余超群
（江西省航道工程局，江西 南昌 330000）
0 引言
在现代经济与社会高速发展的带动之下，我国的海运设施建设速度加快，港口等建筑大规模建设，河道疏浚的需求量日益增大，对于现代航运事业发展产生积极作用。但是水下环境比较复杂，地质条件多变，还有较多的礁石分布其中，岩石的硬度较高，为了提升航道疏浚的效果，满足航道通航的要求，选择符合设计运营需要的钻爆疏浚的措施，以达到航道通行标准。但受到水下地质条件以及自然环境的影响，开挖难度很大，并且在施工中容易发生爆破飞石、扬尘等污染的问题，极大影响人们的生命健康以及环保安全。要加强分析和研究，更好地消除各种问题，提高疏浚效果，满足航道通航的要求[1]。
1 工程概况
某航道项目为2000 吨级的工程，需要进行疏浚处理的长度为194.5km，根据内河200 吨级双线航道通航的标准建设和运行，通航率达到98%。经过对疏浚工程现场进行勘察发现，该区域内水深为3.5m，河道宽度为80m，弯曲半径为550m，疏浚整治的是碍航滩险，以达到通航的条件要求。
该项目通过对现场的全面调查和分析确定，其施工作业长度为72.255km，是整条河道通航长度最长的部分。经过现场勘察分析，整个区域内的地势变化并不大，总体来说比较平坦，河岸以丘陵为主，通视范围比较大。河道内的水流速度比较缓慢，水源的补给主要是上游河道，全年的流量都比较大；河谷呈U 形，河谷宽度为300～400m；河床主要是石灰岩的河床，局部为石质浅滩类型。
2 施工方案
在航道整治方面，应用水下钻爆的作业方法，必须对现场的各个区域的情况展开全面的调查。现场石灰岩地质分布比较多，溶洞有较大的发育，并且地下水含量比较多。根据爆破的操作原则和设计标准，考虑到水下作业的要求，使用2#岩石乳化炸药以及塑料导爆管雷管。遵循我国的国家标准要求，同时以现场的地质条件为出发点，分析勘察报告，石灰石质河床开挖环节按照边坡1∶1 进行，砾岩按照1∶1.5 制作，每一条边计算超宽值根据1m 设置，超深的部位根据0.4m 水下钻爆或者0.2m 的陆上爆破的方式设置。对于有些浅滩的地段，为了促进航行条件的改善，进行局部石角的切除处理，也可以将航道边线部位上的礁石进行爆破处理，从而达到通航条件的要求。现场施工技术人员根据实际需要，及时做出方案的调整，加强现场施工管理和控制，才能更好地消除不利因素的干扰，对于航道通航条件的改善具有积极的意义[2]。
断面的设计对于航道疏浚有着指导性作用，是确保疏浚效果的关键。所以施工单位要充分重视断面设计和优化工作，以改善现场通航条件，满足当前的疏浚工作标准和要求。该航道水下钻爆工程设计断面图如图1所示。在断面图的设计环节，设计人员需要对现场的地质条件、通航要求以及水流数据展开全面分析，研究目前的实际需要，了解各项影响因素，确定最为合适的断面图，满足现场的施工需要，对于提升施工效果具有积极的意义[3]。
图1 设计断面图
3 施工参数的选取
分析勘察报告可以发现，该项目所处地带的岩石条件是中风化的石灰岩地质条件。总结以往工程的经验分析，最终根据项目的需要，选择应用ZQ100 型潜孔钻机钻爆船展开现场的施工作业，更好地达到项目的使用要求。在现场的施工环节，整个滩点部位是不同的，且现场的礁盘内厚度有很大差异，最大可以达到8m，平均为5m，所以可以一次性钻探到规定的深度，达到施工的标准要求。根据工程需要，采用垂直孔、梅花孔形式，具体的孔位布置如图2所示。在钻爆作业中，选取炮孔直径D=100mm，药卷直径d=90mm，药卷长度400mm。根据设计方案的要求，药卷安装的排距为2.3m，钻孔深度暂定为1.5m，现场作业人员根据实际情况可以做出必要的调整，以满足爆破作业的需要，不会影响总体的施工效果。
图2 布孔平面图
对于现场展开全面的分析，了解各方面的影响因素，同时开展水运工程爆破的研究与分析。单孔装药量的确定极为重要，根据以往工程的经验，中风化岩的炸药消耗量为1.72kg/m3，2#岩石乳化炸药的换算系数确定为1.23，所以经过计算分析确定单位炸药消耗量为2.12kg/m3。现场的装药量应该达到设计钻探药量的67%～75%，以达到现场施工的标准要求。
4 施工技术要点
4.1 钻孔
在开展施工之前，先制作作业平台，是施工的基础，对于施工顺利进行以及现场质量管控产生积极的作用。按照该工程的施工要求，选择使用2 条直径1.0m、长度12.0m 的钢浮筒作为平台的基础，制作平台。将上述2 个浮筒并排放置，在两端焊接槽钢，并且在两侧延伸2.0m 的长度，同时焊接工字钢、槽钢等进行连接，形成稳定和牢固的整体结构。该平台尺寸合格，且牢固性达标，完全满足现场施工的要求。但是要注意，现场制作时，将浮筒的间隔距离设定为4.0m，该平台的总长度为15.0m，宽度为6.0m，可以同时满足4 台潜孔钻机作业。该作业平台在固定的环节，使用长度为100m 的6～8 根铁锚绳捆绑，符合现场作业的标准要求。遵循施工工艺，选择使用ZQ100型潜孔钻机联合水平拼接的作业平台，完成水下钻爆施工作业[4]。
水下钻爆在正式施工前，必须进行合理的定位设置，避免超出规范和标准的情况。在该工程中，应用GPS+测深仪进行定位，数据精度较高，完全可以满足现场的施工需要。根据该作业船的实际情况，应用四缆侧锚完成现场定位，达到稳定性的效果，在施工时不会发生移动的情况，达到效果，总体效果重复。抛锚船进入现场后，组织开展基础性的工作，并且加强各个部位的控制，达到结构精度和质量的标准要求。根据现场施工工艺方案，组织落实钻孔作业，并设置相关的配套设施，从而更好地符合现场施工作业的要求。
在开始钻孔作业后，在两侧分别布置4 根钢管柱，插入水底，通过手拉葫芦完成现场的拉动作业。调整好施工的位置，达到施工精度的标准要求。预防在施工阶段受到水面波动的影响，达到稳定性的要求。在一个位置施工完成后，将钢管柱提升，保持漂浮的状态，然后移动作业的平台，将其调整到下一个施工位置。在钻孔过程中，按照设计方案的要求，进行炮孔深度的设计和控制。在钻孔结束之后，及时检验，准确无误后才能进行炸药的填充作业，并根据操作方案的要求起爆，使得钻爆作业顺利进行。
4.2 装药
为了防止在现场爆破施工中出现炮孔被碎石、淤泥堵塞的情况，钻孔完成后立即进行装药工作。按照工艺方案的要求制作药包，达到防水性的要求。在进入水下后，依然可以达到爆破的效果，提高爆破的质量水平。按照目前装药的总长度，严格控制插入雷管的深度，并进行包裹处理，满足牢固、稳定的要求，避免施工精度不合格的情况。经过对深度的分析，预留足够的填塞长度，符合现场作业标准。根据操作标准和要求，其应用的爆破口填塞物的长度为1.5～3.1m，并且使用的材料是碎石或者砂子。
4.3 起爆网络
在该航道整治工程中，应用串联逐孔起爆的操作方式，即通过使用塑料导爆管雷管起爆以及“一把链”簇联连接的形式，每一孔装入1 发工业数码电子雷管，每次起爆6 排，每排6 孔。通过现场安装的集中控制器完成控制，形成完整的起爆网络，具体如图3所示。工业数码雷管延时时间可以根据实际需要确定，满足起爆作业的要求。综合分析现场施工的工期以及安全性方面的要求，钻爆作业中的爆破孔与孔间岩石按照50ms 设置，从而达到爆破的标准要求。
图3 起爆网络传爆顺序示意图
5 钻爆施工效果
在钻爆施工结束后，及时进行钻爆的施工效果检查，了解是否满足航道疏浚的标准要求。在该工程施工之后，使用先进设备对于水下钻爆的结果进行检查，根据操作规范进行炮孔的作业，避免盲炮等问题，且保证爆破的均匀性符合要求，操作更加方便，运营效果满足要求。为了提高监测能力和水平，分析爆破振动所造成的不利影响，考虑到对周边建筑产生的影响，落实现场管控措施，同时保证安全性合格。在爆破之前安装好监测点，在各个监测点设置TC—4850专用监测设备，掌握现场爆破的效果。结合该工程的监测工作需要，总计布置A～E 个监测点，设置在砖房、木质瓦房、砖混框架结构建筑、木质框架建筑等结构中。分析了解受到爆破影响的条件，掌握各种构造物的差异和不同，通过对现场各项数据测量可以确定，测点A 与爆破源的距离最小。所以在结果分析中，进行测点A 振速曲线的典型分析，该位置的振速处在最高峰，并且随着爆破不断深入，发生强度下降，处于衰减变化的趋势之下，并且最后为零，不会给建筑造成任何的不利影响。
通过对数据分析了解，A～E 检测点体现的转速变化值较为突出，相关的参数值分别为0.978cm/s、0.806cm/s、0.673cm/s、0.932cm/s、0.876cm/s，该参数反映爆破作用对于建筑物的影响。按照目前我国发布的国家标准分析确定，民用建筑的安全振速为1.5～2.0cm/s。经过对上述测量数据确定，在该项目选取的5 个监测点中，振速不超过1.5cm/s，所以水下钻爆作业产生的振动不会给现场的建筑造成任何的影响[5]。此外，对于现场爆破作业的效果进行分析，发现整个爆破施工质量比较好，给后续的通航疏浚工作提供基础，完全可以满足现场施工的需要，达到航道通航运输的标准要求。
6 结语
在该工程中，选择应用水下钻爆工程技术，作业船安装GPS 接收机联合测深仪，实施全面测量，快速完成定位作业，达到精准作业的标准要求。同时，钻爆技术也在不断地优化和进步，改进作业工艺，发挥技术的优势，完成航道疏浚作业，达到航道整治的标准要求，具备较高的经济效益与社会效益，带动航运产业的高质量发展。
