化巖的炸藥消耗量為1.72kg/m3，2#巖石乳化炸藥的換算系數(shù)確定為1.23，所以經(jīng)過(guò)計(jì)算分析確定單位炸藥消耗量為2.12kg/m3?，F(xiàn)場(chǎng)的裝藥量應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)鉆探藥量的67%～75%，以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 鉆孔

在開(kāi)展施工之前，先制作作業(yè)平臺(tái)，是施工的基礎(chǔ)，對(duì)于施工順利進(jìn)行以及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控產(chǎn)生積極的作用。按照該工程的施工要求，選擇使用2 條直徑1.0m、長(zhǎng)度12.0m 的鋼浮筒作為平臺(tái)的基礎(chǔ)，制作平臺(tái)。將上述2 個(gè)浮筒并排放置，在兩端焊接槽鋼，并且在兩側(cè)延伸2.0m 的長(zhǎng)度，同時(shí)焊接工字鋼、槽鋼等進(jìn)行連接，形成穩(wěn)定和牢固的整體結(jié)構(gòu)。該平臺(tái)尺寸合格，且牢固性達(dá)標(biāo)，完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工的要求。但是要注意，現(xiàn)場(chǎng)制作時(shí)，將浮筒的間隔距離設(shè)定為4.0m，該平臺(tái)的總長(zhǎng)度為15.0m，寬度為6.0m，可以同時(shí)滿(mǎn)足4 臺(tái)潛孔鉆機(jī)作業(yè)。該作業(yè)平臺(tái)在固定的環(huán)節(jié)，使用長(zhǎng)度為100m 的6～8 根鐵錨繩捆綁，符合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求。遵循施工工藝，選擇使用ZQ100型潛孔鉆機(jī)聯(lián)合水平拼接的作業(yè)平臺(tái)，完成水下鉆爆施工作業(yè)[4]。

水下鉆爆在正式施工前，必須進(jìn)行合理的定位設(shè)置，避免超出規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的情況。在該工程中，應(yīng)用GPS+測(cè)深儀進(jìn)行定位，數(shù)據(jù)精度較高，完全可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的施工需要。根據(jù)該作業(yè)船的實(shí)際情況，應(yīng)用四纜側(cè)錨完成現(xiàn)場(chǎng)定位，達(dá)到穩(wěn)定性的效果，在施工時(shí)不會(huì)發(fā)生移動(dòng)的情況，達(dá)到效果，總體效果重復(fù)。拋錨船進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，組織開(kāi)展基礎(chǔ)性的工作，并且加強(qiáng)各個(gè)部位的控制，達(dá)到結(jié)構(gòu)精度和質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝方案，組織落實(shí)鉆孔作業(yè)，并設(shè)置相關(guān)的配套設(shè)施，從而更好地符合現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)的要求。

在開(kāi)始鉆孔作業(yè)后，在兩側(cè)分別布置4 根鋼管柱，插入水底，通過(guò)手拉葫蘆完成現(xiàn)場(chǎng)的拉動(dòng)作業(yè)。調(diào)整好施工的位置，達(dá)到施工精度的標(biāo)準(zhǔn)要求。預(yù)防在施工階段受到水面波動(dòng)的影響，達(dá)到穩(wěn)定性的要求。在一個(gè)位置施工完成后，將鋼管柱提升，保持漂浮的狀態(tài)，然后移動(dòng)作業(yè)的平臺(tái)，將其調(diào)整到下一個(gè)施工位置。在鉆孔過(guò)程中，按照設(shè)計(jì)方案的要求，進(jìn)行炮孔深度的設(shè)計(jì)和控制。在鉆孔結(jié)束之后，及時(shí)檢驗(yàn)，準(zhǔn)確無(wú)誤后才能進(jìn)行炸藥的填充作業(yè)，并根據(jù)操作方案的要求起爆，使得鉆爆作業(yè)順利進(jìn)行。

4.2 裝藥

為了防止在現(xiàn)場(chǎng)爆破施工中出現(xiàn)炮孔被碎石、淤泥堵塞的情況，鉆孔完成后立即進(jìn)行裝藥工作。按照工藝方案的要求制作藥包，達(dá)到防水性的要求。在進(jìn)入水下后，依然可以達(dá)到爆破的效果，提高爆破的質(zhì)量水平。按照目前裝藥的總長(zhǎng)度，嚴(yán)格控制插入雷管的深度，并進(jìn)行包裹處理，滿(mǎn)足牢固、穩(wěn)定的要求，避免施工精度不合格的情況。經(jīng)過(guò)對(duì)深度的分析，預(yù)留足夠的填塞長(zhǎng)度，符合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)操作標(biāo)準(zhǔn)和要求，其應(yīng)用的爆破口填塞物的長(zhǎng)度為1.5～3.1m，并且使用的材料是碎石或者砂子。

4.3 起爆網(wǎng)絡(luò)

在該航道整治工程中，應(yīng)用串聯(lián)逐孔起爆的操作方式，即通過(guò)使用塑料導(dǎo)爆管雷管起爆以及“一把鏈”簇聯(lián)連接的形式，每一孔裝入1 發(fā)工業(yè)數(shù)碼電子雷管，每次起爆6 排，每排6 孔。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝的集中控制器完成控制，形成完整的起爆網(wǎng)絡(luò)，具體如圖3所示。工業(yè)數(shù)碼雷管延時(shí)時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際需要確定，滿(mǎn)足起爆作業(yè)的要求。綜合分析現(xiàn)場(chǎng)施工的工期以及安全性方面的要求，鉆爆作業(yè)中的爆破孔與孔間巖石按照50ms 設(shè)置，從而達(dá)到爆破的標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖3 起爆網(wǎng)絡(luò)傳爆順序示意圖

5 鉆爆施工效果

在鉆爆施工結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行鉆爆的施工效果檢查，了解是否滿(mǎn)足航道疏浚的標(biāo)準(zhǔn)要求。在該工程施工之后，使用先進(jìn)設(shè)備對(duì)于水下鉆爆的結(jié)果進(jìn)行檢查，根據(jù)操作規(guī)范進(jìn)行炮孔的作業(yè)，避免盲炮等問(wèn)題，且保證爆破的均勻性符合要求，操作更加方便，運(yùn)營(yíng)效果滿(mǎn)足要求。為了提高監(jiān)測(cè)能力和水平，分析爆破振動(dòng)所造成的不利影響，考慮到對(duì)周邊建筑產(chǎn)生的影響，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)管控措施，同時(shí)保證安全性合格。在爆破之前安裝好監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置TC—4850專(zhuān)用監(jiān)測(cè)設(shè)備，掌握現(xiàn)場(chǎng)爆破的效果。結(jié)合該工程的監(jiān)測(cè)工作需要，總計(jì)布置A～E 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)置在磚房、木質(zhì)瓦房、磚混框架結(jié)構(gòu)建筑、木質(zhì)框架建筑等結(jié)構(gòu)中。分析了解受到爆破影響的條件，掌握各種構(gòu)造物的差異和不同，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)量可以確定，測(cè)點(diǎn)A 與爆破源的距離最小。所以在結(jié)果分析中，進(jìn)行測(cè)點(diǎn)A 振速曲線(xiàn)的典型分析，該位置的振速處在最高峰，并且隨著爆破不斷深入，發(fā)生強(qiáng)度下降，處于衰減變化的趨勢(shì)之下，并且最后為零，不會(huì)給建筑造成任何的不利影響。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析了解，A～E 檢測(cè)點(diǎn)體現(xiàn)的轉(zhuǎn)速變化值較為突出，相關(guān)的參數(shù)值分別為0.978cm/s、0.806cm/s、0.673cm/s、0.932cm/s、0.876cm/s，該參數(shù)反映爆破作用對(duì)于建筑物的影響。按照目前我國(guó)發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析確定，民用建筑的安全振速為1.5～2.0cm/s。經(jīng)過(guò)對(duì)上述測(cè)量數(shù)據(jù)確定，在該項(xiàng)目選取的5 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，振速不超過(guò)1.5cm/s，所以水下鉆爆作業(yè)產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)的建筑造成任何的影響[5]。此外，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)爆破作業(yè)的效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)整個(gè)爆破施工質(zhì)量比較好，給后續(xù)的通航疏浚工作提供基礎(chǔ)，完全可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要，達(dá)到航道通航運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

在該工程中，選擇應(yīng)用水下鉆爆工程技術(shù)，作業(yè)船安裝GPS 接收機(jī)聯(lián)合測(cè)深儀，實(shí)施全面測(cè)量，快速完成定位作業(yè)，達(dá)到精準(zhǔn)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，鉆爆技術(shù)也在不斷地優(yōu)化和進(jìn)步，改進(jìn)作業(yè)工藝，發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，完成航道疏浚作業(yè)，達(dá)到航道整治的標(biāo)準(zhǔn)要求，具備較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，帶動(dòng)航運(yùn)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。