海上炸礁工程的爆破方案及施工方法

海上炸礁工程的爆破方案及施工方法

摘要：水下炸礁爆破在水利水电及港航工程中应用广泛。由于容易受到环境和施工因素的影响，海上炸礁施工难度较大。本文介绍了某海上地锚式悬索桥锚碇基础涉及的海上炸礁爆破方案及施工方法，实践证明所设计的方案及相应施工方法合理有效，为海上同类工程的施工提供有效地借鉴。

关键词：海上炸礁；爆破方案；施工方法

Abstract: the underwater reef blasting is widely used in water conservancy and hydropower and harbor engineering. As is easily influenced by the environment and construction factors, offshore reef construction difficulty. This paper introduces a sea of suspension bridge anchorage foundation relates to offshore reef blasting scheme and construction method, practice has proved that the design scheme and the corresponding construction method is reasonable and effective, provide effective reference for the construction of other similar offshore engineering.Keywords: sea reef; blasting; construction method

随着经济发展，港口建设及海上桥梁建设热潮涌动，水下炸礁爆破在实践中应用越来越广泛[1]。相对陆地钻孔爆破而言，水下炸礁施工困难、成本高、影响因素较多、爆破效果不易控制[2]。

1. 工程概况

本项目位于辽宁省，是一座海上双层地锚式悬索桥，锚碇采用沉箱基础。基础下的地址情况相对复杂，除了覆盖层薄厚不一之外，还伴有溶洞和海沟。锚碇区域海底平均标高约为-10.5m，基床顶标高为-15.0m，挖到标高-12m~-13m时，18m³抓斗已经抓不动。为满足设计要求的基床顶面高程-15.0m以及基床的最小厚度 1.5m，本工程炸礁需要将基槽炸至-16.5m。根据钻孔资料，沉箱基础下方的地质存在两层溶洞夹层，溶洞内有碎石粘土填充，局部覆盖层大到-30m 以下，为海沟。

2. 爆破方法及施工工艺

2.1 爆破方法

采用高风压空压机的专业炸礁船方驳（800t）水下钻孔爆破法施工。采用密度大、威力大，抗水性好、殉爆距离大、起爆传爆性能好、爆炸后产生有毒气体量少的胶质硝化甘油炸药；孔内雷管采用2～4发非电毫秒雷管起爆，水上用8#电雷管引爆非电网路，根据最大齐爆药量实施微差控制爆破。

根据工程特点及施工安排，炸礁船平行于主桥轴线，由北向南施工。

2.2 主要施工工艺

爆破施工按照图2.1所示工艺流程进行。

施工时应设立独立的坐标系，采用GPS进行平面定位，高程以黄海平均海平面起算。炸礁船应平行于主桥轴线呈八字形开锚驻位，如图2.2所示。在船上确定孔位，并在孔位处下钻钻孔。下钻前用水砣或套管量测岩面标高，根据水位与设计孔底标高计算钻孔深度，当钻孔深度达到要求时，吹清孔内碎碴提钻，用水砣测量套管内的孔底标高，达到设计标高时进行装药。若出现塌孔现象需再次下钻使成孔达到要求的标高。

图2.1 爆破施工工艺流程

图2.2 炸礁船驻位示意图

当成孔深度达到规定要求，按设计要求药量进行连续装药。连续装药结构如图2.3所示。

图2.3 连续装药结构示意图

联线起爆需根据不同距离控制最大齐爆药量，视现场的施工情况，单排或多排起爆（放炮）一次。采用串联法联接，尾端接两发电雷管引爆。在移船前应仔细检查联线有无错、漏接，确认无误后将危险区内的人员和船只撤至安全区，炸礁船撤出距爆区150米外发出起爆信号起爆，微差起爆网路如图2.4所示。

图2.4 微差起爆网路示意图

3. 爆破参数和药量计算

依据《中华人民共和国爆破安全规程》[3]、《水运工程爆破技术规范》[4]，根据本工程地质资料，结合相关施工经验，爆破参数设计如下:

⑴钻孔直径：采用1000型钻机钻孔，直径φ=115mm。

⑵孔网参数与布孔方式：

根据计算并结合工程特点，暂取孔距a=2.5m，排距b=2.0m，三角形布孔，最外缘孔超出设计线不小于4m。单个船地布孔见图3.1，细部见图3.2。

⑶超深：超深△H=1.0m。

⑷单位耗药量:采用胶质炸药，单耗取q=1.2kg/m3。

⑸孔深：H=2.4～6.6m（含超深）。

⑹平均单孔装药量：Q=q×a×b×H=14.4～39.6kg。

图3.1 单个船地布孔示意图

图3.2 细部布孔示意图

⑺最大齐爆药量

①对周边建筑的安全计算

根据设计平面图，爆破区域距离岸边建筑物最近距离为1000m，考虑爆破安全，根据《中华人民共和国爆破安全规程》

Qmax=(v/k)3/a×R3 计算最大齐爆药量

其中：v-建筑物允许震速，取5cm/s。

k、a--与爆破有关系数，取k=220，a=1.6。

计算1000米处最大齐爆药量为828946kg，根据现场实际情况和以往周边施工经验计划2～3排爆破一次，控制最大齐爆药量为200kg、总起爆药量最终控制在1000kg以内。

②对周边船舶及施工船舶自身的安全计算

《中华人民共和国爆破安全规程》对施工船舶的水中冲击波安全允许距离如表3.1所示。

表3.1 施工船舶水中安全距离

质量控制方面，保证孔位偏差为±0.2m，钻孔深度偏差为±0.1m，药量偏差（装药长度）：±0.1m，网路联结要确保牢靠准爆，并要求挖渣后满足设计标高。

4. 环境保护措施

本项目施工时配套采取如下环境保护措施：爆破时要严格按最大齐爆药量的要求联线，采用分段微差爆破，尽量减少燥声污染及爆炸所产生的地震波、冲击波对周遍建筑物、船舶、人员的危害。海面上漂浮的爆炸物品在爆炸后所剩的垃圾及时打捞。施工船上如有油泄漏到海上，及时撒洗衣粉等分解剂进行分解。

5. 结论

本文结合某海上地锚式悬索桥锚碇基础炸礁工程案例，介绍了该工程海上炸礁的爆破方案、主要施工工艺、爆破参数的选取、药量计算情况及相应的环保措施。实践证明所设计的方案及相应施工方法合理有效，本文将为海上同类工程的施工提供有效地借鉴。

参考文献：

[1] 张超. 水下炸礁工程浅点消除技术及有害效应研究. 武汉科技大学：硕士论文，2012.

[2] 杨智旭，翟国锋，易建坤，王宏建. 近海水下炸礁工程的参数设计及效果分析. 工程爆破，2007，13（3）.