余超群
(江西省航道工程局,江西 南昌 330000)
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]。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。