内河航道工程中水下钻爆施工技术分析

◎ 吕圣华 广东正方圆工程咨询有限公司

河道疏浚工程数量随着我国船舶行业迅速发展而逐渐增多，其中水下钻爆施工技术在内河航道工程中运用目的是爆破影响航道正常通行的岩石。从目前施工情况来看，由于受到水下地形复杂、开挖难度大、施工环境恶劣等因素影响，致使水下钻爆施工过程中面临诸多问题。在内河航道工程中如何准确把握水下钻爆施工技术要点，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1.内河航道工程中水下钻爆施工技术特点分析

虽然我国内河流域支脉较为发达，但诸多下游的河流水位均相对较低，加上滩头形势复杂，极大地阻碍了航道运输业向前发展，同时也会威胁过往船舶航行安全。一般情况下，内河航道工程施工前，需要做好现场勘察工作，对工程施工所在区域的实际情况进行全面掌握，分析影响内河航道工程施工的不利因素，在此基础上选择合适的施工技术，减少不利因素对河道正常通行的负面影响，在一定程度上也能起到避免施工周期被延长这一情况出现的作用。

其中水下钻爆施工技术常运用于拆除水下结构物、清除暗礁以及加宽河床或加深港口等施工作业中，相较于陆上爆破技术，二者技术原理基本相似，受到水下环境中压力、水深、流速等因素的影响，致使水下钻爆施工过程中极易发生安全事故。因此，需要在正式开展施工作业前，结合现场情况，按照既定施工流程完成爆破定位、装药、连接等操作内容；虽然水下环境可以将外露装药的爆破效果进行强化，但随着水深与压力增加其爆炸威力也会被削弱[1]。在施工过程中，应严格按照相关规范进行操作，综合考虑施工中可能会发生的问题，并在此基础上为水下钻爆施工配置完善的设备和防护措施，确保内河航道工程中水下钻爆施工作业安全。

2.水下钻爆施工技术在内河航道工程中的具体运用

本文以某地区内河航道工程为例，着重阐述水下钻爆施工技术要点，该工程项目终点处为两江交汇点，需要进行整治的里程约100km，以2000吨级双线航道通航标准为建设依据，以此保证通航率达到预期建设目标。

河道上游部分为天然河道，相对平缓，且流量充沛；河谷则是呈低矮“U”型状，全河段普遍为灰岩质河床。从整体上来看，水下钻爆施工作业开展过程中需要特别关注周边环境对其产生的干扰影响，做好相应的防护措施，以便更好地应对突发事件。

2.1 施工参数确定

因该工程岩质为中风化灰岩，根据以往类似工程的水下钻爆施工经验，适宜选用ZQ100型潜孔钻机钻爆船辅助完成水下钻爆施工作业任务，既能保证内河航道工程中水下钻爆施工作业符合相关规范标准，又能提升施工效率和质量。

对施工区域内的各个滩点厚度进行综合考虑，由于厚度差异，需要对其进行爆破的厚度设置也各不相同，结合实际勘察报告，确定各区域最佳的爆破厚度，避免爆破厚度设置不准确而影响水下钻爆施工作业质量，并引发一系列事故[2]。本工程施工区域爆破厚度平均为5m，能够满足一次进钻至设计深度的施工需求。以垂直钻孔形式为主，按照梅花形状布置各孔位。布孔平面图参考图1。水下钻爆施工技术参数参考表1。

表1 水下钻爆施工技术参数

图1 布孔平面图

基于国家现行技术规范，对施工作业所需炸药消耗量进行准确计算，并结合内河航道工程实际情况，将其装药量控制在设计钻深的70%左右。并按照不同的爆破岩层厚度确定水下钻爆孔深、炸药量等关键参数的取值，确保每次水下钻爆施工所需炸药量均符合技术规范要求。

2.2 钻孔

将两条直径为1米、长度为12米的钢浮筒作为该内河航道工程中开展水下钻爆施工作业的载体，在钢浮筒两端焊接槽钢、工字钢，起到将其长度进行补充的作用，并保证两条浮筒连接牢固，最终成为辅助开展水下钻爆钻孔作业操作的平台。为了确保该平台可以同时满足4台潜孔钻机进行作业，其工作台的长度不得低于15m，宽度不得低于6m。将长度为100m的6-8根锚绳绑扎固定在作业平台，减少海浪涌动对水下钻爆施工作业正常进行的干扰影响[3]。

以潜孔钻机与水下拼装式作业平台相结合的施工技术手段辅助完成水下钻爆施工作业。利用船置GPS接收机及测深仪定位技术控制水下钻爆施工船的位置，避免船首尾方向未与海岸线方向平行而导致水下钻爆施工位置出现较大偏差。可以借助相关仪器设备实现对水下钻爆船方向的精准定位，并间隔150-200m的距离将边锚从两侧进行抛出；同时可在原有设计值的基础上将锚索前后投掷的距离适当延长处理。抛锚船处于工作状态时，可在其周围安排用于协助抛锚船工作的锚船艇，提升水下钻爆施工作业效率。

一般情况下，待平台船开始进行钻孔施工作业后，施工人员需要将4根钢管柱下端插入作业平台两侧，并进入水底，再通过手拉葫芦将作业平台升起并与水面脱离，使钢管柱可对作业平台进行支撑，以此减少涌动的波浪对钻孔施工作业的干扰影响。对作业平台进行移动时，可以将钢管柱提升，此时作业平台则会漂浮于水面，施工人员再拉倒锚绳，即可将平台向设计作业位置进行移动。严格按照预期设计炮孔深度安排钻孔施工作业，待钻孔施工结束后，需要将钻具取出，检查钻孔深度是否与设计钻孔深度完全一致；确认无任何问题后，方可将准备好的炸药填装在炮孔中，同样按照设计要求对其进行起爆和填塞处理。

2.3 装药

施工人员应在钻孔施工完成后及时填装炸药，其目的是防止碎石或淤泥堵塞炮孔。将处理后的炸药与三块竹片夹紧处理，其相邻的药包必须保持连接紧密，避免因连接不够紧密而导致传爆过程不稳定，直接影响水下钻爆施工效果。将导爆雷管插入炸药总长度的1/3处，并利用密封胶带对其进行包裹处理，预防导爆雷管发生位移。一般情况下，利用竹片夹住药包后，将炸药通过装药棒轻轻推进药包内，使爆破孔底与药包底部相互接触，再结合孔洞深度，将一定的填塞距离在孔口处预留。爆破孔填塞物可以选择经过处理后的碎石或沙子，填塞物长度最大不超过3m，最小不低于1.5m。

2.4 起爆网络

利用塑料导爆管雷管起爆药包，按照预期设计布置起爆网络，使其填塞好的药包按照传爆顺序依次完成起爆。借助集中控制器将各孔位处设置雷管（工业数码电子雷管）的起爆网络，结合具体施工要求设定雷管起爆延时时间，以此保证水下钻爆施工作业安全性[4]。

2.5 水下钻爆施工效果

待水下钻爆施工作业结束后，对其施工效果进行检查，从检查结果来看，预先设置好的所有炮孔均为引爆状态，并没有盲炮、残炮的情况存在，且礁石被爆破后，其破碎块度也较为均匀，既方便后期铲装，又能保证作业效率。针对盲炮问题的处理，导致水下钻爆施工中发生盲炮问题的原因较多，需要做好相应的检查工作，或者借助相关仪器设备检测爆破施工区域，疑似盲炮的部位需要对其进行标注，并告知现场其他作业人员注意安全。将钻孔内的导爆管雷管与支线重新连接并撤到安全距离进行起爆。

将专用监测设备安装在爆破施工区域内的建筑群，实时监测爆破振动情况，掌握水下钻爆施工对施工区域内各类建筑的影响，确认各类建筑结构是否因爆破施工而产生损坏问题。

3.加强水下钻爆施工质量控制的有效措施

首先，加强水下钻爆施工的安全防护。根据水下钻爆施工具体要求和施工环境，为参与钻爆施工的人员做好有效的防护措施，严格按照相关管理规范运输炸药，并在指定区域存放，避免因运输或存放不当而引发意外事故，威胁施工人员生命安全，同时严令禁止无证人员私自接触炸药。做好爆破施工区域内建筑的安全防护工作，在现场明确划分爆破安全距离，减少爆破施工对周边建筑的负面影响。在水下钻爆施工作业开展前，结合内河航道工程建设情况，准确计算钻爆施工所需用药量，再融入现代先进技术手段改进当前所运用的水下钻爆施工技术，达到进一步提高水下钻爆施工作业安全性的目的，也能最大程度地节约施工成本。例如，运用水下钻孔微差控制爆破技术，以毫秒级时差延时起爆，控制水下爆破产生的危害，增强炸药的爆破作用，达到一次爆破成形的效果，同时也能减少二次处理清渣的工作量。

其次，重视船舶施工稳定处理。由于水下钻爆施工中需要将施工的船舶在相应的位置上进行固定，避免船舶在施工过程中出现较大偏移而影响水下钻爆施工效果。基于此，施工人员可以根据现场实际情况，选择合适的支撑定位方式，有效固定施工船舶的同时，也能为水下钻爆施工作业高效开展提供方便。受到内河航道地质复杂、水流速度大等因素影响，建设单位可以聘请专业人员负责分析船舶稳定性工作，再结合稳定性分析报告提出与制定相应的措施，起到有效固定船舶的作用效果，从根本上保障水下钻爆施工安全。

再次，控制施工区水流速度。通过对内河航道工程建设情况的调研与分析，由于该类工程普遍存在河岸硬化较为严重的情况，河堤过于光滑，靠近河岸的水流受到阻力时，必然会增加水流的流速。进而需要采取有效措施控制施工区水流的流速，减少对水下钻爆施工的干扰影响。施工人员可将河道中存在的障碍物进行清除，或者利用相关技术手段对施工区域水流流速进行模拟，以此采取针对性措施降低施工区域水流流速，不仅可以保证水下钻爆施工安全，又能有效强化内河航道整治效果，最大程度地满足内河航道运输需求。

最后，基于BIM技术运用对内河航道工程中水下钻爆施工过程进行模拟，实现数字化管控水下钻爆施工全过程，以此规避施工中潜在风险，确保水下钻爆施工质量，并减少一定成本投入。根据水下钻爆施工内容、施工情况以及工程水文地质特点，采取有效的方式纠偏钻孔位，提高钻眼精度。按照“多打孔、少装药、短进尺”原则，优化钻爆设计；严格落实技术交底工作,配备专职安全员，负责现场全过程的安全工作监管，约束作业人员规范操作；所有炸药及用具均应严格按照要求摆放。

4.结束语

综上所述，水下钻爆施工技术在内河航道工程中有效运用，不仅可以减少施工期间对航道正常通行的负面影响，并提高工程施工质量与安全水平。在实际施工中，结合现场情况，再选择合适的技术手段用于辅助完成水下钻爆施工作业，既能有效弥补传统钻爆施工技术在实际运用方面存在的不足，又能进一步强化水下钻爆作业效果，真正解决内河航道工程中疏浚治理难题，实现内河航道工程实施经济效益与社会效益双提升。