廈門東渡港區(qū)炸礁工程
1工程概況
廈門港位于福建省東南沿海金門灣內(nèi)，九龍江人海處，北距上海56l海里、南距香港287海里、廣州389海里。廈門港東渡港區(qū)8～11號(hào)集裝箱泊位原設(shè)計(jì)為3萬t級(jí)碼頭，碼頭建成后，使用單位發(fā)現(xiàn)3萬t碼頭已經(jīng)不能滿足航運(yùn)發(fā)展的需要，計(jì)劃將其擴(kuò)大為5萬t碼頭和不滿載10萬t碼頭。為了節(jié)省開支，設(shè)計(jì)將泊位及港池由原-10.5m、-12.2m和-13.3m增深至-13.3m、-13.8m，其中有部分區(qū)域底質(zhì)為巖石，需要進(jìn)行爆破處理。該項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、評(píng)審時(shí)，與會(huì)專家特別強(qiáng)調(diào)要確保碼頭安全，對(duì)由于爆破產(chǎn)生的地震波和水中沖擊波采取相應(yīng)的防護(hù)措施，防止碼頭拋石基床和倒濾層受到破壞，影響碼頭施工質(zhì)量。需水下炸礁的8～1l號(hào)泊位位于東渡港區(qū)岸線中段，北接?xùn)|渡港12號(hào)泊位、南鄰東渡港1～7號(hào)泊位。施工區(qū)在已建碼頭的?白位和港池內(nèi)，爆破區(qū)距離碼頭最近處僅有5.4m，炸礁施工時(shí)，可移動(dòng)的保護(hù)對(duì)象無條件移走后，還留有集裝箱橋吊，對(duì)碼頭有一定的荷載作用。需保護(hù)已建碼頭和碼頭設(shè)施的安全，施工難度大。
2施工方法
本工程爆破施工采用水下鉆孔爆破方法，對(duì)碼頭的安全，主要考慮地震波和水中沖擊波對(duì)碼頭的影響。為了減小爆破地震波對(duì)碼頭的影響，采用減振孔、改變裝藥結(jié)構(gòu)和不耦合裝藥結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)措施；為了減小水中沖擊波對(duì)碼頭的影響，采用氣泡帷幕進(jìn)行防護(hù)。
2.1減振孔
本工程施工時(shí)，如果按照以往的施工工藝進(jìn)行施工，勢(shì)必存在兩個(gè)問題：要保證巖石破碎所需的炸藥單耗將會(huì)影響碼頭安全；為了確保碼頭安全而減少起爆藥量，將會(huì)出現(xiàn)巖石破碎度不夠或根本無法炸碎巖石。因此必須采取減振措施，才能保證起爆藥量。
碼頭主體工程的驗(yàn)收資料顯示，需爆破處理的區(qū)域均為花崗巖地質(zhì)，已經(jīng)按照當(dāng)時(shí)的基槽設(shè)計(jì)高程進(jìn)行過爆破施工。碼頭拋石基床有明基床和暗基床兩種，基床肩寬3．0～5．Om，基床拋石厚度1.O～2.Om左右。如果按照以往經(jīng)驗(yàn)，采用預(yù)裂孔施工方法來降低地震波已經(jīng)很難施工，而且效果較差(曾經(jīng)爆破處理過該區(qū)域，巖石地質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到破壞，碼頭基床的拋石結(jié)構(gòu)直接關(guān)系碼頭的整體穩(wěn)定性)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們采用減振孔減振的施工方法。
主爆破施工前，在爆破開挖邊線(離碼頭前沿線4.5m)處鉆減振孔，前后兩排，間距不超過30cm。孔網(wǎng)參數(shù)根據(jù)鉆孔設(shè)備和其他條件，取減振炮孔直徑D=1lOmm，取孔距口=O.4m，取超深值h0=2．Om(大于主炮孔超深值)。
在施工中，由于施工設(shè)備為船舶，當(dāng)?shù)爻辈罡哌_(dá)6m，受潮流等因素的影響，鉆孔位置與設(shè)計(jì)有一定的出入，但也起到一定的減振作用。廈門市地震局現(xiàn)場(chǎng)對(duì)振動(dòng)速度的檢測(cè)報(bào)告顯示：在距離碼頭前沿線lOm位置、單孔單段****裝藥量為3kg時(shí)，測(cè)得振動(dòng)速度為6．06cm／s，按照檢測(cè)點(diǎn)與爆破區(qū)的距離、巖石的地質(zhì)情況計(jì)算出實(shí)測(cè)振動(dòng)速度比理論值降低，基本達(dá)到減振孔削減地震波25％的設(shè)計(jì)要求。
2.2主炮孔
在炮孔設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到碼頭為重力式碼頭，爆破振動(dòng)速度允許值為5～8cm／s，實(shí)際選擇振動(dòng)允許速度為6cm／s。為了確保碼頭的安全和巖石的爆破效果，在碼頭附近區(qū)域，將炮孔密度加大，降低單孔裝藥量。施工中期，因碎巖施工進(jìn)展緩慢，為了加快施工進(jìn)度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，我們將距離碼頭前沿線5～10m的范圍納入爆破施工范圍。
主炮孔孔網(wǎng)參數(shù)：炮孔直徑D=100～llOmm；距碼頭前沿線7～9m的施工區(qū)域，取孔距a=2.3m、排距b=1.1m、超深h0=1.2m；5.4～7m的區(qū)域，孔距a=1.15m、排距b=1.1m、超深值h0=1.2m。10m以外的區(qū)域，孔距a=2.3m、超深值h0=1.0～1.8m、排距b=1.2～1.8m，向外依次增大，取炸藥單耗q=1．5kg／m3，孔口填塞長(zhǎng)度L>0.5m。
在爆破初期，我們按照以往的經(jīng)驗(yàn)(超深1.5m)施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)施工區(qū)域的超深部分破碎效果比較良好，但上層有部分大塊，不利于清挖。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)分析，主要是由于距離碼頭較近，裝藥量受到控制，炸藥全部集中在孔底(超深部分)的緣故。此后，一方面將超深縮小為1.Om，避免炸藥全部集中在超深部分；另一方面改變裝藥結(jié)構(gòu)，在鉆孔內(nèi)進(jìn)行間隔裝藥，一個(gè)1.5m左右的孔裝入三個(gè)不同段別的炸藥和雷管，彼此之間用砂筒間隔。改進(jìn)之后，巖石破碎效果得到很大提高，滿足巖石塊度粒徑小于500cm的要求。
2.3起爆網(wǎng)路
采用毫秒延時(shí)起爆技術(shù)，****限度地降低爆破振動(dòng)對(duì)碼頭的危害。
距離碼頭前沿線5—10m的位置，孔內(nèi)裝藥用非電導(dǎo)爆雷管起爆，網(wǎng)路用電雷管起爆。孔內(nèi)用高段別毫秒延時(shí)，孔與孔之間用低段別毫秒再延時(shí)。合理的毫秒延時(shí)和可靠的起爆網(wǎng)路，既保證了碼頭的安全，也提高了爆破破碎效果。
距離碼頭前沿線10m以外的炮孔采用電爆網(wǎng)路，雷管為防水的毫秒延時(shí)電雷管，每個(gè)起爆體內(nèi)裝兩發(fā)并聯(lián)的電雷管，整個(gè)起爆網(wǎng)路采用并串并聯(lián)的方式連接。一次起爆的炮孔數(shù)，根據(jù)允許起爆****藥量和起爆器的起爆能力確定。
2.4氣泡帷幕
根據(jù)施工時(shí)的實(shí)際裝藥量，經(jīng)計(jì)算，爆心距離碼頭30m時(shí)，爆破時(shí)產(chǎn)生的水中沖擊波對(duì)碼頭的峰值壓力為1.69MPa，已經(jīng)超出碼頭能夠承受的壓力1.6MPa，需采取有效的措施進(jìn)行防護(hù)。為此，在離碼頭前沿線30m范圍以內(nèi)進(jìn)行爆破施工時(shí)，采用氣泡帷幕方法來削弱水中沖擊波的影響作用。
在三條直徑為100mm的鋼管壁上鉆三排氣孔，每個(gè)氣孔的孔徑為4mm，間距為40mm，每排之間距離為20mm，三排孔呈梅花狀布設(shè)。鋼管的兩端連通后各留一個(gè)進(jìn)氣孔，用空壓機(jī)輸入高壓氣體，通過氣孔發(fā)射氣泡，在爆破區(qū)域與被保護(hù)物之間形成一道氣泡帷幕墻，將水中沖擊波與碼頭隔離開，緩沖和吸納沖擊波，降低沖擊波對(duì)被保護(hù)物的危害。在施工時(shí)，原設(shè)計(jì)鋼管吊點(diǎn)為5個(gè)，由于鋼管放人-13.Om的位置，很難水平，氣泡不能在整條鋼管上涌出。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，增加吊點(diǎn)，將鋼管按一定的坡度放置后才達(dá)到理想的效果。排氣孔的孔徑最初設(shè)計(jì)為2mm，放入水下2m左右時(shí)，效果還比較明顯，但沉入水下13m時(shí)，氣泡無法成一條線狀，而且經(jīng)常脹爆氣管，經(jīng)過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)的供氣量與排氣孔的排氣量相差甚遠(yuǎn)，最后將排氣孔孔徑擴(kuò)大為4mm。
3爆破效果
經(jīng)過將近一年的水下爆破炸礁施工，順利地完成了東渡港港區(qū)8～11號(hào)集裝箱泊位拓深開挖任務(wù)。達(dá)到了預(yù)期的爆破效果，保證了周圍近距離碼頭和其他水工設(shè)施的安全。
對(duì)碼頭位移和沉降觀測(cè)的數(shù)據(jù)顯示，爆破施工期間，碼頭沒有受到影響；對(duì)碼頭卸荷板、胸墻的外觀觀察顯示，未發(fā)現(xiàn)受爆破的影響產(chǎn)生裂痕、破裂現(xiàn)象。