張曉朋 李建強(qiáng)

摘 要：中緬30萬(wàn)噸級(jí)原油碼頭工程是中緬原油管道項(xiàng)目的重要組成部分，該碼頭工程基槽開挖采用基槽分層炸礁清除至設(shè)計(jì)巖層，其系纜墩1基槽距離已建工作船碼頭距離僅40.24m，這對(duì)水下爆破提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求，成為該工程管理的重點(diǎn)、難點(diǎn)。本文就整個(gè)基床炸礁的控制措施進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)港口航道工程類似施工具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：基槽炸礁;起爆藥量;試爆

中圖分類號(hào)：U655? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）09-0099-02

1 工程概況

中緬30萬(wàn)噸級(jí)原油碼頭工程是中緬原油管道項(xiàng)目的重要組成部分，是中國(guó)繞過(guò)馬六甲海峽的又一能源大通道。

本工程原油碼頭長(zhǎng)度482m，前沿水深-25m，碼頭通過(guò)引橋與后方陸域連接。炸礁區(qū)有6個(gè)系泊碼頭基礎(chǔ)，2個(gè)靠船墩基礎(chǔ)和一個(gè)卸油平臺(tái)，共計(jì)5個(gè)分區(qū)，將強(qiáng)風(fēng)化巖石炸礁至設(shè)計(jì)中風(fēng)化持力層，炸礁巖層厚度從0～17m厚度不等，炸礁工程量為121269m3。 其中1#系纜墩距已建成的工作碼頭只有40.2m，成為炸礁過(guò)程控制的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

2技術(shù)設(shè)計(jì)及勘測(cè)技術(shù)要求

為了減小三區(qū)（1、2#系纜墩基槽）炸礁時(shí)對(duì)已建工作船碼頭的影響，確保結(jié)構(gòu)安全，重點(diǎn)采取了相應(yīng)的技術(shù)措施。

2.1根據(jù)爆破震動(dòng)安全距離計(jì)算得出一次同時(shí)起爆藥量（kg）

爆炸地震波意味著爆炸的一部分能量在爆炸過(guò)程中被轉(zhuǎn)換成地震波，并以爆炸的形式從震源傳出。 地震波傳輸過(guò)程中，會(huì)引起地表振動(dòng)，振動(dòng)強(qiáng)度隨著與震源距離的增加而減弱。

根據(jù)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2003）和交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》（JST 204—2008）的規(guī)定，爆破地震的地震速度不得超過(guò)建筑物的地面安全振動(dòng)速度。

爆破地震速度V應(yīng)按下式計(jì)算：

式中 R： 距爆破點(diǎn)距離（m）;Q： 一次同時(shí)起爆藥量（kg），如分段起爆則為最大段的藥量。K、α為與爆破地震安全距離有關(guān)的系數(shù)、指數(shù)，與爆區(qū)的地質(zhì)、地形條件和爆破方式有關(guān)。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》中爆區(qū)不同巖性的系數(shù)和衰減指數(shù)，本工程為基礎(chǔ)軟巖石故K=250、α=1.8。

主要類型建筑物地面安全振動(dòng)速度按照規(guī)范要求：一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑安全振動(dòng)速度為2～3（cm/s），重力式碼頭5～8（cm/s）。根據(jù)本工程特點(diǎn)護(hù)岸距離系纜墩1號(hào)的最近距離為53.22m，考慮爆破地震波對(duì)已建工作船碼頭北側(cè)護(hù)岸的影響，取安全震動(dòng)速度為3cm/s。

本工程附近已建工作船碼頭距離系纜墩1號(hào)僅40.24m的距離，控制爆破產(chǎn)生的地震波對(duì)工作船碼頭的影響尤為重要，所以距離爆破點(diǎn)距離取40.2m。

依據(jù)公式（1）、數(shù)據(jù)和距周圍建筑物的距離，可計(jì)算得出一次同時(shí)起爆的最大允許藥量為：41kg。

根據(jù)《工程爆破實(shí)用手冊(cè)》中安全藥量的修正說(shuō)明，實(shí)際爆破施工一次布藥總量：

QS=K×Q

K=K1×K2×K3×K4×K5×K6×K7=9.72

式中K1——炸藥埋置深淺的系數(shù)K1=（Cp/Cs）1/2*（Q1/3/W），Cp、Cs為縱波、橫波傳播速度，按經(jīng)驗(yàn)值取2;

K2——自由面系數(shù)，當(dāng)自由面為N時(shí)， K2=0.25N2，K2=2.25;

K3——微差爆破系數(shù)，當(dāng) t≥t+ 時(shí) K3=2/3，K3取0.6;

K4——爆破作用頻率系數(shù)，根據(jù)工程特點(diǎn)按每年50次爆破K4取值0.9。

K5——方向系數(shù)，建筑物在爆區(qū)后方時(shí)K5=1，在側(cè)向取K5=2，前方取K5=2，K5取1;

K6 —— 自然屏蔽系數(shù)，本工程爆源和建筑物之間沒(méi)有斷層、溶洞、塹溝、深谷，取K6=1;

K7 ——人工屏蔽系數(shù)，在爆源和建筑物之間挖溝、預(yù)裂，可使v值降到1/2～1/3，此時(shí)人工屏蔽系數(shù)K7=4～9，K7取4。

所以，一次同時(shí)起爆總藥量為（40.24m距離）：

QS=K×Q=41.0×9.72=398.52kg

2.2預(yù)裂炮孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

考慮系纜墩1基槽距離已建工作船碼頭距離僅40.24m，水下爆破必須控制一次同時(shí)起爆藥量，結(jié)合實(shí)際工程情況，對(duì)系纜墩1基槽水下爆破采用預(yù)裂爆破的方式。

其爆破參數(shù)設(shè)計(jì)如下：

炮孔直徑：Ф=100mm

炮孔孔距：a=1m

根據(jù)《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》裝藥線密度：Qx=0.127[σ]0.5a0.84（Ф/2）0.24《工程爆破實(shí)用手冊(cè)》

σ——巖石極限抗壓強(qiáng)度（MPa），根據(jù)表1?。害?7.27MPa

表1 巖石試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表（油碼頭區(qū)）

因此：Qx=0.127[σ]0.5a0.84（Ф/2）0.247=0.153kg

裝藥量Q= Qx（H+ L）

H——孔深 m;

L——孔底加強(qiáng)長(zhǎng)度 m。

2.3爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)

爆破主要起爆器材采用高強(qiáng)度、防水型非電毫秒差導(dǎo)爆管雷管及電雷管。起爆網(wǎng)路為非電導(dǎo)爆網(wǎng)路。這一起爆網(wǎng)絡(luò)擁有抗擾性強(qiáng)、安全性好、起爆可靠、起爆數(shù)量不受限制、使用方便簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

（1）網(wǎng)路聯(lián)結(jié)形式：原油碼頭工程水下炸礁采用非電毫秒差導(dǎo)爆雷管的孔內(nèi)延時(shí)起爆網(wǎng)路?？缀涂撞⒙?lián)連接，每個(gè)孔與兩毫秒的引爆管并連，以確保爆破的可靠性。

（2）起爆控制：采用非電毫秒微差導(dǎo)爆雷管的孔內(nèi)延時(shí)起爆網(wǎng)路。每孔裝入兩發(fā)毫秒差導(dǎo)爆管雷管，孔外接導(dǎo)爆管雷管聯(lián)接各個(gè)孔雷管的導(dǎo)爆管，由船長(zhǎng)指揮船舶移位，爆破員將導(dǎo)線拉至安全區(qū)域進(jìn)行起爆。最終，采用高能起爆器引爆電雷管來(lái)引爆整個(gè)網(wǎng)路，以確保爆破的可靠性。

3工程實(shí)施

3.1試爆

根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)和施工要求，結(jié)合實(shí)際情況，擬通過(guò)試爆達(dá)到以下兩個(gè)目的：

（1）根據(jù)試爆監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)水下炸礁專項(xiàng)方案中的鉆爆參數(shù)（a、b、α、k）進(jìn)行優(yōu)化，用于指導(dǎo)下一步的大面積的爆破、炸礁施工，最后進(jìn)行掃測(cè)、淺點(diǎn)處理、竣工驗(yàn)收。

（2）通過(guò)安裝在距爆破位置40.24m遠(yuǎn)的水下爆破地震波的振動(dòng)記錄，來(lái)控制系纜墩1的基槽炸礁一次同時(shí)起爆藥量。

3.2過(guò)程監(jiān)測(cè)控制

（1）在已建工作船碼頭和護(hù)岸上設(shè)置9個(gè)沉降位移觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)每次爆破前后進(jìn)行沉降位移觀測(cè)，并進(jìn)行比較，若出現(xiàn)沉降位移較大的情況，及時(shí)分析問(wèn)題，調(diào)整鉆爆參數(shù)。

（2）在爆破施工的過(guò)程中，每次爆破前均在工作船碼頭距離爆破位置最近的邊角位置布設(shè)順岸和垂直順岸方向的兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)每次爆破產(chǎn)生的最大地震波波速進(jìn)行記錄并設(shè)置警報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)卣鸩ㄋ俪^(guò)構(gòu)筑物的允許安全振動(dòng)速度時(shí)馬上報(bào)警，聽到警報(bào)后立即停止爆破作業(yè)。

通過(guò)安裝的便攜式爆破振動(dòng)記錄儀，記錄爆破產(chǎn)生的地震波，機(jī)械振動(dòng)和各種沖擊信號(hào)，分析、輸出、顯示打印和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

爆破振動(dòng)記錄儀通過(guò)系統(tǒng)處理可以提供波形參數(shù)及波形圖。

測(cè)點(diǎn)設(shè)置：在鉆孔布藥完畢后起爆前，將爆破振動(dòng)記錄儀的測(cè)點(diǎn)布置在工作船碼頭東北角的順岸方向和垂直順岸方向各布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，護(hù)岸上也在垂直布置五個(gè)測(cè)點(diǎn)，在試爆過(guò)程中依次進(jìn)行爆破地震波的監(jiān)測(cè)。

3.3氣泡帷幕有效利用

由于水沖擊波通過(guò)水介質(zhì)傳播，而水被視為不可壓縮的連續(xù)介質(zhì)，因此對(duì)波的吸收和衰減非常有限。因此，在工作船碼頭與爆區(qū)之間布設(shè)氣泡帷幕以達(dá)消能的目的。其原理是從許多小孔中噴出的高壓氣體在水中形成一排不斷上升的、密集的簾狀氣泡，當(dāng)水擊波通過(guò)氣泡帷幕墻時(shí)使沖擊波波峰的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為受壓縮氣泡的內(nèi)能，在沖擊波波峰通過(guò)后轉(zhuǎn)換到氣泡中，在氣泡的膨脹過(guò)程中釋放出來(lái)，氣泡釋放過(guò)程地震波被衰減從而起到保護(hù)工作船碼頭和護(hù)岸結(jié)構(gòu)的作用。

4結(jié)論

本工程施工中嚴(yán)格采取了一次同時(shí)起爆藥量、預(yù)裂炮孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)、爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)并通過(guò)試爆試驗(yàn)對(duì)參數(shù)進(jìn)行校正。在爆破的施工過(guò)程中嚴(yán)格按照過(guò)程監(jiān)測(cè)控制、振波監(jiān)測(cè)對(duì)工作船碼頭和臨近護(hù)岸的沉降位移和地震波進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果隨時(shí)對(duì)鉆爆參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并使用氣泡帷幕技術(shù)對(duì)工作船碼頭實(shí)施了有效的保護(hù)措施，保證了已建工作船碼頭和護(hù)岸的結(jié)構(gòu)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB.6722-2003，爆破安全規(guī)程[S].

[2] JTS 204-2008，水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTS 205-1-2008，水運(yùn)工程施工安全防護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[4]劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè) （第2版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社， 2010.