航道扩建工程爆破开挖技术研究

龚静

（江西省路港工程有限公司，江西 南昌 330200）

0 引言

在我国现代经济与社会高速发展之下，交通设施建设加速，规模不断扩大，很多通航设施的建设，还有较多的扩能工程项目建设，应该加强水下礁石的爆破处理。水下钻孔爆破是主要的航道扩建作业方式，其一般将制作好的炸药放置在岩石内进行爆破处理。较之路堤爆破的方式来说，水下爆破的方式施工难度较高，爆破技术水平要求较高，水流干扰的影响比较大，所以是爆破的难点和关键。在我国的科学技术不断发展之下，深水以及大范围的水下爆破方式作业，应用GPS 定位系统进行控制，从而使炮孔位置精度合格，钻孔更加精确，实现全面的监控和管理。深入研究分析水下爆破技术，可以确保航道扩建工程顺利进行，保证作业的安全性、便捷性，还能充分保护生态自然环境。此次工程项目建设中，应用双GPS 定位系统实现水下炸礁钻孔定位，满足航道的通航需要。结合设计方案确定相关技术参数，加强现场施工进度的控制，减少工程成本，促进爆破水平的全面提高。

1 工程概况

1.1 工程概述

某航道扩建工程项目对于当地的通航条件改善较为明显，该项目位于我国的长江支流上，上游和水电站的距离在9km 左右，与最近的城市大约有5km 的距离。该项目按照评级确定为三等工程，属于中型规模的项目。项目主要的目标是升高水电站的下游水位，水流量、深度等符合要求，为改善当地的通航状态产生积极的作用。当前，该项目的右岸一期工程已经全部施工结束，为了快速达到通航的标准，应加强右岸下游通航道的疏浚处理，提高系统的运行质量和效果。通过疏浚处理后确定，航道临近右岸的位置上存在比较多的礁盘，最大高程-1.83m，设计开挖高程为-5.0m。为了提高疏浚能力和水平，满足通航的标准，本文选择应用水平爆破的处理方式，将现场存在的礁盘及时清理掉。整个爆破作业的范围比较大，东西30m、南北70m，预计总爆破量3000m3。

1.2 爆区周边环境

经过技术人员对现场进行勘察发现，爆破作业的范围内紧邻铁路项目，最小距离的位置只有526m。西侧右岸为国道工程，与此次爆破作业范围最小距离100m。在国道周边分布着较多的居民建筑，大多数都是砖混的结构形式，和爆破作业范围的平均距离为105m，同时还分布着比较多的高压线路，与爆破范围的距离在260m 左右。经过对以上周边环境的分析，发现爆破区域内分布着比较多的建筑物与构造物，所以爆破难度较高，影响也比较大[1]。

2 设计原则

由于项目爆破范围周边有国道、铁路线路、建筑物等，水上有船舶在通行，所以要加强爆破强度的控制，以避免产生不利的影响。在爆破周边有居民建筑，还有已经存在的航道建筑物的形式，所以要加强爆破强度的控制，振动强度必须加强控制。经过对以上的情况分析，为了使爆破作业更具安全性，应用多循环、小规模、小孔距的水下深孔爆破强度，从而达到爆破作业的要求，还不会给周边的建筑物以及构造物造成不利的影响，达到正常的运行标准。第一，结合不同形式的爆破作业区间范围，应用多种爆破参数以及装药结构形式，按照裂、松、散的标准进行，才能实现炮孔数据的控制，并根据爆破破碎性的变化标准及时调整。第二，如果炮孔设置的爆破高度较高，则爆破的标准以“裂”为主，即爆炸的强度要稍微超过岩石结构的强度，不能以完全破碎的方式为主，可以爆炸后形成较多的裂纹，岩体不会发生移动变化的情况，也没有松散的问题。其他结构的爆裂应该达到“松”的状态，这种状态之下就会在爆裂后形成位移变化，裂缝相对较大，但是没有远离原位。第三，爆破标高较低的位置，爆破的目标是达到“散”的效果，岩石移动性比较小，但是不能出现飞溅的情况。在变化区域范围内的抵抗线距离与起爆顺序加强火岩位移走向等，通过机器联合人工方式操作，加强爆破性的控制。

3 爆破方案

3.1 施工顺序

对于爆破的方式来说，应用漂浮式炸礁船开展作业，现场施工按图1要求进行。

图1 现场施工图

3.2 钻孔孔网参数

水下炸礁现场作业中，钻孔位置的确定要通过双GPS 信标机实现定位，总计需要两台，一台完成定位，另外一台定向处理，再应用计算机监控系统完成测量控制，达到精度的要求，误差在5～10cm。通过测量水深的参数，并结合相应的水位高度与基底高程估算岩石的厚度，以确定钻孔深度参数。在爆破作业中，按照从深到浅的顺序进行，且每次爆破作业都必须做好水深的控制，预防出现分层爆破的问题发生[2]。

3.3 爆破器材的选用

该项目在现场作业中，应用的是防水性能优越的乳化炸药的形式，防水性能符合标准，爆炸强度合格，加工和操作比较方便。现场应用180m 的塑料导管进行传爆，非电雷管进行爆炸作用，引导药包与药柱。火药应用的是乳化胶质火药，直径90mm。导爆管严格控制，符合水深的要求，并且根据需要做出形式的选择。根据要求进行密封处理，达到封闭性要求，以达到性能的标准要求。

3.4 爆破网络设计

在爆破网络的设计中，目前广泛应用的是导爆管与非电避雷器并联的设置方式，应用2～3 排孔并联组合成为一组，组合之间应稳定连接。根据需要使用1～12 段分别进行导爆管逐孔引爆处理，利用微差爆破的方式进行处理，以减小引爆量数据，并且要抵抗冲击波、撞击波方面的作用，使破碎范围得以扩大，促进爆破效率的提高，达到爆破使用的下过要求。在爆破网络的运行中，岩石薄的一排空药包先爆破碎裂，并且沿着岩石结构的厚度变化逐排进行爆破作业，提高爆破的效果，满足施工的要求。在爆炸网络的连接中，在装药与堵塞结束之后进行处理。引爆网络连接应该保证短路性设置。水下炸礁的传爆网络控制，沿着水流的方向分组连接[3]。

4 爆破振动安全控制

在此次爆破的作业中，由于周边分布着居民房、国道、铁路等基础设施项目，所以要加强这些项目的保护，以确保安全性的要求，才能将爆破振动限定在合理的范围内，不会给其他结构的运行带来任何影响。爆破振动的主要特点是持续时间比较短，通常在0.6～2.0s，衰变的速度也很快，而每次衰变的速度与装药量、爆源以及防护建筑的距离存在着直接的关系。

在此次工程的建设中，加强起爆规模的控制，且应用多点或者分批的方式起爆处理，加强延时的控制，切实提升爆破的效果，预防爆破力量过大而影响总体的效果，还要避免振动给周边构造物造成不利的影响。结合原爆区的时间推移变化，安全距离要加强控制，以计算确定具体的爆破药量参数。为了不会给操作人员造成任何的伤害和影响，在此次工程中根据100kg 以内单次起爆量，爆区周边水域900m 内没有潜水作业，700m 内无游泳人员，100m 内没有任何船只通行，同时在陆地布置警戒区域范围，达到安全性的标准。在此次工程的水下爆破作业的前后对比各个构造物变化的监测和统计，发现并未有任何伤害事故问题，说明该次水下爆破的质量符合要求[4]。

5 水下爆破的具体施工要点控制

目前，我国所应用的航道水下爆破作业中主要的工序就是设计、建设平台、钻孔、装药、平台撤除、引爆、效果检查等方面，每个工序包含多个细节方面，要在细微方面有效控制，如在装药的阶段应进行连线与堵孔处理。下面将具体分析各个重要的环节：

5.1 施工准备工作

在现场的准备阶段加强控制，必须做好下述几个方面的工作：首先，应该确保现场的爆破作业环节达到安全性的要求，并在现场施工前做好现场区域的划分和控制，明确标记好施工的范围和界限，从而有效控制项目现场施工情况。其次，对爆破点的水流速度、水压高低、风浪等方面进行分析，经过综合分析后确定具体的装药难度、钻孔难度等；模拟爆破的效果，以选择最为合适的爆破点。最后，经过对以上各项数据的分析，准备好符合爆破要求的药包，确定最佳的装药量数据信息，在分析水体压力、黏滞等方面的因素之下，确保爆破的环节产生的小粒径碎石最少，可以减少后续疏浚的作业量，提高航道通航的标准要求。根据现场的爆破需要确定药包的形成，可以制作为圆柱形，填药的过程中加强药包密度的控制，在填装工作结束后进行防水密封性试验检测。除了上述措施之外，在现场的准备环节还要对现场容易产生的影响因素进行分析，并采取必要的应急处理措施，以免造成安全事故，提高项目现场施工作业的安全性水平[5]。

5.2 钻孔

现场钻孔作业的质量对整个爆破的效果造成过大的影响，根据工程的需要展开现场环境的分析，从而可以有效提高钻孔作业的质量水平，并且落实精度管控的措施。对于钻孔工具选择方面来说，目前应用比较广泛的是浮箱式简易起升钻爆工作平台船，其尺寸为16m×6m，去除自重后，大约浮力在15t 左右。现场安装作业的过程中，应用外伸浮箱的设计形式，在上部焊接有两个钻孔作业的工作平台，在行驶到规定的部位之后，直接对河底沉入钢管柱，以达到平台的稳定性标准，预防在作业时受到风浪的作用而导致失稳，促进成孔效果的全面提升。要想全面提升安装位置的精度水平，就要通过使用GPS 定位设备以达到定位精度的要求。该方式较之传统的全站仪、经纬仪、水准仪等方面有着明显的优势，防止出现偏差过大的问题，提高钻孔的精度。

钻孔工作中由专业技术人员开展作业，配合应用钻孔套管的方法以保证精度尺寸合格。深度必须严格控制，达到精准性要求。通常来说，钻孔作业的深度应该在预设深度尺寸增加1～1.5m，孔径根据钻孔作业的工具设定。钻孔工作全部完成后及时进行清孔处理，为后续的药物装填以及爆破提供基础和根本。

5.3 装药

装药环节应该通过使用预制爆破药包的方法填充处理，经过填充完成且检测合格后及时进行堵孔处理。如果经过检测发现水深在6m 以上，则不需要堵孔作业；水深在6m 以下的情况下，根据每米增加0.6m 的堵孔标准实施；水深在2m 以下的情况，根据露天爆破的标准开展堵孔作业。装药时应该加强起爆网络的安装布置，目前最为主要的方式是孔内高段位、孔外低段位的方法，使起爆网络的运行效果符合要求，传爆精度符合标准。在导爆管的安装阶段，每船每排的导爆管全部都绑扎到一只轮胎上，为了使爆破的环节不会炸断后续的导爆管而发生拒爆的问题，必须将所有的雷管都设置在漂浮物的上部，稳固性符合要求。

5.4 撤离和引爆

在移船撤离的环节，应该在现场布置警戒性标志，明确具体爆破作业的范围。起爆开始之后，进行振动影响的监测和分析，必须掌握波浪变化的情况。引爆结束后，及时组织人员、船舶进入现场进行清理与测量，使人员、环境都处于安全的范围内，同时还要做好各项数据的记录和处理工作，以免产生不利影响。

6 结语

航道通航受到水深、水流方面的影响，因此为了能够提高通航的水平，必须加强航道扩建工程建设。在具体施工中，应加强爆破开挖技术的应用，做好各项参数的控制，使每个环节都符合要求，提高通航标准，促进航道运行安全性提升，从而带动航运事业发展。