钻孔爆破技术在航道整治工程中的应用

　　摘要：钻孔爆破技术在航道整治工程中对于清除硬度较大礁石的施工技术已比较成熟，本文通过实践总结，对钻孔爆破的设计与施工质量采取一系列的控制措施，使工程质量得到了保证。
　　关键词：水下爆破；爆破网络；爆破安全评估
　　一、工程概况
　　东江下游航道整治工程自惠州市惠州大桥～东江口，全长116km，按双向航道建设，建设规模是：惠州大桥～石龙旧铁路桥按通航500t级船舶的内河Ⅳ级航道建设，航道尺度为2.0×50×330m，通航保证率95％；石龙旧铁路桥～东江口按通航1000t级船舶的内河Ⅲ级航道建设，航道尺度为3.2×70×480m，通航保证率98％。
　　（一）施工条件分析
　　1.据地质资料，该岩石类别大部分为强风化、中风化砂砾岩或砂岩，局部有微风化砂砾岩或砂岩，颜色灰色或棕红色，风化程度由浅而深渐弱。
　　2.施工区域地处东江下游，东江下游水路运输条件非常优越，施工船舶可从工程河段本身进到工程地点，也可以从东江三角洲其他水道进入东江下游河段，对施工船舶的调遣非常方便；沿需整治的河道两侧有多处码头可以供施工上落材料和人员。
　　3.东江下游受半日型潮汐的影响，上游段平均潮差0.5~1.0m，下游段平均潮差1.0~1.5m，水位变动频率大，对航道整治施工带来的影响较大，不利于钻爆定位和装药联线，不利于施工高程的控制。
　　4.本合同段航运比较发达，航行船舶密度相对较大，通航与施工矛盾突出。既要完成航道整治任务，又不能给航道运输带来太多的影响，妥善处理好矛盾，达到通航施工两不误，是本合同段工程的难点。
　　5.本工程的炸礁工程沿河为经济发达地区，建筑物和居民区众多，且施工地点距建筑物距离近，尤其是石龙南二桥礁石、东岸大桥礁石、沙河口礁石、白鹤洲头礁石，距离建筑物最近仅为36m，施工必须采取控制爆破方法确保建筑物和居民区的安全，而采取控制爆破方法施工，必然会增长施工工期、增加工程投资。
　　根据地质与施工条件分析,该施工范围内礁石大部分采用爆破方式进行施工.水下钻爆施工采用YQ100改进型潜孔钻机及其配套设施的钻爆船进行；
　　（二）起爆药包设计
　　水下爆破为保险起见，起爆药包装2发并联导爆管雷管。炮孔装药长度小于2.8m时，采用连续装药方式，装1个起爆药包，位置在距孔底1/3至2/3处；炮孔装药长度大于等于2.8m（7节药）时，应增加起爆药包，并采取间隔装药方法使药包位置均匀配置，以使爆破能量均衡发挥，减小孔口不装药的长度而减少大块率。如图3-2“孔装药形式示意图”所示。
　　水下炮孔采用粒径小于10mm的细砂堵塞，药包采用竹片夹制，实现连续和间隔装药。
　　               
　　　　二、爆破网路设计
　　爆破网络采取并串联方式，采用低段传爆、高段起爆的方法实现微差控制爆破，减少一次起爆的孔数（排数），减少齐爆药量，以减少爆破地震波、冲击波等爆破产生的危害对大桥、民房、码头等周围建筑物和设备、人员的影响，同时也增加爆破的自由面，提高爆破效果。
　　具体做法为：由1~6孔（齐爆药量小于安全齐爆药量）并联为一组，同一组的导爆管雷管同段别，各组从远至近采用从低到高段别的延期导爆管雷管实现分段，各组之间用瞬发导爆管雷管串联在一起，分段间隔时间取岩石振动周期（约50ms）1/2的奇数倍，震动将会减弱，本工程微差间隔时间△T=50ms，使用导爆管雷管段别为1、3、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15段。取3孔齐爆为例，微差爆破起爆网路详见图3-3“微差爆破网路示意图”。
　　为安全引爆起爆网路，用5~7发防水金属壳电雷管引爆导爆管雷管，连接引爆体和起爆器的电线采用绝缘良好的金属铜线。引爆体和接头采用防水绝缘胶布包扎密封，防止导电。
　　             
　　
　　　　
　　三、盲炮处理
　　爆破后，爆破员必须按规定认真检查爆区有无盲炮，发现盲炮应立即报告并及时处理。不能及时处理的盲炮，在附近设立明显标志，并采取相应的安全措施。电力起爆发生盲炮时，立即切断电源，及时将爆破网路短路。水下钻孔爆破发生盲炮可采取如下处理措施：
　　（一）因爆破网络而引起的盲炮，经检查和处理后，重新联线起爆。
　　（二）在盲炮附近投放裸露药包诱爆。
　　处理盲炮时，作好安全和警戒工作，无关人员不得进入现场。盲炮处理后仔细检查爆堆，如有残余的爆破器材立即收集销毁，具体处理的情况，由处理人员填写记录。
　　四、爆破安全评估
　　（一）爆破安全距离
　　为了确保爆破施工的安全，避免爆破对建筑物的损坏和确保过往船舶和水上水下作业人员安全，尤其是爆破对与爆破区域距离近的建筑物的影响，施工前必须进行爆破安全距离的计算，施工中严格按照计算的安全用药量装药，并按计算的安全距离设置警戒范围。
　　1.爆破地震安全距离
　　根据《水运工程爆破技术规范》，爆破地震安全距离计算公式有：
　　R=(K/V)1/a•Q1/3
　　因爆破点和建筑物的距离为一定值，可根据计算和设计的爆破点齐爆药量，反算出到达建筑物的振动速度，只有到达建筑物的振动速度V小于安全振动速度V安，建筑物才能达到安全。
　　有：V=KQma/Ra
　　式中：V----安全振动速度(cm/s)，取值见表5-1“主要类型建筑物
　　地面质点的安全振动速度”
　　R----药包至建筑物距离(m)
　　K、a----与爆破点地形、地质有关的系数，取值见表5-2“有关
　　的系数K和衰减指数a值”
　　Q----齐爆药量(kg)
　　m----炸药量指数，取1/3
　　2.水中冲击波安全距离
　　按《水运工程爆破技术规范》表4.3.6-2，在水深小于30m的水域内进行水下钻孔爆破，当炸药量为50kg~250kg之间时，水中冲击波的安全距离：木船为150m，铁船为100m，因此爆破时，所有施工船舶等应退离爆破点150m范围以外。
　　3.飞石对人员的安全距离
　　按《水运工程爆破技术规范》表4.3.9，当水深为1.5~6.0m时，水下钻孔爆破飞石对人员的安全距离为70~300m。据水下爆破施工经验，在水深约3.0m的水域进行水下钻孔爆破，几乎不产生飞出水面的飞石，因此水下钻孔爆破的飞石安全距离取100m。
　　4.爆破涌浪的安全距离
　　爆破涌浪一般是针对海边、湖边等水岸边进行大型石方爆破时，爆岩体落水所产生的涌浪，会影响傍岸建筑物的安全。水下爆破产生的涌浪一般为爆破产生的水体回落引起，根据水下爆破施工经验，在水深约5.0m的水域进行水下钻孔爆破，最大齐爆药量为250kg，水下爆破产生的涌浪约为0.2~0.5m的，而且随传播距离的加长，消减很快，水下爆破产生的涌浪不会对任何建筑物产生影响。