水下炸礁施工技术

中港一航局宝钢马迹山矿石中转港

扩建工程Ⅱ标项目部

宝钢马迹山港水下炸礁施工总结

王文欢丁德勇

2006年11月20日

宝钢马迹山港二期工程水下炸礁施工总结

王文欢丁德勇

一、工程概况

宝钢矿石码头二期工程位于浙江省舟山市嵊泗县马迹山港区，此次炸礁区域位于二期工程装船码头前沿。该工程地处外海孤岛，开敞式海域，常年受东南向大风影响且风浪较大，落潮时最大流速 1.92，且潮流紊乱，有效作业时间少，施工条件差；此外，本次炸礁区域紧邻一期装船码头，与1＃沉箱最近距离仅3m，要确保一期装船码头的安全并能正常生产作业，且炸礁后沿为嵌岩桩位置，要求非爆区基岩不受影响，施工难度大。

水下炸礁区岩面直接裸露海底，无覆盖层，岩石以晶屑凝灰岩为主，中等风化，单轴饱和抗压强度为62～91.2，属坚硬岩，岩体的基本质量等级为Ⅲ-Ⅳ级。岩石普氏系数为10～16，此岩石难钻易爆。炸礁区域地形北高南低，水下炸礁范围东西长约为81.2m，南北宽约为33.8m，面积约2744.56㎡，爆破平均厚度为约3m（包括超深-0.5m），炸礁总方量约为7000m3，详见施工平面图。

二、水下爆破设计

2.1爆破设计原则

为保证二期码头的后方嵌岩桩位置的基岩不被破坏，同时确保爆区周围水工及陆域建筑物，特别是一期码头1#沉箱的安全，设计方案如下：（1）二期码头前沿爆区与非爆区之间采用水下预裂爆破措施，先在爆区与非

爆区边界处，间距1m钻一排预裂孔并小药量引爆，使爆区与非爆区分开，保护非爆区的基岩完整。

（2）爆区与一期码头1＃沉箱之间

除采取预裂爆破措施外，并在靠近沉箱

边线钻二排减震孔且爆破前用高压风

空压机设置气泡帷幕，以降低水激波对

沉箱壁的作用，气幕效果见右图。

（3）炸礁区域的孔间或排间采用毫

秒延期非电雷管微差延时爆破，以减少

单段最大药量。

2.2主要设备的选择

根据本工程的施工条件选用抗风浪、抗水流能力都较好，定位速度快且稳定性好的漂浮式炸礁船作为水下爆破的主要设备。该船纵向沿船边装有30米轨道，供3台钻机在轨道上灵活移动，钻机配备较为先进的自行液压控制系统。配备一台900高风压英格索兰空压机连接钻杆气举法清孔排渣。

2.3爆破器材的选择

适用于水下爆破的炸药通常有乳化炸药、硝化甘油炸药和炸药等。根据本工程特点，炸药在水中要浸泡一定的时间，为取得较好的爆破效果，选择防水性能好、爆能较高、运输使用安全系数大、价格便宜的乳化系列炸药，规格为主爆孔：Φ110×400：4包，预裂孔：Φ32×180：150包。雷管选用8#铜壳毫秒延期非电导爆管雷管，并根据钻孔深度及起爆网络情况选用不同段别雷管，以控制单段最大药量，连接网络后由起爆雷管引爆。导爆索选用安全可靠，又便于网路设计防水导爆索。

2.4爆破设计

2.4.1钻孔直径及布孔形式

为便于钻孔定位、提高钻孔效率、有利于装药堵塞，采用垂直孔钻孔形式，主爆孔使用ф138钻头、预裂孔、减震孔使用ф105钻头进行钻孔。爆破炮孔采用矩形布孔方式。

2.4.2炸药单耗计算

炸药单耗使用《工程爆破使用手册》（第2版）中瑞典计算方法公式：

1234

式中：q为水下爆破单位耗药量（3）

q

1

为基本炸药单耗，其值为一般陆地梯段爆破单耗的2倍，对于水下垂直孔，再增加10%；

q 2为爆区上方水压耗药增量，q

1

=0.01h

1

，h

1

为水深（m）；

q 3为爆区上方覆盖层耗药增量，q

2

=0.02h

1

(m)

1

为覆盖层厚度（m）；

q 4为岩石膨胀耗药增量，q

4

=0.01Η，Η为梯段高度（m）

爆区的岩石普氏系数为10～16，垂直孔水下爆破基本单位炸药单耗 1.2～1.53，高潮位时，爆区水深在15～20m，爆区上方水压耗药增量 q

1

=0.15～0.23，爆区上方基本无覆盖层，不考虑覆盖层增量。

综上所述的各影响因素，水下爆破的炸药单耗：1.35～1.653。

2.4.3爆破安全距离计算

《爆破安全规程》规定“一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足安全震动速度的要求”并规定了建（构）筑物地面质点振动速度控制标准，详见下表：

主要类型建、构筑物地面质点安全振动速度

规定的计算方法是：

3v3/α3/α

其中，上述公式中R以m计，Q以计，v以计。因为此次爆破采用微差爆破，Q表示为最大单段药量，根据《爆破安全规程》规定，K选取100、α选取1.5，

与沉箱最近的一排炮孔间距R为3m，K值取100，v取8 （沉箱基础为基岩，取大值），得

3383/1.5/1003/1.5

0.1728

根据《工程爆破实用手册》(第2版)安全药量修正公式计算实际安全药量,公式为:

1*K

2

*K

3

*K

4

*K

5

*K

6

*K

7

式中：K

1

——炸药埋置深浅的系数K1=（）1/2×(Q1/3)，、为纵波、横波传播速度，无具体数据忽略取1；

K 2——自由面系数，当自由面为N时，K

2

=0.25N2，K

2

=4（三号爆区自由面为4，分别为前面、左右面及上面）；

K 3——微差爆破系数，当Δt≥时 K

3

=2/3，K

3

取0.6；

K 4——爆破作用频率系数，每年一次爆破K

4

=1，每年50次爆破K

4

=0.9，

每年100次爆破K

4

=0.7，根据舟山地区

4

取0.9；

K 5——方向系数，建筑物在爆区后方时，取K

5

=1，在侧向取K

5

=2，前方取

K

5

=2，1#沉箱在炸礁区域后方K

5

取1；

K

6

——自然屏蔽系数，在爆源和建筑物之间有断层、溶洞、堑沟、深谷，

取K

6=2～6，K

6

取4（沉箱与基槽之间有1.5m厚片石，可视为自然

屏蔽）；

K

7

——人工屏蔽系数，在爆源和建筑物之间挖沟、预裂，可使v值降到

1/2～1/3，此时人工屏蔽系数K

7=4～9，K

7

取7（增加预裂孔、减

震孔）。

60.48×0.1728=10.45。计算距1#沉箱各距离安全药量，详见下表：