◎ 歐陽天庭 羅凱 江西省路港工程有限公司

水下炸礁技術(shù)在港口工程、航道疏浚工程中應(yīng)用廣泛，但水下炸礁全過程均在水下展開，施工質(zhì)量和效果受水文地質(zhì)、氣候條件、施工控制的影響較大。水下炸礁爆破后如果爆破區(qū)域內(nèi)巖石破碎塊度大、清挖后存在大量淺點，還必須展開二次甚至多次清淺炸礁，直至淺點徹底消除。二次或多次炸礁工程量不大，但是必將加大工程成本，延誤工期；如果淺點遺漏，還會造成船體外殼碰撞等安全事故，影響航道正常運行。為此，本文結(jié)合航電樞紐工程實際，對水下炸礁淺點施工控制技術(shù)展開分析，以期取得較好的控制效果。

1.工程概況

某航道工程航電樞紐船閘炸礁工程設(shè)計挖槽寬度為6 0 m，縱坡5‰，挖槽長115 0 m，挖槽上游口控制高程37m；每級開挖階梯寬20 0 m；挖槽下游口銜接原河床高程。該航道工程施工任務(wù)主要包括30×104t原油碼頭港池整治，新港30×104t原油碼頭炸礁、基槽炸礁及相應(yīng)的疏浚。其中，炸礁和疏?？偣こ塘繛?87532m3，炸礁工程量及挖槽區(qū)覆蓋砂卵石層疏浚量分別為166123m3和21409m3。

該航道工程航電樞紐船閘炸礁施工區(qū)域為強(qiáng)流區(qū)，潮流向與擬建碼頭前沿線方向基本平行，礁區(qū)水流及波浪條件均較為復(fù)雜，施工環(huán)境差，潮位均值為3.43m，浪高最大達(dá)到5.21m，漲落潮最大流速分別為1.5m/s和1.0m/s。

炸礁施工區(qū)域地形地質(zhì)復(fù)雜，海底高低不平，巖層厚度最大達(dá)9.8m。巖層由上至下為淤泥混砂礫，粉土，角礫，全風(fēng)化板巖、泥灰?guī)r及輝綠巖，強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化板巖，質(zhì)硬，且存在較大的鉆孔爆破施工難度。

該航道工程航電樞紐船閘炸礁巖石介質(zhì)全部處于水飽和狀態(tài)，炸礁爆破面臨巖石應(yīng)力、水阻力及深水壓力[1]等綜合作用，施工質(zhì)量控制難度大，出現(xiàn)淺點的可能性也較大。

2.水下炸礁淺點成因

造成航道工程水下炸礁淺點的原因很多，結(jié)合該航道工程航電樞紐船閘炸礁工程實際，原因主要包括以下幾個方面。

2.1 水下鉆孔平面位置偏差

鉆爆施工過程中，主要通過鋪設(shè)鋼絲繩和拉索的方式控制鉆機(jī)船位置和運動過程，鉆機(jī)船定位精度直接影響鉆孔位置的準(zhǔn)確性。如果實際鉆孔孔位和設(shè)計值誤差偏大，必將引發(fā)淺點；錯誤的孔位還會造成漏炸和誤炸。

該航電樞紐船閘炸礁施工區(qū)域恰好位于樞紐下游某支流匯入口，該區(qū)域水流湍急、橫流較大，在兩者的綜合作用下系泊設(shè)備錨固力不足，鉆機(jī)船位置發(fā)生變化。若技術(shù)人員未展開及時量測和糾偏，必將引起鉆機(jī)船位及實際鉆孔位置偏差。

2.2 施工水位控制不當(dāng)

為確保炸礁區(qū)域河底標(biāo)高滿足設(shè)計，必須加強(qiáng)鉆孔深度控制，鉆孔深度主要受施工水位、設(shè)計高度、孔位水深、孔深超深等的綜合影響[2]。其中，施工水位是影響鉆孔深度的最關(guān)鍵因素，該航道工程航電樞紐船閘炸礁施工區(qū)域緊鄰航電樞紐下游，樞紐下泄流量對施工水位的影響較大。施工期間恰好處于汛期，航電樞紐流量變化劇烈，水位不穩(wěn)。在水下鉆爆施工期間，若水位變化未得到及時觀測和考慮，也未據(jù)此調(diào)整鉆孔深度，則實際鉆深和設(shè)計鉆深的誤差必將增大，引發(fā)爆破淺點。

2.3 炮孔深度不足

首先，超深值設(shè)置不當(dāng)。超深值設(shè)置時必須綜合考慮河底地質(zhì)巖性、水深、清渣效率等方面，但因該航電樞紐船閘炸礁施工環(huán)境復(fù)雜，很難量化分析水下爆破漏斗類型，只能借助技術(shù)人員經(jīng)驗展開判斷。結(jié)果就是，炮孔超深取值過小，進(jìn)而使藥包中心位置過高，炸藥能量受到水下礁石底盤抵抗力的削弱后形成爆破淺點。

第二，鉆孔深度不夠。鉆進(jìn)施工期間水位基準(zhǔn)高程控制不當(dāng)，引發(fā)超鉆或?qū)嶋H鉆深不足。鉆孔后未立即安排裝藥，導(dǎo)致鉆孔內(nèi)淤積大量石屑和泥沙，裝藥前也未將鉆孔內(nèi)沉渣、碎屑清理干凈，使得實際鉆深遠(yuǎn)小于設(shè)計鉆深。

2.4 盲炮的存在

水下鉆孔爆破炸礁主要施工面位于深水水下，爆破過程受水下地形地質(zhì)、爆破技術(shù)、水文條件的影響較大。如果爆破炸礁期間產(chǎn)生盲炮，既會改變原設(shè)計參數(shù)，增大孔距，相鄰炮孔間爆破漏斗切線在設(shè)計標(biāo)高處也難以相切；還會使爆破后碎石塊尺寸過大，影響機(jī)械清挖，必然留下淺點。

引起盲炮產(chǎn)生的原因主要有以下幾點：一是導(dǎo)爆管質(zhì)量差、布設(shè)時打結(jié)受彎、破損浸水，綁扎處松動脫落，起爆后出現(xiàn)拒爆；二是在孔外微差的情況下，間隔時間設(shè)置有誤差，后爆孔導(dǎo)爆管被先爆孔的爆破打斷，無法正常傳爆；三是操作不當(dāng)，炸藥裝填時搗破導(dǎo)爆管，或是移船時將導(dǎo)爆管拉斷，斷藥長度只要超出15cm便會造成拒爆；四是起爆藥包在炮孔內(nèi)卡塞后因反復(fù)提拉而使導(dǎo)爆管脫離起爆藥包，藥包無法被導(dǎo)爆管順利引爆；五是炮孔內(nèi)所裝設(shè)的導(dǎo)爆管因湍急的水流或鄰孔風(fēng)壓的影響而反復(fù)擺動，進(jìn)而被孔口巖石、管腳等磨破而引發(fā)拒爆；六是連接起爆網(wǎng)路時，雷管聚能穴指向和導(dǎo)爆管傳播方向一致，則導(dǎo)爆管在傳爆前會因被雷管破片切斷、擊穿而中斷傳爆。

3.水下炸礁淺點控制技術(shù)

3.1 施工方案優(yōu)化

航電樞紐水下炸礁爆破施工方案在設(shè)計前必須全面了解水下施工區(qū)域地形地質(zhì)條件，掌握巖石的可鉆爆性，據(jù)此配備適用的鉆孔設(shè)備和爆破器材。水下炸礁工藝有水下清障型和基槽開挖型兩種：前者主要為消除航道或港池內(nèi)突出巖體對通航的影響而展開的清除施工，應(yīng)結(jié)合地形特征，在臨空面較多的區(qū)域開始爆破；后者則在原體爆破開挖出構(gòu)筑物基礎(chǔ)，適用于既有構(gòu)筑物附近的爆破，應(yīng)結(jié)合既有構(gòu)筑物實際，確定掏槽位置，為后續(xù)施工創(chuàng)造出盡可能多的臨空面[3]。為提升爆破工效和效果，兩種炸礁工藝通常結(jié)合應(yīng)用。

結(jié)合該航道工程航電樞紐船閘炸礁施工工期安排及質(zhì)量控制要求，制定出以下水下炸礁施工方案，即應(yīng)用800t平臺式鉆孔船及φ125潛孔鉆機(jī)鉆孔，展開多循環(huán)毫秒延時爆破；再通過13m3抓斗式挖泥船分條塊、分層次挖裝，分部、分區(qū)完成水下深孔爆破。

（1）分部：該航道工程航電樞紐船閘炸礁施工分成三部分展開，分別是30×104t原油碼頭港池整治，新港30×104t原油碼頭炸礁和基槽炸礁，挖槽區(qū)覆蓋砂卵石層疏浚。

（2）分區(qū)：將施工區(qū)域分成6個子區(qū)域，A區(qū)為整治炸礁區(qū)，B區(qū)為港池后前沿線以內(nèi)55m范圍以內(nèi)，C區(qū)為4～8#墩位和14#墩位基坑開挖區(qū)，D區(qū)為1～3#墩位基坑開挖區(qū)，E區(qū)為9～11#墩位基坑開挖區(qū)，F(xiàn)區(qū)為港池后前沿線以內(nèi)55m范圍以外。

（3）多循環(huán)：在每完成1個船位鉆進(jìn)后及時展開爆破，鉆進(jìn)和爆破均完成即視為1個爆破循環(huán)完成，此次航道工程航電樞紐船閘炸礁工程共布設(shè)500個船位，因部分區(qū)域控制爆破次數(shù)不止一次，總爆破循環(huán)次數(shù)多達(dá)560次。為降低對周圍水工結(jié)構(gòu)物的不利擾動，每次爆破開挖均采取毫秒延時爆破方式。

（4）分條塊、分層次挖裝：通過抓斗式挖泥船分條快、分層次挖泥并清礁，條塊的劃分應(yīng)與碼頭前沿線方向平行，橫縱向搭接寬度均控制在1～2m之間，以避免漏挖。

3.2 炸礁船布置

航道底部炸礁施工為多循環(huán)頻繁移動作業(yè)，每個船位均展開1次獨立鉆孔爆破。船位的布置便成為深水炸礁的控制要點之一，其對鉆孔孔位準(zhǔn)確度及爆破效果等均有較大影響，也是控制和減少淺點的重要措施。必須綜合航道地形、礁石尺寸及巖性，展開炸礁船合理布置。

炸礁船船位應(yīng)順著碼頭前沿線由里而外布置，并確保船體長邊和碼頭前沿線平行；相鄰船位間距離應(yīng)控制在2.0m以內(nèi)；基坑炸礁區(qū)周圍炸礁范圍應(yīng)相應(yīng)擴(kuò)大，以確?；诱w成形效果；炸礁區(qū)邊緣和孤礁區(qū)船位布置時必須保證船位能整體覆蓋礁石，避免發(fā)生遺漏。船體定位通過平面坐標(biāo)系統(tǒng)控制網(wǎng)實現(xiàn)，各船位均應(yīng)標(biāo)出4個角點坐標(biāo)。

3.3 鉆孔控制

鉆孔施工前，應(yīng)全面校驗測量儀器精度，并復(fù)核控制點坐標(biāo)。嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程展開測量，確保儀器整平，對中及后視精準(zhǔn)。鉆孔結(jié)束后，采用水砣檢測孔底標(biāo)高，確保鉆孔深度；并通過加強(qiáng)鉆具規(guī)格及性能控制，保證鉆孔孔徑。

鉆孔設(shè)備性能及施工過程受水流、風(fēng)浪等影響較大，為此，應(yīng)始終將船位、鉆機(jī)、孔位固定在設(shè)計位置，確保孔網(wǎng)參數(shù)的準(zhǔn)確性。爆破孔采用三角形布孔方式，即分兩排布孔，孔位設(shè)置情況見圖1。

圖1 三角形布孔示意圖

3.4 爆破控制

航道工程航電樞紐船閘炸礁所用爆破器材必須具備防水、抗壓等基本性能，考慮到此次主要為深水作業(yè)，故爆破器材性能參數(shù)應(yīng)高出普通的爆破器材。

在爆破方案設(shè)計時，必須保證孔網(wǎng)參數(shù)、鉆孔參數(shù)、炸藥單耗等參數(shù)取值的合理性。為控制水下炸礁淺點的發(fā)生，應(yīng)適當(dāng)增大鉆孔超深。根據(jù)《水運工程爆破技術(shù)規(guī)范》（JTS 204—2023）及施工經(jīng)驗，水下炸礁小孔網(wǎng)參數(shù)為2.0～2.8m，對應(yīng)的孔徑為8 0 ～1 0 0 m m，鉆孔超深為1.5 ～2.5 m；大孔網(wǎng)參數(shù)為3.0 ～4.0 m，對應(yīng)的孔徑為1 3 5 ～1 6 5 m m，鉆孔超深為3.0～4.0m。結(jié)合工程實際，該航電樞紐船閘水下炸礁采用小孔網(wǎng)參數(shù)[4]。爆破網(wǎng)絡(luò)的布置見圖2。

圖2 爆破網(wǎng)絡(luò)布置

水下炸礁地形地質(zhì)條件復(fù)雜，且缺乏過程的可見性，故應(yīng)按實測水深確定實際鉆孔深度，并據(jù)此計算炮孔裝藥量。裝藥前后通過水砣分別探測孔深和裝藥長度，根據(jù)探測結(jié)果判斷裝藥是否到達(dá)孔底；如未到達(dá)孔底，必須使用炮棍輕輕推壓，將炸藥送至炮孔底部。裝藥量的確定應(yīng)綜合考慮巖層厚度+計算超深、孔深及安全距離，具體參考表1確定。

表1 裝藥量與安全距離的關(guān)系

4.控制效果

在采取本文所提出的水下爆破炸礁淺點控制方案及工藝后，航電樞紐船閘炸礁效果良好，爆破后石塊塊度和松散度均符合清挖要求，清渣效率和效果顯著提升；挖泥船也能按照設(shè)計要求快速清挖，清挖效果好。根據(jù)航電樞紐船閘炸礁施工后水下三維全景成像聲吶檢測圖像，炸礁后區(qū)域內(nèi)幾乎無淺點出現(xiàn)，港池開挖施工中淺點率在2%以內(nèi)，淺點控制效果良好。

5.結(jié)論

綜上所述，水下炸礁淺點控制是航道工程施工難點之一，必須在充分考慮施工區(qū)水下地形地質(zhì)、施工技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，深入分析可能引起炸礁淺點存在的原因，保證施工方案的合理適用；通過優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)、改進(jìn)裝藥結(jié)果、增大超鉆深度、加強(qiáng)施工組織，該航電樞紐水下炸礁爆破取得了較好效果，爆破塊度和松散度均滿足清挖設(shè)備施工要求，河底巖石大塊率降至3.5%及以下，淺點率也降至2%以內(nèi)，避免了二次或多次掃淺施工的發(fā)生，施工工期和施工成本均得到有效控制。