航道炸礁施工工艺及对通航安全和环境影响的控制措施

■林 伟 ■福建省陆海建设管理有限公司，福建 福州 350009

1 工程概况

湄洲湾航道三期工程是按照满足30 万吨级散货船乘潮单向通航要求规模扩建，同时满足Q-MAX 型LNG 不乘潮单向通航要求。林齿礁炸清除工程为湄洲湾航道三期工程中的一个分项工程，航道设计有效宽度350m，航道设计底标高-21.5m(当地理基)，边坡1∶0.75，炸礁工程量52 万m3，包括炸礁、清礁、弃渣运输、弃渣抛卸四个部分，弃渣抛卸至罗屿作业区综合利用，变废为宝，节省资源。

2 自然条件

(1)气候、潮汐、波浪:林齿礁至大生岛附近为最大流速区，涨急流速可达2.4m/s，落急流速可达1.75m/s，属涨潮优势流。受雷暴、雾、台风、季风、潮汐和外海波浪影响较大。

(2)礁炸区岩性:根据工程地质钻孔资料，礁石岩性主要为碎块状强风化花岗岩和中风化花岗岩，零星为散体状强风化花岗岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级、Ⅳ级、Ⅲ级。礁石区上部覆盖层主要为淤泥混砂和碎石，零星为淤泥和中粗砂。已探明礁石124 块，其中大片浅礁石9 块，零星分布礁石115 块，礁炸面积25 万m2，最大厚度15m。

(3)礁炸区环境:炸礁区位于湄洲湾主航道的B-C 段，横亘于主航道和福炼30 万吨级原油码头船舶回旋区之间海域，为一个孤立礁盘，距离福炼30 万吨级原油码头只有576m，距离福炼海底输油管道只有1200m，与福炼30 万吨级原油码头回旋水域外缘相距仅190m，炸礁量较大，达52 万m3，工期较长，施工作业船舶与正常通航船舶将相互影响，尤其对VLCC 和LNG 等危险品船舶影响极大。

3 施工组织设计

(1)施工组织:根据工程区域水文、地质条件，为避免施工作业船舶之间相互干扰，科学组织施工船舶进场顺序和布置施工区域。本工程炸礁工程量大，施工区域较为集中，整体炸礁区域分为三个区域，分别为炸礁一区、炸礁二区、炸礁三区，其中炸礁二区占总工程量的99%，主要分布于B-C 段主航道北侧边线以南，进一步将炸礁二区分为S1 区和S2 区二个施工段，工程开工后分别组织新港湾3 号、新港湾28 号、葛钻1 号钻爆船于2012 年6 月8 日、6 月24 日、8 月25 日进场，钻爆船之间保证有足够的安全距离。炸礁开工5 个月后陆续组织三航浚3号、粤顺德工8008 号、鸿浚9 号抓斗船组进行清礁作业。

(2)施工部署:根据工程地质条件、施工区环境通航安全、施工能力及经济等各种因素综合分析，炸礁工程采用水下钻孔爆破施工方案，由钻爆船进行钻孔爆破施工，采用18m3以上抓斗船清礁，弃渣采用1000m3开底驳运输，全部回收利用。

(3)施工流程:测量放样—钻孔炸礁—清礁—弃渣运输—弃渣抛卸—扫尾清理—竣工验收。

4 施工工艺

(1)炸礁方法:施工定位采用RTK-GPS 定位系统，钻爆船采用锚泊定位法，钻孔采用“一管一钻法”。利用18m 高钻架克服潮差对钻孔的影响，钻孔前先下套管，再下钻具钻孔，钻孔过程边提升钻杆边送风冲水，以便钻孔过程中的碎石排出孔外。钻孔至设计深度后，经反复多次提升和下落钻杆，以防碎石或泥砂堵孔，成孔后立即装药，钻孔与装药循环进行。炸药采用防水性能好的乳化炸药，起爆雷管采用毫秒段发雷管，即10 个段别(1-10 段)段发雷管引爆，起爆体药卷长度500mm，直径145 mm，炸药用装药杆装入孔底，堵塞用碎石夹颗粒较大的中砂，保证一定的堵塞长度，每个起爆体中用同段号的非电塑料导爆管两发，采用非电导爆管网路进行起爆。

(2)炸礁顺序:考虑到炸礁区南侧距离30 万吨级原油码头较近，开工后S2 区先行开始钻爆施工，顺航道方向布置1 艘6 台P150 新港湾3号钻爆船由北往南施工;S1 区布置1 艘10 台P150 新港湾28 号钻爆船由北往南施工;最终覆盖整个炸礁区。同时船舶作业采取背向30 万吨级原油码头方向起爆，避免起爆后块石向原油码头回旋水域一侧坍塌。具体见图示1。

图1 炸礁施工方向示意图

(3)爆破参数:炮孔直径为d=165mm，炮孔间距a=3.0m，炮孔排距b=3.0m，采用梅花形布孔，超钻深度h=1.5-2.0m。根据《水运工程爆破技术规范》，(首排炮孔)Q=0.9qabH，首排孔以后对单孔装药量Q 按公式进行计算:

式中:q—水下钻孔爆破单位的炸药消耗量(kg/m3)，q 取1.6kg/m3;

H—钻孔深度(超钻深度1.5-2.0m)。

在施工中根据实际情况进行适当调整，以确定最佳值。

(4)清礁、弃渣方法:清礁测量采用RTK-GPS 定位系统，抓斗船定位采用“五缆定位法”。利用三航浚3 号、粤顺德工8008 号、鸿浚9 号抓斗船组进行清礁作业。施工流程:布缆定位—下斗清渣—装驳—弃渣运输—弃渣抛卸—水深检测—下道施工。

图2 抓斗挖泥船的清礁控制示意图

抓斗船清礁采用分区、分条、分层开挖的施工方法。每条的宽度划定为15m，在施工过程中根据清礁区域的实际范围进行条数划分，保证两抓斗船之间有一定的重叠部分(一般为1-2m)，每块礁石完成清渣后立即组织进行1∶500 比例多波速水深扫测测量，以避免漏挖超挖。具体见图示2。

5 炸礁作业对通航安全的控制措施

为保证施工作业和通航安全，工程开工前，业主单位委托有关单位进行通航安全评估，编制《通航安全评估报告》;施工单位也编制了《边通航边施工专项施工方案》、《炸、清礁专项施工方案》，并组织专家论证。海事、港口管理部门发布航行通告，签发水下施工许可证，建立安全联动机制。针对施工作业和通航安全影响采取以下控制措施:

(1)对重点船舶通航安全的影响控制措施:进出湄洲湾港的大型危险品船舶主要有VLCC 和LNG 船舶，是港区内的重点船舶。VLCC 船舶平均每周进出港2 次，LNG 船舶平均每10 天进出港1 次。林齿礁炸清除工程占据主航道水域，实施爆破时实施禁航，对两类重点船舶造成严重影响，上述船舶进出港前5 天，调整施工计划，主要进行钻爆作业，待上述船舶进入安全警戒范围前，炸礁区施工船舶撤离到主航道外附近安全水域避让;VLCC 船舶进出港及靠泊期间，暂停起爆作业，安排钻爆船钻孔和清渣、弃渣施工。

(2)对其他船舶通航安全的影响控制措施:采取每日的高平潮前3小时和后1 小时进行集中进出港，炸礁区施工船舶撤离到主航道外附近安全水域避让。

(3)对本身通航安全的影响控制措施:本工程动用的施工船舶多，作业面广，危险性高。所有施工船舶和特殊工种人员都经过海事部门的许可后才能组织进场，在上下游各设置一艘警戒船对现场进行安全警戒;对火工用品的运输、存放、使用进行严格管理;弃渣运输船舶严格执行《海上交通安全法》;施工、监理、业主以及工程质量安全监督部门各司其职，查隐患，促整改，齐抓共管，创建“平安工地”。

6 炸礁作业对环境影响的控制措施

(1)对自然环境的影响控制措施:炸礁冲击波、噪音和炸礁安全对海洋生物、水产养殖场，弃渣运输对海洋悬浮沉积物污染等，分别采用毫秒微差爆破法，最大药量控制在100 kg以内;利用钻机和压缩机的噪声以及实施小药量试爆来驱赶鱼类离开;炸礁施工尽量避开4-6 月鱼类繁殖期。加强施工船舶管理，对施工船舶上的含油污水、固体垃圾集中收集;弃渣运输至业主指定的弃渣区，严禁随处倾倒。

(2)对附近水工设施的影响控制措施:加强对福炼30 万吨级原油码头和福炼海底输油管道的安全控制，单段最大药量控制在100 kg以内;炸礁作业只能在福炼30 万吨级原油码头没有在港口作业时方能实施。

7 结语

湄洲湾航道三期工程林齿礁炸清除工程于2012 年6 月8 日开工，2014 年8 月28 日安全顺利完工，历时两年又两个多月。随着湄洲湾港口的进一步发展以及“一路一带”国家战略的实施，湄洲湾港口船舶进出港将更加繁忙，航道炸礁施工安全与通航安全和环境影响将更加突出，在炸礁施工中选择合适的施工工艺和安全技术控制措施是关键，最后也要做好弃渣的综合利用，变废为宝，做到对湾内生态环境的合理保护。

［1］中华人民共和国行业标准.水运工程爆破技术规范(JTS204-2008).北京:人民交通出版社，2008.