超高硬度礁石水下凿岩除礁施工技术
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strength is more than 70 MPa cannot be cleared.Aiming at the problem,the study involved experiments conducted on the dredging equipments and parameter to improve process.Adopting drilling, installing steel ingot, and rock drilling construction methods,the super-hard reefs was effectively cleared.
作用力的大小也等于/。
G = rng
(1)
F 浮 =pVg
(2)
F 阻 = 如 CSv2
(3)
式中： P 为海水密度； g 为重力加速度； C 为水阻 力系数，取 0.5⑶； v 为重锤下落速率。
重 锤 下 落 深 度 好 =10 m ，令 V。为重锤下落至
水底时与钢锭碰撞前的速率，动 能 为 尽 = j m v 0,
针对不同风化程度礁石的清除任务，先后投
人 大 型 绞 吸 式 挖 泥 船 “天鲸”、反 铲 式 挖 泥 船 “津 泰” 和大型抓斗船对全、强风化岩石层进行清除
工作，但对于礁石强度70 M Pa以上的礁石并无有
效的施工方案。 为解决该岩石 层 清 除 的 难 题 ，需 打破原有的爆破除礁工艺，采用钻孔- 布钢锭- 凿 岩- 抓斗相结合的施工方法，从而完成除礁任务。
施工参数改进的试验研究。采用钻孔- 布钢锭- 凿岩- 抓斗相结合的施工方法，成功清除了该抗压强度的礁石。
关 键 词 ：凿岩除礁；钻 机船；钢 锭 ；凿岩锤；施工参数
U 中 图 分 类 号 ： 616.2
文 献 标 志 码 ：B
文 章 编 号 ：1002-4972(2017)08-0053-04
Underwater drilling and removing construction techniques for super-hard reefs
1 设备及解决方案 1 . 1 设备
目 前 除 了 爆 破 施 工 工 艺 外 ，现 有 的 除 礁 船 机 设 备 主 要 有 大 型 绞 吸 式 挖 泥 船 、反 铲 式 挖 泥 船 、 凿岩锤和大型抓斗船，以 上 施 工 设 备 对 全 、强风 化岩石还具有开挖效果，但 对 中 、微风化岩石开 挖困难[2]，甚至无清除效果。 1 . 2 解决方法
收 稿 日 期 ：2017-03-20 作 者 简 介 ：张 伯 友 （1985— ) ，男 ，工程师，从事港口航道施工管理工作。
•54 •
水运工程
2017 年
隙 ，在钻孔内布设钢锭，由重锤对钢锭进行锤击，
通 过 钢 锭 受 力 ，把 竖 向 作 用 力 转 化 为 对 岩 石 的 水
平 力 （类似楔子的原理），从而剥离岩石，再经抓
由 图 2 可 知 ，重锤所受的合力
Байду номын сангаас
F = 〜 +F? +F^ _G
(7)
因 为 冲 击 力 远 远 大 于 重 力 、浮 力 和 水 阻 力 ，
所以F ^F 冲。
由于海底不平坦，按 照 重 锤 每 次 锤 击 到 2 个
钢锭进行计算，根 据 力 的 相 互 作 用 ，每个钢锭受
到的力/ = F /2>2.42x 108 N ，同理，钢锭对礁石的
ZHANG Bo-you ( Shanghai Branch of CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.,Shanghai 200090, China)
Abstract: In the clearing reef project,because of blasting technology limitation,the reefs whose compressive
2017年 8 月 第 8 期 总 第 533期
水运工程
Port & Waterway Engineering
Aug.2017 No.8 Serial No.533
超高硬度礁石水下凿岩除礁施工技术
张伯友
( 中交天津航道局有限公司上海分公司，上 海 200090)
摘 要 ：在爆破工艺受限的除礁工程中，抗压强度达70 M P a以上礁石无法清除。针对这一问题，进行了多种疏浚设备和
斗 船 清 礁 ，有 效 地 清 除 岩 石 。
2 . 3 理论计算
为 证 实 本 施 工 技 术 的 可 行 性 ，按 照 工 程 抗 压
强 度 70~ 160 M P a的 礁 石 进 行 模 拟 施 工 ，通过理
论计算证实破岩效果。
重 锤 ：质量 rn = 5 x 104 kg，体积 V = 6 . 3 m3, 水中下落时迎水面面积^=8. 4 m2。重锤受到向下 的 重 力 G 、向上的浮力F 浮和水的阻力F 阻（图 1)。
Keywords :break up the reef by hammer;rock drilling vessel;steel ingot;hammer;construction paramrter
厦门嵩屿港区二期工程除礁工程周边有运营 的 博 坦 油 码 头 ，工 程 西 侧 为 嵩 屿 电 厂 及 配 套 煤 码 头工程，东 侧 隔 嵩 鼓 水 道 与 鼓 浪 屿 相 望 ，并且施 工 水 域 位 于 中 华 白 海 豚 保 护 区 ，严 重 影 响 水 下 爆 破 施 工 工 艺 的 使 用 。本 工 程 水 域 地 表 岩 石 主 要 有 强 风 化 花 岗 岩 、中 风 化 花 岗 岩 、微 风 化 花 岗 岩 等 ， 以较坚硬岩和坚硬岩[1]为 主 。
2 技术方案 2 . 1 施工范围
本技术适用于周边建有危险品设施，对生态 环保要求较高、或航道及港池扩建中岩石强度
70 MPa以上（钢锭屈服强度以下）礁石区的除礁施
工。尤其适用于清除淤泥及全、强风化礁石后受船 机开挖破岩角度不适而无法清除的高硬度礁石。 2 . 2 施工原理
采用钻孔- 布钢锭- 凿岩- 抓斗相结合的施工方 法 ，利用钻孔降低礁石的整体性，加大礁石的裂
作用力的大小也等于/。
G = rng
(1)
F 浮 =pVg
(2)
F 阻 = 如 CSv2
(3)
式中： P 为海水密度； g 为重力加速度； C 为水阻 力系数，取 0.5⑶； v 为重锤下落速率。
重 锤 下 落 深 度 好 =10 m ，令 V。为重锤下落至
水底时与钢锭碰撞前的速率，动 能 为 尽 = j m v 0,
针对不同风化程度礁石的清除任务，先后投
人 大 型 绞 吸 式 挖 泥 船 “天鲸”、反 铲 式 挖 泥 船 “津 泰” 和大型抓斗船对全、强风化岩石层进行清除
工作，但对于礁石强度70 M Pa以上的礁石并无有
效的施工方案。 为解决该岩石 层 清 除 的 难 题 ，需 打破原有的爆破除礁工艺，采用钻孔- 布钢锭- 凿 岩- 抓斗相结合的施工方法，从而完成除礁任务。
施工参数改进的试验研究。采用钻孔- 布钢锭- 凿岩- 抓斗相结合的施工方法，成功清除了该抗压强度的礁石。
关 键 词 ：凿岩除礁；钻 机船；钢 锭 ；凿岩锤；施工参数
U 中 图 分 类 号 ： 616.2
文 献 标 志 码 ：B
文 章 编 号 ：1002-4972(2017)08-0053-04
Underwater drilling and removing construction techniques for super-hard reefs
1 设备及解决方案 1 . 1 设备
目 前 除 了 爆 破 施 工 工 艺 外 ，现 有 的 除 礁 船 机 设 备 主 要 有 大 型 绞 吸 式 挖 泥 船 、反 铲 式 挖 泥 船 、 凿岩锤和大型抓斗船，以 上 施 工 设 备 对 全 、强风 化岩石还具有开挖效果，但 对 中 、微风化岩石开 挖困难[2]，甚至无清除效果。 1 . 2 解决方法
收 稿 日 期 ：2017-03-20 作 者 简 介 ：张 伯 友 （1985— ) ，男 ，工程师，从事港口航道施工管理工作。
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水运工程
2017 年
隙 ，在钻孔内布设钢锭，由重锤对钢锭进行锤击，
通 过 钢 锭 受 力 ，把 竖 向 作 用 力 转 化 为 对 岩 石 的 水
平 力 （类似楔子的原理），从而剥离岩石，再经抓
由 图 2 可 知 ，重锤所受的合力
Байду номын сангаас
F = 〜 +F? +F^ _G
(7)
因 为 冲 击 力 远 远 大 于 重 力 、浮 力 和 水 阻 力 ，
所以F ^F 冲。
由于海底不平坦，按 照 重 锤 每 次 锤 击 到 2 个
钢锭进行计算，根 据 力 的 相 互 作 用 ，每个钢锭受
到的力/ = F /2>2.42x 108 N ，同理，钢锭对礁石的
ZHANG Bo-you ( Shanghai Branch of CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.,Shanghai 200090, China)
Abstract: In the clearing reef project,because of blasting technology limitation,the reefs whose compressive
2017年 8 月 第 8 期 总 第 533期
水运工程
Port & Waterway Engineering
Aug.2017 No.8 Serial No.533
超高硬度礁石水下凿岩除礁施工技术
张伯友
( 中交天津航道局有限公司上海分公司，上 海 200090)
摘 要 ：在爆破工艺受限的除礁工程中，抗压强度达70 M P a以上礁石无法清除。针对这一问题，进行了多种疏浚设备和
斗 船 清 礁 ，有 效 地 清 除 岩 石 。
2 . 3 理论计算
为 证 实 本 施 工 技 术 的 可 行 性 ，按 照 工 程 抗 压
强 度 70~ 160 M P a的 礁 石 进 行 模 拟 施 工 ，通过理
论计算证实破岩效果。
重 锤 ：质量 rn = 5 x 104 kg，体积 V = 6 . 3 m3, 水中下落时迎水面面积^=8. 4 m2。重锤受到向下 的 重 力 G 、向上的浮力F 浮和水的阻力F 阻（图 1)。
Keywords :break up the reef by hammer;rock drilling vessel;steel ingot;hammer;construction paramrter
厦门嵩屿港区二期工程除礁工程周边有运营 的 博 坦 油 码 头 ，工 程 西 侧 为 嵩 屿 电 厂 及 配 套 煤 码 头工程，东 侧 隔 嵩 鼓 水 道 与 鼓 浪 屿 相 望 ，并且施 工 水 域 位 于 中 华 白 海 豚 保 护 区 ，严 重 影 响 水 下 爆 破 施 工 工 艺 的 使 用 。本 工 程 水 域 地 表 岩 石 主 要 有 强 风 化 花 岗 岩 、中 风 化 花 岗 岩 、微 风 化 花 岗 岩 等 ， 以较坚硬岩和坚硬岩[1]为 主 。
2 技术方案 2 . 1 施工范围
本技术适用于周边建有危险品设施，对生态 环保要求较高、或航道及港池扩建中岩石强度
70 MPa以上（钢锭屈服强度以下）礁石区的除礁施
工。尤其适用于清除淤泥及全、强风化礁石后受船 机开挖破岩角度不适而无法清除的高硬度礁石。 2 . 2 施工原理
采用钻孔- 布钢锭- 凿岩- 抓斗相结合的施工方 法 ，利用钻孔降低礁石的整体性，加大礁石的裂