黄东

摘要：文章以钦州茅尾海某重力式码头水下基槽爆破开挖施工为例，针对工程邻近建筑物密集、周边水域海养多、红树林保护区限制、渔船活动频繁等因素，采用优化药量、微差爆破、安全预控等措施，取得较好的爆破施工效果及安全指标。

关键词：水下爆破;安全控制;爆破参数

中图分类号：U615.6 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.056

文章编号：1673-4874（2019）09-0197-03

0引言

水运工程航道疏浚、码头基础开挖等施工遇到岩石的情况较多，常规疏浚挖泥船无法开挖硬土层，或者开挖成本很高，而使用水下爆破是有效的疏浚方法。

近年来，随着材料和工艺的技术创新，水下爆破工艺越来越成熟。同时，在一些特定的工程中，由于环境因素的不同，对于爆破的主要控制目标，特别是安全控制方面，要求有更大的可靠系数，需要依据实际情况进一步优化工艺，加强对危险因素的提前预见，确保实现安全、高效的爆破施工。

1爆破场地环境分析

拟建码头为重力式方块码头，主体墙身采用无底空心方块，抛石基床。根据地质勘察资料显示，码头基础以及停泊水域硬土质层为强风化至中风化泥质粉砂岩，其上覆盖层为淤泥层及中粗砂层。中风化基岩为较硬-坚硬状态，以泥岩为主，局部含泥质粉砂，按疏浚岩土工程分级相当于岩石类15级，需水下爆破方可开挖，爆破后可用抓斗、铲斗、挖泥船疏浚。

工程相邻有新建重力式码头且附近有居民集中区，周边水域为传统大蚝养殖区及红树林保护区，附近渔船活动频繁，对爆破作业有很大的制约，必须在利用已有经验数据的情况下，最大限度地对爆破工艺进行优化，并在确保取得爆破开挖效果的同时，最大限度做好安全控制工作，保证全过程绝对安全生产。

2爆破参数确定

针对较复杂的施工影响因素，特别是;中击波及涌浪对海养大蚝幼苗的影响，以及对相邻码头的破坏等情况，为既能达到爆破施工效果，又能确保安全环保施工，结合工程经验及实际环境，对爆破参数优化。

2.1钻孔参数确定

根据岩石特性及地质构造，结合类似工程的经验，为保证爆破效果，采用较小的孔排距，钻孔参数采用炮孔间距=2.3m，炮孔排距=2.0m，各排炮孔距形布置，水下爆破钻孔直径为110mm。同时，为确保清渣全面，不留残余岩石，采用超深钻孔工艺，根据工程经验并结合现场的特点，超钻深度Δh按1.5m考虑。

2.2 火工品种类选取

水下爆破由于炸药在水中的浸泡时间较长，为获得较好的爆破效果，采用防水性能较好、安全且污染少的乳化炸药。药卷直径为90mm，长度为40cm，药卷用塑料袋包装。采用起爆器作为击发元件，工业数码电雷管为传爆元件及起爆元件，采用分段微差爆破以减小爆破地震波和水下冲击波.

2.3单孔装药量计算

根据《水运工程爆破技术规范》，单孔装药量可按式（1）计算：

Q=q×a×b×H（1）

式中：Q为单孔装药量kg;q为水下钻孔爆破单位炸药单耗量，爆破土质属软岩石或风化石，则水下钻孔炸药单耗量取为1.72kg/m;H为钻孔深度，包括计算超深值（m），H=H+Δh，H，为设计爆层厚度，按地质勘察资料，岩层最大厚度约2m。

综上数据代入（1）式计算得单孔装药量Q=27.7kg。按最大钻孔深度为3.5m，70%装药计算装药高度为3.0m×70%=2.45m，每节乳化炸药标准尺寸为长度0.4m、重量3kg，则实际装药节数为2.45÷0.4m≈8节，实际单孔最大装药量为3kg× 8节=24kg。在实际施工中，单孔装药量应根据爆破效果、钻孔深度、地形地质条件，特别是初期作业时对相邻码头的影响观测结论进行适量调整.

2.4 装药工艺

为防止碎石堵孔及泥沙回淤，鉆孔完成后应立即装药。装药前，应先用装药杆检查钻孔的质量。采用竹片、绳子等材料将炸药加工成长度<2m的药柱，以便装药。根据单孔装药量，现场决定采用起爆体的个数。当药柱长度<2m时，用一个起爆体（2发同段别雷管），当药柱长度>2m时，采用两个起爆体。确认炸药到达孔底后采用泥沙进行炮孔堵塞，并保证堵塞长度≥0.5m。

2.5爆破网络联接设计

（1）为确保爆破点附近建筑物和船舶的安全，实施微差爆破起爆法以减少爆破产生的地震波影响，起爆网路采用复式并串联起爆网络（见图1）。

（2）采用微差分段爆破的方法。由于前排爆碴对后排岩块的抛出起了阻碍作用，因此需要采取合适的时间间隔，使后排爆起的岩块与前排爆起的岩石相互碰撞，增加岩石破碎度，而且前排孔爆破后，为后排孔提供了自由面，提高了爆破效果.此外，合适的爆破时间间隔，有利于岩石的抛掷，同时避免了爆破引起地震波叠加，有利于减小震动效应。

（3）每1个孔为一个段别，则最大段别装药量为24kg×1=24kg，每钻好3排起爆一次，则一次起爆总药量为24kg×18=432kg。一次爆破的所有炮孔设计与基槽轴线一致，以使爆破形成的漏斗满足边坡设计要求。

（4）总装药量接近设计要求时，连接爆破网络，并安排警戒船舶和人员进行爆破警戒，钻爆船移至安全区域，确认各方安全后起爆。

3安全生产控制

3.1爆破地震安全距离验算

因拟建码头相邻就是已建新码头，故为确保爆破地震不破坏已建码头及附近构筑物，需严格掌握安全距离参数，同时因环境因素不同，适当考虑富余量。爆破地震安全距离根据式（2）进行验算：

R=（K/V）×Q （2）

式中：R为爆破地震安全距离（m）;y为爆破地震安全速度，根据爆破工程规范和现场实地查勘情况，邻近已建码头沉降破损严重，且存在贯穿性裂缝，则爆破振动安全速度允许值选取2.5cm/s;K、α为与爆破地形、地质有关的系数和衰减指数，根据地质实际情况，K取250，α取1.5。

上述参数代入式（2）计算，R=（X/V） Q，=37m。故当最大段药量为24（kg）时，爆破点到周围建筑物的安全距离为37m，即在此距离之内需要进一步控制药量及采用微差爆破，并考虑结合其他工艺开挖，确保相邻码头结构安全。

3.2 水中冲击波

根据规范，在水深<30m的水域内进行水下钻孔爆破时，水中冲击波对施工船舶的安全距离取100m。

水下冲击波对蚝排幼苗影响较大，虽然部分海养蚝排已经迁至理论安全距离，但经常有移动或新增蚝排靠近施工区域。为防止出现不确定风险及索赔情况，同时为保证红树林区域生物安全，采用气泡帷幕技术减少对蚝苗的冲击波。

3.3安全生产措施

（1）爆破振动监测措施

进行爆破测试，包括对采用减震技术措施后的爆破进行震动测试，然后根据测试的结果分析制定被保护目标的最大安全药量以及检验所采用减震技术方法的效果。

在爆破施工过程中，用爆破振动测试仪器对相邻码头、邻近住宅区及红树林保护区等区域布控测点，对其振动速度进行监测。在监试过程中要确保记录数据详尽全面，以便更好掌握被保护目标的震动特征。对所得数据进行回归分析，以指导装药量的调整及爆破施工控制。

（2）安全工艺控制

为了更好地控制爆破震动，保证施工的安全，在爆破施工中应做好控制措施。①采用毫秒延时微差爆破施工，减少单段别使用药量，降低地震波和;中击波的影响，爆破后及时清礁，创造更多临空面，减小炮孔侧面最小抵抗线，避免下次爆破时限制爆破，减小震动传输。②减小装药密度，严格按照要求装药，單段药量不能超出最大允许单段药量。③设计钻孔直径为110mm，为了增大不耦合系数，并要求保证爆破效果，拟使用φ90mm的药柱，不耦合系数为1.22。④爆破施工前，对可能影响的主要安全保护物进行调查取证，以便进行爆破前后对比。施工过程中布设观测点，用仪器进行地震及位移观测，并分析结果以指导药品的增加量。

（3）安全管理控制

成立安全生产责任管理小组，建立严格的安全管理制度及实操流程。确保爆破物品采购、运输、存储、领料、转场运输、装药施工全过程专人负责。作业人员必须持有效证件上岗。根据环境实际，并按海事部门要求严格做好警戒、调度、通航维护工作。

4 结语

本工程施工结合不同的工程环境影响因素，通过优化爆破工艺以及在相应环境下爆破安全控制，取得较好的爆破开挖效果，并有效保障了各项防护目标的安全，可为类似工程提供一定参考。