趙 敬

(廈門(mén)海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廈門(mén) 361022)

1 工程概況

本工程處于寧德三都澳內(nèi)西北部，與漳灣作業(yè)區(qū)9#泊位相鄰。碼頭泊位等級(jí)為4 萬(wàn)噸級(jí)，水工結(jié)構(gòu)按照靠泊5 萬(wàn)噸級(jí)散貨船進(jìn)行設(shè)計(jì)，預(yù)留有滾裝船靠泊功能。 裝卸貨物以鋼材、石材、化肥、機(jī)電等為主，年吞吐量設(shè)計(jì)為145 萬(wàn)t。 陸域形成總面積約9.47 萬(wàn)m2。

2 工程平面布置

2.1 工程總平面布置

本工程10# 泊位水工主體為重力式沉箱結(jié)構(gòu)， 呈滿(mǎn)堂式布置（圖1)。本工程毗鄰已建的漳灣作業(yè)區(qū)9# 泊位，碼頭前沿走向?yàn)?11.3°～291.3°。碼頭為滿(mǎn)堂式布置，前沿線布置在9# 泊位東側(cè)延長(zhǎng)線上，總長(zhǎng)234 m。 碼頭面高程為9.1 m(當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵妫峦?，碼頭平臺(tái)長(zhǎng)200 m，寬30 m。 10# 泊位碼頭東側(cè)端部布置一個(gè)系纜墩，通過(guò)鋼便橋與碼頭平臺(tái)之間進(jìn)行聯(lián)系。 系纜墩平面尺度為10 m×10 m，鋼便橋平面尺度為24 m×2 m。

圖1 本工程10# 泊位總平圖

陸域由前后方堆場(chǎng)組成， 形成總面積約9.47 萬(wàn)m2。前方堆場(chǎng)與碼頭前沿作業(yè)平臺(tái)相連，南側(cè)為新建駁岸，西側(cè)與9# 泊位相鄰，面積約1.91 萬(wàn)m2；后方堆場(chǎng)東側(cè)、北側(cè)為新建護(hù)岸，西側(cè)與9# 泊位相鄰，面積約7.56 萬(wàn)m2；陸域面高程為+9.01 m。

2.2 工程水域平面布置

本工程10# 泊位碼頭前沿停泊水域?qū)挾葹?5 m，設(shè)計(jì)底高程-13.7 m，滿(mǎn)足5 萬(wàn)t 及船舶靠泊要求。本工程回旋水域?yàn)闄E圓形布置，與8#、9# 泊位共用，長(zhǎng)短軸分別為669 m、446 m，設(shè)計(jì)底高程為-10.0 m。

2.3 工程結(jié)構(gòu)型式

本碼頭持力層為卵石或中風(fēng)化花崗巖，水工主體采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)。 由于本工程基槽拋石較厚，標(biāo)高-17.7 m以下拋石基礎(chǔ)拋填5～300 kg 塊石， 標(biāo)高-17.7 m 以上拋石基床拋填10～100 kg 塊石，基床頂面高程-13.7 m。

如圖2 所示，碼頭基床上放安放鋼筋砼沉箱。沉箱上方現(xiàn)澆C30 砼胸墻。 沉箱用10～100 kg 的拋石棱體進(jìn)行回填。工程系纜墩長(zhǎng)×寬×高=10 m×10 m×2.5 m，采用4 根直徑2 m 灌注型嵌巖樁， 樁基進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖有效深度不小于8 m。 墩臺(tái)通過(guò)鋼便橋與碼頭平臺(tái)連接。

圖2 碼頭結(jié)構(gòu)立面圖

3 基槽爆破工藝

3.1 基槽炸礁

本工程基槽炸礁約2 萬(wàn)m3， 采用炸礁船鉆孔爆破，抓斗挖泥船清礁工藝。 基槽炸礁區(qū)域(圖3)位于系纜墩，緊鄰泊位東側(cè)已有山體。 高潮位時(shí)，水深約6～20 m，炸礁設(shè)計(jì)底高程-13.7 m，炸礁前沿線區(qū)域與港池設(shè)計(jì)底標(biāo)高齊平。

工程準(zhǔn)備1 艘600t 炸礁船進(jìn)行炸礁施工。 船上配備RTK-GPS 操作系統(tǒng)，由GPS 進(jìn)行定位，可以全天候進(jìn)行施工定位。液壓動(dòng)力系統(tǒng)控制炸礁船的升降，移船定位靠絞錨進(jìn)行。炸礁船可在定位后靠支撐樁撐起，炸礁船穩(wěn)定性高、定位準(zhǔn)確，炸礁船升起后可放松錨纜進(jìn)行作業(yè)，鉆孔施工時(shí)不影響其他船只交叉作業(yè)， 安全上能夠得到最大限度的保證。

圖3 基槽炸礁區(qū)域一般斷面圖

3.2 鉆孔工藝及爆炸物品種類(lèi)的選取

本工程在炸礁鉆孔前，需先下套管，然后沿著套管將鉆具放入底部。在鉆孔過(guò)程中為了將碎渣排出孔外，需要一邊提升鉆桿一邊送風(fēng)吹水。另外，當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)高程之后，為了防止碎石或者泥沙堵塞鉆孔，需要多次反復(fù)抬高和下落鉆孔，排出碎石和泥沙。當(dāng)一個(gè)鉆孔成形后立即裝藥，如此往復(fù)操作作業(yè)。本工程采用防水性能較好的高能乳化炸藥， 并將乳化炸藥裝入PVC 塑料管內(nèi)，能夠大大減小水壓和水的浸泡作用對(duì)炸藥的負(fù)面影響，取得更好的爆破效果。在入水之前，起爆用的塑料導(dǎo)爆管雷管將進(jìn)行防水處理，確保其安全性。

3.3 裝藥

為了防止鉆孔碎石和海底泥沙回淤堵塞鉆孔， 在完成一個(gè)鉆孔之后應(yīng)當(dāng)立即裝藥，如此往復(fù)操作。并且裝藥過(guò)程需注意用裝藥桿將其裝至鉆孔底部， 隨即用大于10 mm 的礫石夾顆粒較大的中沙進(jìn)行堵塞。 如下圖4所示，當(dāng)鉆孔長(zhǎng)度大于3 m 時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置兩個(gè)起爆體。

圖4 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

4 爆破安全距離核算

4.1 爆破地震波的安全距離

按照 《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)、《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》(JTS204-2008)，爆破地震波的安全距離按以下公式計(jì)算：

式中：Q——一次起爆的炸藥量(kg)；

R——安全距離，m；

V——安全速度，參照表2 數(shù)據(jù)，本工程取5.0cm/s；

K、α——分別為巖性的導(dǎo)數(shù)和衰減指數(shù)， 參照表1的數(shù)值，本工程取K=250，α=1.3。

表1 爆區(qū)不同巖性的系數(shù)K 和衰減指數(shù)α 值

表2 爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)規(guī)范公式的計(jì)算結(jié)果， 本工程爆破地震波的安全距離與最大裝藥量的關(guān)系如表3 所示。

表3 安全距離與裝藥量關(guān)系表

因此，為保護(hù)岸上構(gòu)筑物不受爆破地震波損壞，取爆破區(qū)距碼頭的距離150 m 為最小安全距離， 根據(jù)上表的計(jì)算數(shù)據(jù)， 本次爆破在離保護(hù)對(duì)象150 m 范圍外設(shè)計(jì)最大起爆炸藥量為401.66 kg。 正式炸礁前，先采用單孔藥量32 kg、單次總起爆藥量380 kg 進(jìn)行試爆，將不會(huì)對(duì)9#重力式碼頭造成負(fù)面影響。

4.2 水中沖擊波的安全距離

(1)爆破對(duì)水中人員、施工船舶安全距離

根據(jù)技術(shù)規(guī)范， 本工程水下鉆孔爆破水中沖擊波對(duì)水中人員、施工船舶的安全距離按表4 進(jìn)行確定。

表4 本工程水中沖擊波安全距離表

本工程單次總起爆炸藥量為380 kg， 根據(jù)表4 計(jì)算結(jié)果，在工程爆破前，需要確保安全水域距離1400 m 內(nèi)無(wú)其他人員在水下作業(yè)。 需要對(duì)半徑250 m 的水域進(jìn)行封航， 需要利用甚高頻等一切有效手段與其它過(guò)往船舶進(jìn)行聯(lián)系。 確保起爆水域，水上水下人員、船舶清爽后再進(jìn)行起爆作業(yè)。

(2)水中沖擊波對(duì)養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)的影響

按照《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)相關(guān)規(guī)定和《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》(JTS204-2008)有關(guān)規(guī)定，水中沖擊波超壓峰值對(duì)魚(yú)類(lèi)影響安全控制標(biāo)準(zhǔn)如表5 所示。

表5 水中沖擊波超壓峰值對(duì)魚(yú)類(lèi)影響安全控制標(biāo)準(zhǔn)

距離本工程附近700 m 范圍之外有大片網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)域，且均屬于高度敏感魚(yú)類(lèi)，魚(yú)類(lèi)對(duì)沖擊波影響臨界值為0.005 MPa，極易受到水下爆破的影響，施工控制難度大。水下沖擊波聲壓值計(jì)算根據(jù)施工區(qū)域、地理環(huán)境、水深條件等的不同而不同，目前暫無(wú)統(tǒng)一的理論計(jì)算公式。為保證水下爆破的安全，采用小藥量爆破，并設(shè)置傳感器，經(jīng)幾次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，最終確定爆破藥量。漁排養(yǎng)殖區(qū)的安全距離、裝藥量與水中沖擊波壓強(qiáng)關(guān)系按表6 確定。

表6 不同距離和爆破藥量沖擊波聲壓估算值(kPa)

綜合 《爆破安全規(guī)程》、《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》規(guī)定和水下鉆孔爆破施工特點(diǎn)，實(shí)際施工中，除控制最大段裝藥量外，還嚴(yán)格控制每次起爆總藥量。確定本工程單次起爆的炸藥量不得超過(guò)380 kg， 并且單孔最大裝藥量不得超過(guò)32 kg。

4.3 爆破安全警戒距離

根據(jù)《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，在本工程炸礁起爆時(shí)， 確保將安全水域距離1400 m 內(nèi)無(wú)其他人員在水上水下作業(yè)，并按要求做好安全警戒。 起爆時(shí)距爆破點(diǎn)250 m 范圍內(nèi)的兩端航道處進(jìn)行封航，封航時(shí)間30 min，起爆時(shí)嚴(yán)禁過(guò)往船舶及進(jìn)港船舶闖入警戒區(qū)，同時(shí)岸上距離爆破點(diǎn)200 m 范圍內(nèi)進(jìn)行封路， 起爆時(shí)嚴(yán)禁過(guò)往車(chē)輛及人員闖入警戒區(qū)。

5 小結(jié)

本文通過(guò)分析碼頭基槽爆破工藝， 基槽炸礁工藝及爆破物品種類(lèi)和裝藥工藝參數(shù)等，結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范，對(duì)爆破地震波的安全距離、 水中沖擊波的安全距離進(jìn)行核算分析，并根據(jù)水上水下作業(yè)安全距離，設(shè)置必要的封航區(qū)域和警戒區(qū)域， 減小爆破產(chǎn)生的沖擊波對(duì)通航水域的影響，保障施工通航安全。