浅谈水下钻孔爆破施工工艺

摘要：近年来，公司承接的南方工程多涉及炸礁工程，论文结合厦门港刘五店航道一期工程炸礁工程实施过程中的现场数据资料，对水下钻孔爆破法的特点及难点进行分析，并对其施工工艺进行总结，为类似工程提供借鉴。

关键词：水下钻孔爆破；炸礁；施工工艺

中图分类号：U215.14 文献标识码：A 文章编号：

1、炸礁工程概况

刘五店一期工程炸礁工程分为四个区域，其中4#礁石使用大型绞吸船“天麒号”进行疏浚，其余三块礁石采用炸礁船“东福13”轮进行水下钻孔爆破。礁石分布如图1所示。

图1：厦门港刘五店航道一期工程礁石分布图

礁石区地质为中风化花岗岩，顶板标高为-15.16～-9.7m，该层呈灰黄、灰白色，状态强，块状构造，节理裂隙较发育，性脆属硬质岩石，岩石抗压试验强度一般大于30Mpa，局部位置礁盘突出，岩性为中风化花岗岩，16级岩石分级为12，硬度系数14-16。礁石区分布如下图所示：

质量等级要求：合格，符合国家相关工程验收评定标准。一次性验收通过，确保周边建筑物安全。设计底标高-12m，炸礁施工设计超炸深度0.5m，超宽1.0m，设计边坡1：0.75。炸、清礁施工结束后，扫海范围内不得出现浅点。

礁石区工程量如下表所示：

表1：厦门港刘五店航道一期工程礁石工程量

备注：上表中工程量包括超宽量和0.5米超深量。

2、船机设备配备

因炸礁施工工艺较为复杂，需配备各种船舶配合施工。本工程实施期间投入的船舶设备主要有：炸礁船“东福13”及拖轮一艘、抓斗船“博围工1”及锚艇一艘、泥驳船“博围工32”、交通船1艘、警戒船2艘、白海豚驱赶船12艘。

3、施工工艺

水下钻孔爆破整体工艺流程图如下：

图2：水下钻孔爆破流程图

4、各工序具体施工方法

4.1、编制排孔图

炸礁船施工作业前需根据礁盘面积和形状结合炸礁船钻机位置编制详细的钻孔孔位平面图。排距和孔距的参数主要根据地质条件和清礁船的清礁能力来确定，本工程采用的排距和孔距如下：

孔距a：a=2.5m。

排距b：b=2.2m。

计划排线布孔图如下：

图3：1#礁石计划布孔图

4.2、炸礁船定位

施工前，将炸礁区的北京坐标输入GPS，炸礁船通过电脑显示器直观地定位。炸礁船定位采用RTK-DGPS全球卫星定位系统定位，基站应设立在离施工区域较近的岸基高层建筑物顶层，并派人进行日常维护。本工程实施过程中多次因基站信号接收故障停工，因此保证定位设备完好是水下爆破顺利实施的关键。

4.3、钻孔

钻孔采用全液压航道潜孔钻，套管内径203mm，用直径为165mm的钻头在套管内旋转冲击钻孔。因其施工的复杂性，考虑到二次爆破成孔较困难，在港口航道整治工程中的水下开挖不进行分层爆破，在施工中应一次钻至设计深度。为了保证设计深度内岩体均匀破碎，不留根底，钻孔应有一定的超深，以克服底盘岩石的夹制作用。超钻深度应综合考虑施工质量及经济成本。本工程采用超钻深度h=2.5m。

图4 水下钻孔示意图

4.4、装药

每钻完一个孔，提起钻杆，沿套管将药柱及起爆体装入孔内，并用炮棍将炸药捅实，确保装药质量，然后提起套管。必要时需进行堵塞，以确保装药效果。孔深小于10m装2枚雷管，雷管分别放置在总装药长度的1/4和3/4处。

1)、雷管

本工程雷管采用8＃非电毫秒延期导爆管雷管。该种雷管具有良好的抗雷电、杂散性电流能力，同时具有较好的抗水性，适用于较为复杂条件下的爆破。

2)、炸药

本工程炸药选用塑料壳包装高能乳化药柱。炸药直径φ145mm，药卷长度0.5m，采用塑料壳包装。该炸药具有爆速快、爆力强、猛度高，抗水性能强、安全性能好和对环境影响小等特点，适合于水下钻孔爆破。

单个炮孔装药量计算公式为：

Q=q0×a×b×H0

其中q0—水下爆破单位耗药量（kg/m3），

a—炮孔间距，

b—炮孔排距，

H0—设计炸层厚度（孔深），包含超炸深度。

根据本工程钻孔总数、用药总量计算得出单孔装药量为31.6㎏，本工程设计炸层厚度为3.64m，带入上式计算得出q0=1.58kg/m3。

4.5、起爆

一次起爆的炮孔全部装好炸药后，联接起爆网路。将船移动至安全距离范围以外，并向施工区域上下游派出警戒船，按规定发出信号，确认安全后起爆。本工程起爆前还需根据相关保护预案对白海豚进行驱赶。

起爆采用防水的非电毫秒微差起爆网路，每个起爆体内装两发并联的导爆管雷管，整个起爆网路采用混合联方式联接。排与排采用串联，孔与孔采用并联，起爆主线也是采用非电雷管。为了减少爆破的震动和提高爆破的效果，拟采用毫秒微差导爆管联接实现分段微差爆破,采用1～15段别的导爆管，按每排爆孔或每个作为一段别，单段最大药量控制在61kg以内，相邻段别的时间间隔不得小于50毫秒，一次起爆的总药量控制在138kg以内，导爆管网路用并串联接，网路的起爆顺为，岩层薄的一排孔的药包先爆破后，沿着岩层厚度增加的方向逐排爆破。

5、炸礁船施工效率测算

因水下炸礁施工工艺复杂，施工船舶采取二班作业，每班工作约6小时，每天的工作时间为6：30～18：00，起爆必须安排在白天进行，18:00以后由于视线不好停止起爆。

本工程炸礁期间东福13轮共计在场72天，其中正常施工50.5天，架设RTK基站及基站维护6.5天，因风浪较大停工4天，设备故障停工3.5天，行政命令强制停工 3.5天，等待清礁和测量停工4天。东福13炸礁船施工效率统计如下：

表2东福13刘五店炸礁施工期间施工效率统计

备注：上表中设计工程量以计算超深0.5米计，实际超深2.5米。

6、总结

水下钻孔爆破爆破效果好，开挖厚度大，岩石破碎均匀，爆破有害效应相对较小，但施工工艺相对比较复杂，水上作业船舶设备较多，安全生产条件要求较高，熟悉其施工工艺可为类似工程提供借鉴，且有利于提高项目管理人员对炸礁专业分包队伍的管理水平。

参考文献：

[1] JTS 258-2008 疏浚工程技术规范[s]. 北京：人民交通出版社.2008.

[2] 胡玉梅.浅谈水下爆破技术.有色金属设计1997年第24卷第2期.1997.

[3]福建省港航勘察设计研究院. 厦门港刘五店航道一期工程施工图设计.2010.

作者简介：李建华（1985--）男，本科，工程师，从事港口航道管理工作多年。

工作单位：疏浚有限公司

邮编：200120