水下钻孔与凿岩在清礁工程中的应用探讨

水下钻孔与凿岩在清礁工程中的应用探讨
摘要：水下爆破是清礁工程常用的施工方式，经过多年的实践，设备及技术已
经比较成熟，在我国沿海及内河航道工程应用十分广泛，但在内河的特殊环境下，水下爆破则存在损害周边结构建筑及水域环境重大风险，如果采用水下钻孔与凿
岩相结合，就能很好的规避风险，安全施工。

为此，本文对水下钻孔与凿岩在清
礁工程中的应用进行探讨。

关键词：清礁工程；爆破；水下钻孔；凿岩；施工方法
引言
随着我国航运的飞速发展，航道承载着新越来越多的使命，航道整治中，清
礁工程任务越来越重，水下爆破施工工艺日趋成熟，在沿海与内河清礁施工中发
挥着重要的作用，但是在一些内河的清礁工程中，使用水下爆破的施工方法极易
损害周边结构建筑物及水域环境，而水下钻孔与凿岩却可以最大限度的降低施工
对周边建筑物、环境的影响，与水下爆破施工互补。

因此，在适当的施工环境下，推广水下钻孔与凿岩的施工方法，有利于弥补水下爆破清除礁石产生的弊端。

1.某工程概况
某工程是一项航道扩能升级工程，主要施工内容为：疏浚、清礁。

需要清除
的礁石有些分布在桥区通航孔范围内，由于在通航孔内采用爆破容易损害壳体，
为保证安全，在大桥上下游距离桥体500米范围内必须采用非爆破法进行施工，
范围内需清除的礁石岩质有：强风化花岗岩、中风化花岗岩，岩层厚度在0.5m-
1.5m之间。

2.施工难点分析
根据设计文件及图纸分析，桥区上下游各500米范围内礁石清除无法采用水
下爆破施工工艺，只能采用水下凿岩及清渣的施工工艺，但是礁石岩质为花岗岩，强度较高，岩层较厚，抗击打能力较强，水下凿岩施工效率较低，大面积凿岩清
礁进度缓慢，如何提高凿岩施工工效并保证工期是本工程的重点和难点。

3.施工方案
根据工程实际情况及多年施工经验，施工拟采用先水下钻密集孔，后水下重
力锤破碎凿岩的施工方法，有利于更快更有效的清除岩质强度较高，岩层较厚的
礁石。

3.1总体施工流程
施工准备-钻爆船定位-水下钻控-水下凿岩-挖泥船清渣-泥驳运输弃渣-水深测
量-扫床验收。

3.2施工方法
（1）礁石的清除方法：在大桥上下游各500米范围内采用非爆破法清除礁石，宜采用水下钻孔与凿岩相结合，拟利用专业钻爆船进行礁石定位并密集钻孔，然
后利用凿岩船的凿岩棒水下破碎岩石，最后利用专业挖泥船开挖进行清碴，以达
到航道扩能升级拓宽、拓深的目的。

（2）弃渣的方法：桥区航道内经过凿岩后采用挖泥船开挖抛至靠泊两边船舷用运泥船，再装运至指定位置抛卸，完成施工。

3.4 施工设备选择
水下钻孔选用施工船类型为装备有6台至8台潜孔钻机的钻爆船；凿岩选用
带有铅笔型凿岩棒的抓斗式挖泥船，施工时由抓斗挖泥船换下抓斗，换上凿岩棒
即可使用；清渣选用抓斗挖泥船与泥驳配合施工。

3.5水下钻孔
钻爆船采用gps精准定位至施工区域，根据钻机施工的定位要求（左右摆动不能大于0.3m），钻爆船通常采用前后“八字锚”锚泊定位法进行固定。

根据岩质强度分析，施工前，先将施工区域按照一定的孔距排距（根据实践经验，花岗石岩质宜采用0.5m的孔距排距）做成布孔图并导入电脑，能通过电脑屏幕随时监控船位，定位要求做到孔位准确，防止漏钻和叠钻。

总体施工顺序，由左往右，由上至下，密集钻孔破坏岩石结构，钻孔深度根据实际施工情况而定。

3.6水下凿岩
凿岩的原理是当河底的岩石表面受到冲击力的作用时，先在接触处产生弹性变形，随后出现微裂纹，然后逐渐形成放射裂纹，岩石表面突然破裂，最后出现体积破碎。

本方法是在挖泥船的抓斗吊机上装上铸钢制造的凿岩棒，施工时将其提升到一定高度后自由落下，依靠自身的重量加速度撞击海底岩石，以纵向冲击载荷破碎岩石。

这种方法的特点是接触应力瞬间可达极高值，应力比较集中，所以尽管岩石的动硬度要比静硬度大，但仍易产生裂纹，而且凿岩棒吨位越大，冲击速度愈大，岩石脆性愈大，有利于裂隙发育。

凿岩棒是铸钢制造的，根据设计文件及礁石岩质，选用一定吨位的铅笔型凿岩棒。

施工前，分析地质情况确定凿岩布点的间距，一般是按凿岩棒直径的
1.5~2倍取值（1~1.5米），矩形或者梅花形布点。

布点后，依照从左到右或者从上到下进行施工，每个凿岩点至少连续锤击10次以上，确保凿岩效果，总体按照“凿岩—清渣—凿岩—清渣”的步骤循环施工（清渣用抓斗挖泥船施工），施工一定的区域后，根据凿岩、开挖的效果适当的调整布点的参数（点距、提升高度），以提高工效。

4.结论
实践证明，在桥区等特殊水域环境下，水下爆破清除礁石存在一定的限制，施工容易对周围建筑物，甚至水域生态环境造成损害，水下钻孔与凿岩相结合的施工方法能有效的减少施工对周边环境的影响，并且能尽快地清除强度较高的礁石。

随着国家对施工安全、环境保护的重视，往后的清礁工程施工技术亦迎来挑战和发展，水下钻孔与凿岩施工法将会更多的利用到清礁工程的施工中。

参考文献：
[1]黄力衡，李志豪.水下重锤冲击凿岩法在港池加深清礁工程中的应用[J].港口科技.2014（10）：1-4.
[2]姜慧.浅谈航道整治工程中的施工技术[J].科技资讯.2010（06）：38.。