航道工程水下钻爆施工技术研究_余超群.pdf

运输经理世界水利工程与水运引言在现代经济与社会高速发展的带动之下，我国的海运设施建设速度加快，港口等建筑大规模建设，河道疏浚的需求量日益增大，对于现代航运事业发展产生积极作用。但是水下环境比较复杂，地质条件多变，还有较多的礁石分布其中，岩石的硬度较高，为了提升航道疏浚的效果，满足航道通航的要求，选择符合设计运营需要的钻爆疏浚的措施，以达到航道通行标准。但受到水下地质条件以及自然环境的影响，开挖难度很大，并且在施工中容易发生爆破飞石、扬尘等污染的问题，极大影响人们的生命健康以及环保安全。要加强分析和研究，更好地消除各种问题，提高疏浚效果，满足航道通航的要求1。1工程概况某航道项目为 2000 吨级的工程，需要进行疏浚处理的长度为 194.5km，根据内河 200 吨级双线航道通航的标准建设和运行，通航率达到 98%。经过对疏浚工程现场进行勘察发现，该区域内水深为 3.5m，河道宽度为 80m，弯曲半径为 550m，疏浚整治的是碍航滩险，以达到通航的条件要求。该项目通过对现场的全面调查和分析确定，其施工作业长度为 72.255km，是整条河道通航长度最长的部分。经过现场勘察分析，整个区域内的地势变化并不大，总体来说比较平坦，河岸以丘陵为主，通视范围比较大。河道内的水流速度比较缓慢，水源的补给主要是上游河道，全年的流量都比较大；河谷呈 U 形，河谷宽度为 300400m；河床主要是石灰岩的河床，局部为石质浅滩类型。2施工方案在航道整治方面，应用水下钻爆的作业方法，必须对现场的各个区域的情况展开全面的调查。现场石灰岩地质分布比较多，溶洞有较大的发育，并且地下水含量比较多。根据爆破的操作原则和设计标准，考虑到水下作业的要求，使用 2#岩石乳化炸药以及塑料导爆管雷管。遵循我国的国家标准要求，同时以现场的地质条件为出发点，分析勘察报告，石灰石质河床开挖环节按照边坡 11 进行，砾岩按照 11.5 制作，每一条边计算超宽值根据 1m 设置，超深的部位根据0.4m 水下钻爆或者 0.2m 的陆上爆破的方式设置。对于有些浅滩的地段，为了促进航行条件的改善，进行局部石角的切除处理，也可以将航道边线部位上的礁石进行爆破处理，从而达到通航条件的要求。现场施工技术人员根据实际需要，及时做出方案的调整，加强现场施工管理和控制，才能更好地消除不利因素的干扰，对于航道通航条件的改善具有积极的意义2。断面的设计对于航道疏浚有着指导性作用，是确保疏浚效果的关键。所以施工单位要充分重视断面设计和优化工作，以改善现场通航条件，满足当前的疏浚工作标准和要求。该航道水下钻爆工程设计断面图如图 1 所示。在断面图的设计环节，设计人员需要对现场的地质条件、通航要求以及水流数据展开全面分析，研究目前的实际需要，了解各项影响因素，确定最为合适的断面图，满足现场的施工需要，对于提升施工效果具有积极的意义3。航道工程水下钻爆施工技术研究余超群（江西省航道工程局，江西 南昌 330000）摘 要：为了提高水下钻爆施工水平，保证航道治理效果，以河道整治工程项目实际情况为研究背景，对水下钻爆技术进行研究。阐述水下钻爆施工方案，分析水下钻爆技术参数，然后从钻孔、装药、起爆网络设置等方面，论述该技术工艺过程。分析表明，水下钻爆施工技术的应用时，同时经过对各个环节的管控，提高爆破施工水平，确保航道治理达到最佳状态，为航道工程开展奠定稳定基础。关键词：航道工程；水下钻爆；技术工艺中图分类号：U616+.2文献标识码：A133运输经理世界水利工程与水运图 设计断面图施工参数的选取分析勘察报告可以发现，该项目所处地带的岩石条件是中风化的石灰岩地质条件。总结以往工程的经验分析，最终根据项目的需要，选择应用 ZQ100 型潜孔钻机钻爆船展开现场的施工作业，更好地达到项目的使用要求。在现场的施工环节，整个滩点部位是不同的，且现场的礁盘内厚度有很大差异，最大可以达到 8m，平均为 5m，所以可以一次性钻探到规定的深度，达到施工的标准要求。根据工程需要，采用垂直孔、梅花孔形式，具体的孔位布置如图 2 所示。在钻爆作业中，选取炮孔直径 D=100mm，药卷直径 d=90mm，药卷长度 400mm。根据设计方案的要求，药卷安装的排距为 2.3m，钻孔深度暂定为 1.5m，现场作业人员根据实际情况可以做出必要的调整，以满足爆破作业的需要，不会影响总体的施工效果。图 布孔平面图对于现场展开全面的分析，了解各方面的影响因素，同时开展水运工程爆破的研究与分析。单孔装药量的确定极为重要，根据以往工程的经验，中风化岩的炸药消耗量为 1.72kg/m3，2#岩石乳化炸药的换算系数确定为 1.23，所以经过计算分析确定单位炸药消耗量为 2.12kg/m3。现场的装药量应该达到设计钻探药量的 67%75%，以达到现场施工的标准要求。4施工技术要点4.1 钻孔在开展施工之前，先制作作业平台，是施工的基础，对于施工顺利进行以及现场质量管控产生积极的作 用。按 照 该 工 程 的 施 工 要 求，选 择 使 用 2 条 直 径1.0m、长度 12.0m 的钢浮筒作为平台的基础，制作平台。将上述 2 个浮筒并排放置，在两端焊接槽钢，并且在两侧延伸 2.0m 的长度，同时焊接工字钢、槽钢等进行连接，形成稳定和牢固的整体结构。该平台尺寸合格，且牢固性达标，完全满足现场施工的要求。但是 要 注 意，现 场 制 作 时，将 浮 筒 的 间 隔 距 离 设 定 为4.0m，该平台的总长度为 15.0m，宽度为 6.0m，可以同时满足 4 台潜孔钻机作业。该作业平台在固定的环节，使用长度为 100m 的 68 根铁锚绳捆绑，符合现场作业的标准要求。遵循施工工艺，选择使用 ZQ100型潜孔钻机联合水平拼接的作业平台，完成水下钻爆施工作业4。水下钻爆在正式施工前，必须进行合理的定位设置，避免超出规范和标准的情况。在该工程中，应用GPS+测深仪进行定位，数据精度较高，完全可以满足现场的施工需要。根据该作业船的实际情况，应用四缆侧锚完成现场定位，达到稳定性的效果，在施工时不会发生移动的情况，达到效果，总体效果重复。抛锚船进入现场后，组织开展基础性的工作，并且加强各个部位的控制，达到结构精度和质量的标准要求。根据现场施工工艺方案，组织落实钻孔作业，并设置相关的配套设施，从而更好地符合现场施工作业的要求。在开始钻孔作业后，在两侧分别布置 4 根钢管柱，插入水底，通过手拉葫芦完成现场的拉动作业。调整好施工的位置，达到施工精度的标准要求。预防在施工阶段受到水面波动的影响，达到稳定性的要求。在一个位置施工完成后，将钢管柱提升，保持漂浮的状态，然后移动作业的平台，将其调整到下一个施工位置。在钻孔过程中，按照设计方案的要求，进行炮孔深度的设计和控制。在钻孔结束之后，及时检验，准确无误后才能进行炸药的填充作业，并根据操作方案的要求起爆，使得钻爆作业顺利进行。4.2 装药为了防止在现场爆破施工中出现炮孔被碎石、淤泥堵塞的情况，钻孔完成后立即进行装药工作。按照工艺方案的要求制作药包，达到防水性的要求。在进入水下后，依然可以达到爆破的效果，提高爆破的质量水平。按照目前装药的总长度，严格控制插入雷管的深度，并进行包裹处理，满足牢固、稳定的要求，避免施工精度不合格的情况。经过对深度的分析，预留足够的填塞长度，符合现场作业标准。根据操作标准和 要 求，其 应 用 的 爆 破 口 填 塞 物 的 长 度 为 1.53.1m，并且使用的材料是碎石或者砂子。134运输经理世界水利工程与水运4.3 起爆网络在该航道整治工程中，应用串联逐孔起爆的操作方式，即通过使用塑料导爆管雷管起爆以及“一把链”簇 联 连 接 的 形 式，每 一 孔 装 入 1 发 工 业 数 码 电 子 雷管，每次起爆 6 排，每排 6 孔。通过现场安装的集中控制器完成控制，形成完整的起爆网络，具体如图 3 所示。工业数码雷管延时时间可以根据实际需要确定，满足起爆作业的要求。综合分析现场施工的工期以及安全性方面的要求，钻爆作业中的爆破孔与孔间岩石按照 50ms 设置，从而达到爆破的标准要求。图 起爆网络传爆顺序示意图钻爆施工效果在钻爆施工结束后，及时进行钻爆的施工效果检查，了解是否满足航道疏浚的标准要求。在该工程施工之后，使用先进设备对于水下钻爆的结果进行检查，根据操作规范进行炮孔的作业，避免盲炮等问题，且保证爆破的均匀性符合要求，操作更加方便，运营效果满足要求。为了提高监测能力和水平，分析爆破振动所造成的不利影响，考虑到对周边建筑产生的影响，落实现场管控措施，同时保证安全性合格。在爆破之前安装好监测点，在各个监测点设置 TC4850专用监测设备，掌握现场爆破的效果。结合该工程的监测工作需要，总计布置 AE 个监测点，设置在砖房、木质瓦房、砖混框架结构建筑、木质框架建筑等结构中。分析了解受到爆破影响的条件，掌握各种构造物的差异和不同，通过对现场各项数据测量可以确定，测点 A 与爆破源的距离最小。所以在结果分析中，进行测点 A 振速曲线的典型分析，该位置的振速处在最高峰，并且随着爆破不断深入，发生强度下降，处于衰减变化的趋势之下，并且最后为零，不会给建筑造成任何的不利影响。通过对数据分析了解，AE 检测点体现的转速变化值较为突出，相关的参数值分别为 0.978cm/s、0.806cm/s、0.673cm/s、0.932cm/s、0.876cm/s，该参数反映爆破作用对于建筑物的影响。按照目前我国发布的国家标准分析确定，民用建筑的安全振速为1.52.0cm/s。经过对上述测量数据确定，在该项目选取的 5 个监测点中，振速不超过 1.5cm/s，所以水下钻爆作业产生的振动不会给现场的建筑造成任何的影响5。此外，对于现场爆破作业的效果进行分析，发现整个爆破施工质量比较好，给后续的通航疏浚工作提供基础，完全可以满足现场施工的需要，达到航道通航运输的标准要求。结语在该工程中，选择应用水下钻爆工程技术，作业船安装 GPS 接收机联合测深仪，实施全面测量，快速完成定位作业，达到精准作业的标准要求。同时，钻爆技术也在不断地优化和进步，改进作业工艺，发挥技术的优势，完成航道疏浚作业，达到航道整治的标准要求，具备较高的经济效益与社会效益，带动航运产业的高质量发展。参考文献：1洪庚.航道工程测量与施工管理研究J.中外企业家，2019（4）：94.2马一，张俊锋.航道工程水下抛石计量控制分析J.水运工程，2014（11）：123-126.3黄楚羽，陈建辉，许锡河，等.浅析航道工程水下地形测量J.中国高新技术企业，2014（4）：107-108.4张天亮.关于港口航道工程施工技术的探索J.建材与装饰，2016（5）：236-237.5洪庚.航道工程测量与施工管理研究J.中外企业家，2019（4）：94.作者简介：余超群（1988-），男，江西南昌人，本科，工程师，从事航道疏浚工作135