魏博

（遼寧省水資源管理集團有限責任公司，遼寧沈陽110003）

0 引言

航道清淤疏浚工程建設可提高航道現(xiàn)狀的通航能力，具有十分重要的經(jīng)濟、環(huán)境效益。針對地質(zhì)情況較好的區(qū)域進行擴建時，需采取爆破開挖等手段，以提高航道擴建效率[1-5]。以青島港前灣港為研究對象，對航道擴建工程爆破開挖進行研究。

現(xiàn)狀青島港前灣港航道寬280 m，航道底標高為-15.0 m，可滿足雙向5萬t級集裝箱船通航需求，10萬t級集裝箱船可乘潮單向通航。為了提高航道的通航能力，對航道進行擴建處理。擴建后航道中心線與現(xiàn)狀中心線一致，沿中線兩側(cè)各擴寬105 m，航道總寬由280 m增加至490 m。航道底標高由-15.0 m浚深至-16.5~-18.3 m。航道基巖較為復雜，多為花崗巖，并有少量的玄武巖、安山巖、角礫巖及凝灰?guī)r，已不同程度風化，基巖強度相對較高，采用機械直接開挖難度大，綜合考慮采用爆破開挖。

1 爆破參數(shù)選擇與裝藥量計算

1.1 爆破參數(shù)選擇

為了不影響航道的通行使用，采用水下爆破方式對航道進行擴建。炸藥采用性能較好的乳化炸藥，藥卷直徑為90 mm，長40 cm，采用塑料袋包裝，條形藥包的線密度為8.0 kg/m。導爆管雷管采用山東銀光防水型毫秒級，用擊發(fā)槍引爆。

根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，并結(jié)合現(xiàn)場巖石變化確定鉆孔爆破參數(shù)。

1）炮孔直徑d：140型鉆機，鉆頭直徑140 mm。

2）最小抵抗線W：

式中：k為系數(shù)，取18。140型鉆機最小抵抗線取2.5 m。

3）炮孔間距a：

取a=2.5 m。

4）炮孔排距b：

取b=2.5 m。

5）鉆孔超深h：一般情況下，根據(jù)區(qū)域以往的工程施工經(jīng)驗取值，100型鉆機孔網(wǎng)參數(shù)為2.5 m×2.5 m，超深為2.5 m。

1.2 裝藥量計算

根據(jù)水運工程爆破相關(guān)規(guī)范及相關(guān)經(jīng)驗，該工程的裝藥量按鉆孔深度的85%進行裝藥。單孔裝藥量=（巖層厚度+超深）×85%，則巖層厚1，2，3 m的單孔裝藥量為20.0，25.6，32.0 kg。

2 爆破設計

2.1 鉆孔定位

根據(jù)工程的水文、氣象、地質(zhì)、地貌等情況，鉆機船采用左右四口八字錨進行前后和左右移動，邊錨鋼纜的最長長度約150.0 m。

鉆機船共安裝6臺鉆機，每一區(qū)段的長度為30.0 m。每個區(qū)段內(nèi)的孔按梅花形布置。在水下鉆孔定位時，利用具有RTK（實時動態(tài)分差）功能GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進行鉆孔定位。先在岸上已知控制點上設置基站，并在鉆機船上設置移動站，按爆破設計的布孔圖將每排鉆孔預先繪制到GPS測量軟件中，在施工定位時，根據(jù)GPS測定每排孔的平面位置與設計的平面位置相比較，在電腦上量出偏差距離，由施工技術(shù)員根據(jù)偏差的距離和方位指揮鉆機船移動到設計的鉆孔位置上。鉆孔放樣誤差需控制在0.2 m范圍內(nèi)，需要根據(jù)當天潮位準確計算鉆孔孔深，要求一次鉆爆到設計深度。施工期間，原有航道改道，炸礁船拋錨不會影響航道正常通航。

根據(jù)鉆孔時的潮位計算該鉆孔深度：鉆孔深度=潮位（m）+設計底標高（m）+超深值（m），其中潮位為開鉆時的實時潮位；超深值為了達到預定的爆破效果，消除爆破區(qū)域內(nèi)會因爆破漏斗對巖石的實際爆破作用而會產(chǎn)生的石丁，所以該區(qū)域內(nèi)超深按2.5 m控制。

2.2 藥包的加工、裝藥和填塞

藥包可在房間內(nèi)加工完成后，運至現(xiàn)場，藥包長度需要根據(jù)每個鉆孔實際裝藥長度確定。藥包制作方法：將藥柱置于竹片中并綁緊竹片；安裝導爆雷管，并裝入特制編織袋內(nèi)；使用膠帶將導爆管與炮繩綁扎。在裝藥過程中應控制節(jié)奏，藥包緩慢置入套管內(nèi)并拉緊炮繩，利用重力作用，將藥包放入引爆位置。采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，每個孔根據(jù)巖石厚度情況，裝2或4發(fā)導爆管雷管，以杜絕啞炮。裝好藥后，根據(jù)炮繩余長判斷藥包是否到位?？卓谟眉毷赀M行回填。

2.3 起爆網(wǎng)路

起爆網(wǎng)路采用排間、孔間微差爆破，雷管連接形式為“一把抓”。用雙起爆雷管連接引到鉆機船上，用擊發(fā)槍起爆。

3 爆破有害效應安全驗算

3.1 爆破振動安全驗算

爆破地震安全振動速度按下式計算：

式中：Q為起爆藥量，kg；R為起爆藥包中心至建筑物距離，m；V為安全振動速度，取5 cm/s；K，a為與爆破點地形、地質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，取值分別為250和1.8。

因該工程炸礁區(qū)域附近西側(cè)有碼頭，南側(cè)有護岸，施工區(qū)域距建筑物距離見表1。

表1 碼頭和護岸距離表m

根據(jù)施工區(qū)域分別距離建筑物的距離驗算最小允許安全用藥量見表2。

表2 最小安全用藥量

由表2可知，該工程的最小允許用藥量為783 kg。因此，為了保證在爆破期間碼頭正常生產(chǎn)運行停靠船，計劃在所有炸礁區(qū)統(tǒng)一控制最大單段用藥量為360 kg，當一次爆破總用量超過360 kg時采用分段延時雷管延時爆破，確保碼頭及停靠的船舶安全。

用最大單段用藥量360 kg反算爆破振動的影響范圍為62.5 m。爆破振動影響范圍計算式：

通過以上的正反計算，爆破振動對81 m外的碼頭和?？看熬前踩摹Ωh距離的建筑物、護岸等均是安全的。

雷管具體分段延時時間見表3。

表3 雷管分段延時時間表

3.2 爆破沖擊波安全允許距離

按照JTS 204-2008《水運工程爆破技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，在水深小于30.0 m的水域進行水下爆破，該工程水深為15.5 m左右。由于此次施工一次起爆藥量小于1 000 kg，因此，不考慮一次起爆藥量大于1 000 kg時，水中沖擊波對人員和船舶的安全影響。

1）沖擊波對人員的安全允許距離見表4。

表4 水中沖擊波對人員安全允許距離m

經(jīng)現(xiàn)場了解，工程附近沒有水下作業(yè)，無海水浴場，施工中加強現(xiàn)場排查，不會對在游泳和潛水活動區(qū)域內(nèi)的人員造成不安全的影響，完全滿足規(guī)范的要求。

2）沖擊波對施工船舶的安全允許距離見表5。

表5 水中沖擊波對施工船舶安全允許距離表m

為了保證施工期間航道通行船舶的安全，可發(fā)布通航通告，使得通行船舶避開施工水域。在爆破施工前1 h，與港區(qū)調(diào)度及周邊船舶聯(lián)系，預留出安全距離后，方可引爆。

4 結(jié)語

為了提高航道的通航能力，青島港前灣航道進行了擴建改造，由于航道巖體強度較大，采用機械開挖難度高，且會中斷航道的通行。因此，綜合考慮采用爆破開挖的方式對航道進行擴建。通過計算獲取航道的爆破參數(shù)和用藥量，結(jié)合實際情況分析起爆方式及參數(shù)。通過安全分析，采用控制炸藥量的方式可保證航道工程安全，可為類似工程提供參考。