爆破挤淤设计方案.docx

A 爆破挤淤设计书
第一章 编制依据及原则
1. 编制依据
1.1《爆破安全规程》（GB6722-2003），中华人民共和国技术标准。
1.2《水运工程爆破技术规范》（JTS204-2008），交通部行业标准。
1.3《港口工程质量检测评定标准》（JTJ221—98）及局部修订；
1.4《水运工程抗震设计规范》（JTJ225—98）；
1.5《水运工程测量规范》（JTJ203—94）；
1.6 工程勘察报告，中交第 航务工程勘察设计有限公司，2010
1.7 工程施工图、规格书，中交第三航务工程勘察设计有限公司，2010。
1.8现场勘察、资料汇总、市场了解及类似工程施工实践经验。
1.9卸压爆炸堆石挤淤法、爆破施工合同。
2. 编制原则
2.1遵循爆炸法处理淤泥软基的机理，充分掌握本工程的施工环境、地质特征、抛填与爆破工艺及水位气象等特点，确保在安全生产下，爆破施工按期按质顺利完成。
2.2技术是工程质量的关键。采用先进的施工技术和合理的施工工艺，科学地制定施工方案和切实可行的质量保证措施，建立健全严格的质量管理体系，确保质量目标的实现。
2.3爆破施工安全是根本。采用先进的延时爆破技术，严格控制；制定完善的爆破安全制度和措施，组建强有力的安全管理机构，严格遵守爆炸物品的运输、使用、加工及保管相关规定，加强水上陆上的爆破施工安全，使爆破生产活动处于受控状态，确保无安全事故。
2.4进度是爆破工程的命脉。充分理解施工工艺，围绕抛填-爆破施工流程，编制切实可行的进度保证措施，合理组织机械设备，科学地安排作业时间，使工程有节奏的、均衡的、连续地施工，保证工期目标的实现。
第二章 工程概况
1. 工程名称: 南海深水天然气终端开发项目珠海高栏终端东护岸建设工程。
2. 建设地点: 拟建南海深水天然气终端开发项目珠海高栏终端东护岸建设工程位于珠海市高栏港区高栏岛西南端的铁炉湾东南侧。工程位置S～SW向对外海开敞，W～N向分别有荷包岛、大杧岛、三角山、南水岛等岛屿环抱，地理位置约113°15′22″E、21°52′52″N。工程共建设护岸长度1076.935m。
3. 工程结构与规模：东护岸堤身结构采用斜坡堤，堤身材料采用抛填石料，堤顶高程为12.30m（当地理论基准面），堤顶设有1.2m高挡浪墙，挡浪墙顶标高为13.5m，堤顶布置有4m宽道路，堤顶道路采用250mm厚现浇砼路面；整个堤身断面内外坡坡度均为1：1.5，斜坡堤外坡标高+4.0m(当地理论最低潮面)设宽14.0m平台，堤脚设宽15～35m护脚块石层，护脚块石层下为厚2.0m护底块石；海侧护面块体为20t扭王字块，堤头护面块体为25t扭王字块；内坡标高+2.1m设宽2.0m分级平台，陆域形成标高6.946m以上护面采用500mm厚浆砌块石护面，陆域形成标高6.946m以下采用混合倒滤层，分级平台上方倒滤层厚1.0m，分级平台以下倒滤层厚1.2m，防止后方回填料流失，坡脚设宽8.0m的护脚棱体。
挡浪墙胸墙采用钢筋混凝土结构，底板为少筋混凝土结构，主要为胸墙钢筋锚固在底板内。
地基处理方式为：东护岸靠近堤根部约50m范围为抛石挤於，其余采用爆破排淤填石。
爆破排淤填石量为m3，爆夯块石量约150000 m3。设计泥面为本工程爆填控制高程，堤身石料均为甲方指定的另一独立承包商负责将合格的开山石通过陆上汽运或水上船运送至岸堤，按照堤身填筑的要求在指定的位置进行卸料，由甲方负责堤顶的推填整平。
4. 工程环境：由施工图可知，该工程所处海床标高为-8.0~-9.0m，施工水位为1.5m，施工水深大于10m。工程开始端的由岸上向海内爆破填筑，开始为33.33m的过渡段和50.0m的抛填挤淤段，爆破起始点距陆大于88.5m，岸堤向南抛填形成，为开阔的海域，水上主要是船只。如图1所示护岸及其1500m海上范围上的四邻平面示意图。
本工程水下爆破作业的主要影响将考虑为海域上 船只或水中作业人员与陆域边坡等，遵照国家爆破安全和规范的有关规定，结合水下爆破挤淤的施工经验，本爆破设计应严格控制，确保以上对象的安全。
5. 工程地质
依据地质勘察报告和施工图，护岸及围堰处于近海海域上，海床平面高程由岸向海中自高向低趋势，海床表层自上而下分布着厚度不等的淤泥、粉质粘土-粘土、强风化凝灰质砂岩等土层，施工图中将淤泥软土层作为爆破挤淤的置换对象，挤淤厚度为10.36~15.20m，下部的粉质粘土或强风化凝灰质砂岩为护岸及围堰的持力层。各层土容许承载力见下表，地质由上而下描述为：

图1 东护岸及其四邻平面位置图
（1）I1流泥~淤泥。淤泥的物理力学指标为（平均值）：天然含水量w为90.4％，天然密度ρ为1.65~1.68g/cm3， 塑性指数Ip为18.8~21.8，液性指数I l为1.34~1.66， 三轴不固结不排水剪粘聚力为6.1kPa，内摩擦角φ为1.10，原状土抗剪强度见下所示。该层在岸堤的表层，厚度为7.3~11.8 m。具有含水量高，孔隙比大，压缩性高，力学指标低等特性，工程地质条件差。该软土层为爆破挤淤置换处理软土层。
全层统计结果：原状土抗剪强度Cu=0.21~15.35kPa 平均值＝6.31kPa
重塑土抗剪强度Cu’=0.15~5.73kPa 平均值＝2.36kPa
5米以上统计结果：原状土抗剪强度Cu=0.21~9.49kPa 平均值＝4.40kPa
重塑土抗剪强度Cu’=0.15~5.37kPa 平均值＝1.81kPa
5~10米统计结果：原状土抗剪强度Cu=3.44~14.60kPa 平均值＝7.67kPa
重塑土抗剪强度Cu’=1.10~4.51kPa 平均值＝2.64kPa
（2）I2淤泥质粉质粘土。该层在淤泥的下部，物理力学指标为（平均值）：天然含水量w为34.4％，天然密度ρ为1.72g/cm3， 塑性指数Ip为17.1，液性指数I l为1.17，原状土抗剪强度为23.8kPa，内摩擦角φ为0.60，原状土抗剪强度见下所示。，三轴不固结不排水剪粘聚力为16.0kPa，内摩擦角φ为0.20。该层在岸堤的淤泥的下部，厚度为2.2~11.0 m。
十字板全层试验结果：原状土抗剪强度Cu=15.08~36.98kPa 平均值＝26.94kPa
重塑土抗剪强度Cu’=3.80~23.59kPa 平均值＝11.86kPa
该软土层为爆破挤淤置换处理软土层。
（3）Ⅱ2灰黄-灰绿粉质粘土。该层主要物理力学指标平均值：ω=，CV1-2=0.56×10-3cm2/s＝9.6击（4 ~14击）。该层为持力层。
护岸区地基容许承载力一览表
层序
地层名称
地基容许承载力f（kPa）建议值
备注
I1

20　

I2
淤泥质粉质粘土
160

Ⅱ2
灰黄-灰绿粉质粘土
220

Ⅱ1
灰色粉质粘土
230

6．水位
极端高潮位：3.9m（100年一遇） 设计高水位：2.76m（高潮累计频率10％）
极端低潮位：－0.39m（100年一遇） 设计低水位：0.33m（低潮累计频率90％）
7．工期安排
东护岸爆破挤淤施工长度为1151m，按200个工作日的施工进度计划来组织施工，一个堤端推进，按每日放1～2炮控制，每日进尺约6～14m，日置换淤泥方量约为7000～10000m3。

第三章 工程特点及施工关键点
通过对施工图纸的认真分析理解，并对施工现场及周边施工环境的考查研究，结合我们以往承建类似工程的施工经验，我们总结出本工程具有以下几个方面的工程特点。
1. 深水下爆破、外海波涌较大等特点
护岸及围堰位于高栏岛东端的海域，每年都受数个热带气旋的影响，防台抗台历时长，又外海常年波涌较大，增加了施工组织的难度。本爆破施工为大于10m深水爆破，要求爆破器材、起爆网络及爆破工艺方法要满足防水、防浪的要求，确保安全准爆，避免出现盲炮现象；
为此本工程采用耐压防水乳化炸药/高爆力铵油（采取防水措施），起爆网路采用高强度防水、抗拉导爆管传爆，岸上电雷管引爆的并联方式。
抛填施工考虑到风浪的作用，注意抛填块度，在台风期保持30m超长，台风来临前的一个星期外进行超长段爆破施工，做爆后台风掩护，从而确保安全渡台，并避免台风波涌对岸堤冲刷后对爆破挤淤质量的影响。
2. 爆破挤淤厚度内外差异较大的特点
由施工断面图可知，爆挤置换软土厚度10.4~21.1m，然而岸堤轴线内外的爆破软土厚度大部分都有差异的特点，其中最大差异在断面6-6、9-9、12-12、13-13，都是外深内浅，分别相差10.1m、3.12m、 6.7m和4.9m；而断面 5-5、7-7、11-11、16-16则外浅内深，分别相差4.8m、3.8m、4.0m和2.2m，其他断面基体变化不大。
依据以上分析，本爆破挤淤从抛填和爆破参数上进行针对性设计，是达到设计要求的关键问题。
3. 岸堤断面的外侧由不同高程的平台设计结构的特点
根据施工图参数和技术规格书中相关内容，轴线内侧（含部分外侧）堤身顶设计高程+11.176m，外侧挡浪墙底基堤顶设计高度+6.946m，第一级平台设计堤身高程-0.58m，宽约14m，泥面高程设计平台宽度8.0m。设计采用泥面爆填挤淤，落底宽度大于77.0m。
通过对断面的不同高程的平台设计结构的特点分析，抛填参数设计不仅考虑常规下的爆前宽抛爆后窄补的原则，而且应结合考虑内外挤淤厚度的特点，进行爆破参数和爆破工艺设计，来同时满足二特点是工程质量保证的关键。
3. 爆破挤淤对象-软土的特点
由护岸断面及其位置的地质勘察数据可知，本工程挤淤的对象由表层强度较小淤泥和下部强度较大的淤泥质粉质粘土组成的特点。
本工程采用我们发明的卸压爆炸堆石挤淤置换法（申请专利号：201010122168.1）与规范相结合进行设计，采用不同软土层中间隔装药，延时爆破控制技术，彻底破坏高强度底部软土，使深部软土爆炸软化下的爆破卸压而实现下部软土的挤出置换，从而保证下部淤泥的爆挤质量。
4. 水下爆破危害严格控制的特点
护岸软土地基的水下爆破挤淤作业，爆破工艺包括成孔爆填和裸露布药爆夯，水上爆破危害应严格控制台特点，从而确保施工生产的安全。
为此，本工程的爆破挤淤设计在满足施工质量的要求下，采用延时控制爆破技术，将最大齐发药量控制为单药包药量，从而使水下爆破危害控制在最小和要求的范围内。
5. 堤头段施工特点
堤头是施工的结点，是风浪波涌受力最集中的位置，是护岸防护的重点，但是爆破挤淤及重载作用最小的位置，因此具有作用少、外载多的特点。
本爆破设计将原推进长度6～7m缩短至4～５m，增加爆破作用，同时平台位置多加一次爆夯来提高堤头的整体稳定性。
第四章 总体设计与设计方案选择
1.施工总体设计
1.1设计原则：在卸压爆炸机理的指导下，参照规范的有关要求，结合爆炸对淤泥软土的爆炸软化作用，由抛填、堤端爆挤和堤侧爆挤、平台抛填和爆夯组成一个单元进行岸堤循环施工设计。其中抛填参数设计依据施工图断面数据，爆前抛填参数满足各个爆挤效果的要求，爆后抛填参数满足设计断面的要求；堤端爆挤是形成泥下断面参数的关键工艺，其爆破参数设计满足淤泥爆炸软化和爆破堆石体挤淤置换的要求；堤侧爆挤是加强堤身宽度和平台位置软土软化，平台抛填是为了满足平台设计宽度，爆夯加强平台的落底和与整体的密实性。
本工程的爆挤参数设计包括：抛填参数设计、堤端（深部爆炸软化）与堤侧联合卸爆、平台抛填设计及平台爆夯设计等主要工艺参数设计。
1.2总体施工工序: 本工程爆挤施工主要工序如图2所示。主要是以“抛填、测控—卸爆爆破施工（包括堤端卸爆施工（深部爆炸软化）与堤侧联合卸爆施工工艺）—补填、测控-平台抛填及爆夯设计”为单元的施工循环作业，在施工过程中进行安全、质量及进度控制的合理的、科学的爆破施工组织。堤端与堤侧联合卸爆施工工序如图3所示。
2.设计方案选择
2.1 方案选择
目前爆炸挤淤的设计主要有爆破排淤填石设计、控制加载爆破挤淤设计等，其中前者已成规范内容，其主机理是堆石滑入爆破空腔形成爆炸“石舌”， “石舌”底面高程基本为置换堆石体底界面，且需要严格控制的抛填水平推进长度为4~7m来实现；后者在自然抛石挤淤的基础上，控制加载参数，以自然挤淤后下余留的淤泥为处理药量计算的依据，从而减少了炸药用量，控制加载参数的设计弥补了爆炸“石舌”长度较短的不足，提高了爆后堤身的
整体性。而药量计算、爆炸进尺、埋药深度、单排的布孔方式等爆破设计与前者并无本质的区别，其中爆破设计中重要参数—埋药深度二者都设计为0.55倍折算后的淤泥厚度（当大于4m时，计入覆盖水深），可见爆破作用仅对上部淤泥产生作用，对本工程的下部较大强度的淤泥质粉质淤泥作用弱，因此必将影响置换施工质量。

图2 总体施工工序框图

图3 堤端与堤侧联合卸爆施工工序框图
通过实践和研究，我单位发明的卸压爆炸堆石挤淤置换法，其主机理是以软土的极限分析为理论基础，以爆炸软化和卸压爆破为二个主要机制，首先爆炸设计参数实现软土的整体破坏，降低或零化软土强度，由软塑向流体过渡，在此前提下，其次在旁载、过渡区及塑性区软土的爆破参数设计，采用延时爆破技术，通过软土的极限荷载的爆破卸压，软土的极限承载力迅速丧失，堆石体下沉实现深部软土的置换。该法解决了规范中爆破设计不能对淤泥软土的深部产生破坏而置换的不足，并将药量计算与爆炸软化系数结合起来，使爆破作用充分反映了爆破破坏卸压与爆炸软化这两种机制在深厚层堆石挤淤的作用，弥补了以上二者的不足。
依据本工程的地质勘察报告中的软土的物理力学性质、工程性质和土层分布及厚度情况，利用该法机理，参照规范的有关参数进行以下爆破挤淤设计。
2.2 施工工艺设计
2.2.1 抛填施工设计
抛填原则：抛填由堤身中心（轴线）向两侧展开进行，堤端推进整齐，勤测量控尺寸，将大块抛于堤轴外侧部分，小（细）块抛于堤岸内侧部分，爆前尽可能抛高。
抛填参数：根据卸压爆炸堆石挤淤机理，依据施工图参数，结合本工程的土层特性条件，并充分考虑爆后形成泥面下大尺寸上部不同高程的断面断面要求，分别按照1-1~17-17断面进行相应爆挤施工下的抛填参数设计。具体的抛填参数见下表1所示。典型抛填断面如图A-A、B-B、C-C、D-D所示。
表1 岸堤及围堰抛填参数表
抛填断面代表号
剖面号
长 度
/ m
堤顶
高程
/m
如图位置

爆破后堤顶宽 /m
端爆与侧爆联合施工
水下爆夯施工
抛填宽度
推进
长度
水下抛填宽度
A-A
3-3
4-4
8-8
10-10
14-14
15-15
30(典型段)
102.731（典型段）
100
100
40
30
6.946

2.0
7.5
-5.0
55.0

8.0
6~7

3.978

20.0
B-B
5-5~
7-7
11-11
16-16
17.287
100
100
59.207
6.946
3.0
7.5
-5.0
45

15

5~6

6.077

20

C-C
6-6
9-9
12-12
13-13
100
100
100
100
6.946

7.5

65

6~7

20

D-D
17-17

18-18
15

90.73
6.946

7.5

3.0
42

6~5

4~5

20

图A-A 抛填参数及其断面

图B-B 抛填参数及其断面

图C-C抛填参数及其断面

图D-D 堤头抛填参数及其断面
2.2.2 爆挤施工工艺设计
我们依据本工程特点，结合规范中的要求，选用卸压爆炸堆石挤淤置换法（简称卸爆挤淤法，申请专利号：201010122168.1）施工工艺进行设计；当置换深度小于12m，本设计仍采用淤泥下部埋药方式，以加强对下部淤泥的置换效果。
卸压爆炸堆石挤淤机理是以爆炸软化和爆破卸压降低软土的极限承载能力实现堆石挤淤为主要机制。通过软土的极限平衡分析，按组成软土极限承载能力的旁载软土厚度（Ⅳ区、Ⅵ区）、朗金被动土压力软土厚度（Ⅲ区）及塑性区软土厚度（Ⅱ区）作为卸压爆破参数设计的依据，利用延时爆破技术，使软土产生爆炸软化，让深层软土破坏，强度降低，加之在各软土层中产生爆破卸压作用，堆石下部的淤泥软土极限承极力迅速降低，堆石体下沉，下部淤泥被挤出，从而实现深厚层软土的堆石置换。利用爆炸软化系数与淤泥厚度相结合，可选取相对应的布药方式。本工程卸爆挤淤工艺主要包括堤端(侧)卸压爆破（含软土的爆炸软化）和堤侧卸压爆破。
2.2.2.1爆炸软化设计
由本工程地基软土的物理力学性质和其试验指标可知，土的强度与深度成正比，承载力随着深度的增加而增大（，h为软土的深度），淤泥在5m、10m、15m平均值约分别为4.4kpa、7.67 kpa 、9.19 kpa，而灵敏度均值为2.48～3.1，表明合理的爆炸设计，均匀的爆破扰动及破坏，使其强度降低，爆炸软化系数Sb为2～3。其工艺采用上下布药下的延时爆破技术，先起爆的上部药包爆破为后起爆的下部药包创造破坏自由面，不仅降低单耗，同时提高深部软土的破坏扰动，从而大大降低淤泥软土的强度和增加其流动性。
2.2.2.2卸压爆破设计
（1）堆石体的推进水平长度LH
根据土力学的塑性平衡理论和极限分析理论，以设计参数（宽度、高度等）的堆石体荷载作用能保证置换软土深度下产生塑性破坏，同时堆石体的整体下沉为约束条件，按下面公式计算控制LH

式中：为堆石体高度，为堆石重度，为堆石体内摩擦角，软土厚度，软土内摩擦角，软土不排水不固结强度。本工程10m、15m和20m对应的LH分别为7～8m、5～6m和4～5m。见表1所示。
（2）卸爆工艺
在爆炸软化后的软土地基上，依据土力学的极限分析理论，计算出堆石加载下的最小塑性深度下的平衡状态，划分卸压爆破范围，并按此设计爆破参数，其堤端（侧）卸爆工艺如图4-1、4-2、4-3和侧端工艺如图5所示。

图4-1 堤端侧（端）卸压爆破工艺纵断面图

图4-2 堤端侧（侧）卸压爆破工艺横断面图

图4-3 堤端（侧）卸压爆破后纵断面图

图5 堤侧卸压爆炸工艺横断面图
第五章 卸爆挤参数选取与药量计算
1.参数设计
根据爆破挤淤置换堤心石工程量清单及地质勘察报告,本工程应采用卸压爆破与爆炸软化相结合的爆挤施工工艺，布孔孔径为250~300mm，现整理出爆炸软化、卸压工艺和平台爆夯爆破参数如下。
1.1堤端与侧爆联合卸爆（含爆炸软化）参数
根据勘察报告中的软土的力学指标和设计断面数据，本工程堆石水平推进长度为5～8m，见表1所示。堤端布药采用“、I”平面方式，爆破参数设计主要包括药量计算、布药宽度、药包间距等，详细见表2所示。
（1）药量计算

式中：Q1为卸爆药量，kg，单药重量24～48 kg；W为药包的埋深或W12药包轴向距离，m，本工程W=10～12m、W12=0、5m；Sb为2，n为破坏作用指数，小于0.5。
（2）同层药包的间距：a= (0.5~1.5)nW，本工程取3~4.5m；
（3）药包1、2的间距：W12= -W，本工程取5m
（4）堤端（侧）布药宽度：

式中：为堤端布药宽度，m；为堤端侧布药长度，m ；为泥面高程时的断面宽度，m；其他符号意义同上。
1.2堤侧卸爆参数
当采用单独堤侧卸爆布药时，采用线性布药方式，爆破参数设计主要包括药量计算、药包间距和布药长度等，详细见表2所示。
（1）药量计算

式中：Q2为堤侧卸爆药量，kg，单药重量24～36 kg；W为药包的埋深或W12药包轴向距离，m，本工程W=10～12m、W12=0、5m；Sb为2，n为破坏作用指数，小于0.5。
（2）同层药包的间距：a= (0.5~1.5)nW，本工程取3~4.5m；
（3）药包1、2的间距：W12= -W，本工程取5m；
（4）卸压布药长度BL：，本工程为60～100m。
1.3平台爆夯参数
原则是为使爆夯作用均匀，爆后平整，同时单药包重量一般以不超过50㎏为宜。药包平面布置采用矩形性网格布置。在考虑平台的爆夯作用得到密实和岸堤整体性的同时，尽可能地提高爆夯对平台位置的夯沉作用，为此与基床密实作用不同，采用集中不分遍次的大药量参数设计。依据平台的宽度，布药网格为3×3m2平面设计。
其中单药包药重Q。按规程中的经验公式计算：
Q=q×S×H×η/ n
式中q—爆夯单耗，kg/m3，根据经验取2.0kg/m3；
S—单药包夯实基床表面积(m2)，本工程为9m2和16m2；
H—爆夯厚度(m)；
η—夯实率，本工程为10%；
n—爆夯遍数取1；
Q—单药包药量（Kg），本工程为16～36kg。
表2 爆炸设计参数表
剖面号
长 度
/ m
端爆与侧爆联合设计主要参数
爆夯主要参数
药量Q1/kg
上部 下部
埋深W/m
上部 下部
间距
a/m
布药宽度/m
Bs B’s
药量Q/kg

3-3
30

20 24
8 14
3.0~
4.0
50 15
24

4-4
102．713
20 36
8 16
3.5~
4.0
50 15
16

5-5

18.0
外 24
20 内 36
0 10
8 14
3.5
50 15
16

6-6
100
22 外 48
内 22
11 18
3.5
50 15
36

7-7
100
20 外22
22 内 24
8 14
11 16
3.5
50 15
24

8-8
100
20 24
8 14
3.5~4.
50 15
24
9-9
100
20 外 36
内 24
8 16
11
3.5~
4.0
50 15
16
10-10
100
22 12
11 14
4.0
50 15
24
11-11
100
24
13
4.0
50 15
24
12-12
100
20 36
内 24
8 16
10
3.5~
4.0
50 15
16

13-13
100
22 外 12
内 24
11 14
10
4.0
50 15
24
14-14
15-15
40
30
24
11
3.5~
4.0
50 15
16
16-16
29.20
24
11
3.5~
4.0
50 15
16
17-17
18-18
13
90
24
10
3.5~
4.0
50 15
16

第六章 布药与起爆网络设计
1.布药设计
药包布置合理才能确保卸爆挤淤目的的实现，依据卸爆挤淤的机理，对一组药包将其分别布置在软土的旁载区和过渡区、塑性区，并组合每组药包形成一个卸爆、软化功能单元。本设计包括堤端侧布药设计和堤侧平台布药设计，如图6-1、图6-2和图6-3（1）、（2）所示。

图6-1 堤端（侧）和堤侧卸爆布药平面图

图6-2 堤端卸爆布药纵断面图

图6-3（1）典型布药断面图

图6-3（2） 堤端（侧）卸爆布药横断面图
2.起爆网路设计
深水爆破作业，利用孔内延时微差爆破技术，延时间隔大于75ms。起爆网路采用长管非电导爆管的传引，延迟雷管引爆，导爆索助爆的电雷管起爆组成的并联爆破网路，以确保深水下的准爆和安全。起爆网络图7-1、图7-2所示。

图7-1 堤端（侧）卸爆挤淤布药与起爆网路图

图7-2 堤侧平台卸爆挤淤布药与起爆网路图

第七章 安全距离的计算
1.爆破环境概述
由施工图可知，该工程所处海床标高为-8.31~-11.04m，施工水位为1.5m，岸堤位置所处水深大于10m，海域开阔，后方岸为岩基，施工环境良好。如图1所示。
依据爆破挤淤施工工艺特点，遵照国家爆破安全和规范的有关规定，将本工程的爆破挤淤施工时对周围环境安全问题进行控制，并在施工中采取相应的安全保护措施，确保爆破作业的安全。
2.2爆破振动
2.2.1爆破振动速度标准
水下爆破挤淤主要有害效应之一是爆破振动的影响。爆破振动参数包括爆破振动速度、爆破振动加速度、位移和振动时间等，其中，已知速度和时间，经过积分则可求得另外2个参数，因此，在爆破安全规程中爆破振动的控制参数则采用速度、频率和历时。这些参数与安全规程中的允许标准相对照如表3所示。
进一步说明的是自然地震与爆夯时产生的爆破振动主要在同一烈度的能量、频率和时间都有较大的差异，爆破振动小于自然地震，因此，爆破振动在采用烈度控制时，更安全。在规程中未列出的，爆破振动安全允许标准可参考保护对象所在地的设计抗震烈度值来确定振动速度极限值（如表4所示），以控制施工时的布药量和最大齐发药量。

序号

保护对象类别

安全允许振速/(m/s)

<10Hz
10Hz~50Hz
50Hz~100Hz
1
土窑洞、土坯房、毛石石房屋
0.5~1.0
0.7~1.2
1.1~1.5
2
一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物
2.0~2.5
2.3~2.8
2.7~3.0
3
钢筋混凝土结构房屋
3.0~4.0
3.5~4.5
4.2~5.0
4
一般古建筑与古迹
0.1~0.3
0.2~0.4
0.3~0.5
5
水工隧道
7~15
6
交通隧道
10~20
7
矿山巷道
15~30
8
水电站及发电厂中心控制室设备
0.5
9
新浇大体积混凝土
龄期：初凝~3d
3d~7d
7d~28d

2.0~3.0
3.0~7.0
7.0~12

m/s

（1）对于沉箱结构码头，安全允许标准应为5.0~8.0m/s；本工程按爆破振速不大于5.0m/s控制。
3.0~4.0 cm/s的淤泥软土，爆破振动可能增加边坡不 V= K×（Q1/3 /R）а
式中：R—爆炸地震安全距离，M；
Q—齐发装药量，㎏；
V—地震安全速度，其值见上面；
m—药量指数，取1/3；
K--与爆炸区的地形，地质等条件有关的系数和衰减指数，取试验数据K为350(爆填)/530(爆夯)， а为1.8（爆填）/1.82（爆夯）。
依据国家安全规程及规范相关的规定，在水深不大于30m的水域内进行水下爆破，对于人员、船只时，水中冲击波压力的安全标准如表5所示。一次爆破最大齐发药量大于1000㎏时，水中冲击波安全允许距离按下式计算。对于水中鱼类的伤害程度，按水中冲击波超压峰值进行控制，见表6所示。
表5水中冲击波控制标准
距 药量Q
离 /m /㎏
对象
Q≤50 50＜Q≤200 200＜Q≤1000
人员
游泳
500 700 1100
潜水
600 900 1400
船舶

木船
100 150 250
铁船
70 100 150

表6水中冲击波超压峰值对鱼类损害程度
超压峰值/ MPa
0.7 0.35 0.2
损害程度
死亡 重伤 安全
2.3.2水中冲击波压力计算
公式：
Pm=53.3(Q1/3/R)1.13
式中：Q-为最大单响炸药重量（Kg）；R-测点到药包中心的距离（m）；Pm-为测点处冲击波的峰值压力（MPa）。式中的系数为密度1.25g/cm3的TNT深水中爆炸试验得到的，本工程选用比TNT爆炸能低的乳炸药，用上式估算更安全可靠。
水中裸露(爆夯)爆破危险区域半径计算
Rm=K(Q/E)1/2
式中 Rm-危险区域半径，m；
K-炸药品种系数，对于TNT取260，对硝铵类炸药200；
Q-集中药包药量，Kg；
E-水中生物对水中冲击波的安全允许比能，J/m2，耐压性弱的取30 J/m2，耐压性强的取2500 J/m2。
2.4其他有害效应
2.4.1 爆破飞散物
水下爆破挤淤中产生的飞散物主要是水、泥或抛填块石。本工程水深大于10 m，埋药深度要求大于8 m，在满足设计深度的要求下，爆破飞散物控制的距离不小300 m。其爆破飞散物的飞散距离计算公式按瑞典德汤尼克基金会提出的深孔爆破计算如下式。
RFmax=KφD
式中 RFmax-飞石的飞散距离，m ；
Kφ -安全系数，取15～16；
D -药孔直径，cm。
2.4.2 波涌与噪声
水下爆破挤淤在本工程设计中产生的爆破抛掷高度不大于30m，形成的波涌影响范围不大于50m。
本工程为泥下埋药爆破，水深大于10m，爆破噪声按爆破安全规程中在城镇中爆破作业中每一个噪声应控制在120dB以下进行设计。
3.设计药量下的有害效应控制范围
3.1爆破振动的控制范围
为降低爆破振动的有害效应，本工程采用微差爆破技术，最大齐发药量为单药包重量24~36kg，依据上节计算公式，可得表7所示的如下结果。
表7 爆破振动速度估算结果
与爆源距离
—————————
估算值
保护对象
50
70

100

250

350

码头

0.15

陆域填土石边坡
自然填土石

1.45

黄鸡洲灯桩
2.06
1.45
0.75

由上表可知,在本工程爆破挤淤采用最大齐发药量为36㎏时延时爆破时，爆破振动满足工程安全的要求。
3.2水中冲击波（压力）控制范围
科学研究表明，由于采用微差起爆技术，药包间微差间隔大于50ms，计算药包药量36 kg为最大齐发药量。根据上节可知：在水深不大于30M的水域内进行水下爆破，水中冲击波的最小安全距离，应遵守下列规定：当炸药量为不大于50㎏时，采用埋药装药方式，对人员的水中冲击波安全最小距离500~600m；对木船最小距离为100m，对铁船最小距离为70m。
对水中鱼类及生物的危害程度范围计算结果见下表8所示。
表8 水中冲击波峰值压力对鱼类危害程度范围计算结果
与爆源距离/m
——————
值
保护对象及允许值
70
100
150
450
500
1.57
(285)
1.04
(140)
0.66
(62.3)
0.19
(7.0)
0.16
(5.6)
鱼类(Mpa)

0.2
0.2
耐性弱生物(J/m2)

30

耐性强生物(J/m2)
2500

注：表中（）内的值为水中冲击波对水中生物危险区域半径上的安全允许比能
由上表结果可知，本工程的爆破设计在与爆源1550m以外能保证海中鱼类等生物的安全。
3.3其他爆破有害效应范围
水下爆破挤淤产生的有害效应除以上的爆破振动和水中冲击波二种作用外，还将产生爆破飞散物、波涌及空气冲击波等，控制在300m和50m范围内。
由上节的试验数据可知，爆破污染物控制在数米内。
综上所述:采用水下微差爆破技术，最大齐发药量为36kg时，为了确保人民生命财产的安全，加快工程的顺利进展，本工程重点考虑到水下爆炸效应较复杂的地质，水文和爆炸方式等条件的产生，传播的复杂性，在施工安全管理上我们规定的警戒范围如下，安全警戒平面如图2所示。
a.陆域上爆破振动安全警戒线为距爆源以外200m；
b.施工超前安全距离不小于70m；
c.水中冲击波安全警戒线：对水中人员距爆源以外600m；对船舶距爆源以外100m。
爆破起爆过程中严禁人员水下潜水作业或水中作业。
第八章 水下爆破对环境的影响
1.爆淤爆前爆后监测结果与分析
连云港建港指挥部于1987年7月委托连云港市环境监测站进行爆炸处理软基对海洋环境影响的评估。并曾于1985年4~5月委托交通部天津水运工程科学研究进行了连云港水域污染现状调查，布设了13个站位，分四次采样分析。市环境监测站分别在防波堤爆破施工后1.5小时及24小时，于爆源4.00米半径范围内进行了二次采样分析。两单位均提供了分析报告。根据以上两份报告进行爆炸前后的水质和底质及透明度对比，如下表9、表10和表11。
表9 水质检测结果对比表
检测项目
国家一类海水标准
单 位
检出范围
天津水科所
连云港市环境监测站
第一次
第二次
PH
7.5～8.4

8.0～8.4
8.02～8.09
8.00～8.04
溶解氧
不低于5
毫克氧/升
3.92～9.10
4.05～6.30
6.25～6.40
氨 氮
﹤0.5
毫克/升
0.05～0.73
0.03～0.12
0.01～0.02
硝酸盐氮
﹤1.0
毫克/升
0.