大连港海底深水深孔炸礁技术研究.pdf

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第2 9 卷第1 期 2 0 1 2 年3 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 .2 9N o .1 M 盯.2 0 1 2 D O I 1 0 .3 9 6 3 /j .i s s n .1 0 0 1 - 4 8 7 X .2 0 1 2 .0 1 .0 2 6 大连港海底深水深孔炸礁技术研究 金沐,周瑞杰,缪晨辉 中铁港航局集团有限公司,广州5 1 0 6 6 0 摘要大连港海底深水炸礁工程存在着水深、流急、浪高、潮差大等恶劣情况,为此选择了8 0 0t 液压升降 炸礁船作业,采用了信息化数字测量定位技术、精准钻凿炮孔、严格防护起爆网路等措施,顺利完成了深水炸 礁工程,爆炸效果良好。介绍了该工程的爆破设计及关键施工技术。 关键词深水炸礁;精准定位;爆破参数;安全防护 中图分类号T V 5 4 2 .5 文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 2 0 1 0 0 9 8 0 3 D e e pH o l eR e e fB l a s t i n gi nD a l i a nP o r t J I NM u ,Z H O UR u i - j i e ,M I A OC h e n h u i C h i n aR a i l w a yP o r ta n dC h a n n e lE n g i n e e r i n gG r o u pC oL t d ,G u a n g z h o u51 0 6 6 0 ,C h i n a A b s t r a c t O w i n g t ot h et e r r i b l ec o n d i t i o no f d e e pw a t e r ,h u r r yf l o w ,b i gw a v ea n dt i d e ,t h e8 0 0 th y d r a u l i cl i f ts h i p W a sc h o s et ow o r ki nr e e fb l a s t i n ga tD a l i a np o r t .T h ed i g i t a lm e a s u r e m e n tl o c a t i o nt e c h n o l o g y ,p r e c i s i o nd r i l l i n gh o l e a n df i r i n gc i r c u i tw i t hs t r i c tp r o t e c t i o n sw e r eu s e dt Oa s s u r et h ed e e pw a t e rr e e fb l a s t i n gs u c c e s s f u l l ya n dg o tg o o dr e s u i t s .T h eb l a s t i n g Ⅳ3 h e m ea n dk e yc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yW a sa l s oi n t r o d u c e d . K e yw o r d s d e e pw a t e rr e e fb l a s t i n g ;p r e c i s i o nl o c a t i o n ;b l a s t i n gp a r a m e t e r ;s a f e t yp r o t e c t i o n 1 工程概况2 工程特点及难点 大连港海底深水炸礁工程由大连港3 0 万吨级 进口原油码头港池安全整治炸礁工程、大连新港 3 0 万吨级进口原油码头炸礁工程和大连新港海底 基坑开挖炸礁工程3 部分组成。礁石覆盖面积 2 3 .4 万m 2 ,炸礁工程量4 9 .3 万m 3 。 大连港炸礁工程设计底标高一2 8 .0m ,炸礁区 波浪、水流条件复杂。平均高潮位为3 .4 4m ,最大 浪高5 .1 8I n ,涨潮流速高达1 .4m /s ,落潮流速 1 .0m /s ,施工环境条件很差。 炸礁区海底高低不平,最大岩层厚度达1 0m , 岩石以板岩、石英岩和辉绿岩为主,岩石坚硬且多为 中风化和微风化岩石,钻孔爆破难度大。 收稿日期2 0 1 2 0 l 一0 5 作者简介金沐 1 9 6 9 一 ,男,从事爆破工程及安全技术研究, E m a i l j i m e h i n r i p .1 6 3 .t o m 。 水下炸礁工程是水上操作、水下作业,由于作业 对象处于水下,看不见,摸不着,全靠船上人员操作 机械、仪表进行控制,故其技术难度大引。 1 施工作业难 大连港水下爆破工程海底水深3 0 .0m 以上,在 作业过程中受水面风浪、潮差、紊流、泥沙运动影响, 不但旎工效率低下,而且船体定位、钻孔精度、装药 到位和起爆网路安全保护等作业情况无法用眼睛看 到,出现误差不能随时加以纠正,尤其冬季低温下作 业难度更大。 2 爆破技术难 海底炸礁的岩石介质处于水饱和状态,炸礁爆 破要克服岩石阻力、深水压力和水阻力的多重作用, 水压力和阻力如何影响以及影响大小,目前尚无成 熟理论指导且缺乏实践经验,因此,选择海底深水炸 万方数据 第2 9 卷第l 期金沐,周瑞杰,缪晨辉大连港海底深水深孔炸礁技术研究 礁的孔网参数和炸药单耗相当困难。 3 选择深水爆破器材条件苛刻,保证海底爆 破器材质量难 在深水中,由于水压和水的渗溶作用,炸药、雷 管的感度、爆速和猛度均会降低,有研究表明当水 深高达3 0 .0m 时,其感度、爆速和猛度将衰减3 0 % 左右,普通乳化炸药和普通雷管均会产生拒爆现象. 因此确保安全准爆难。目前我国尚未生产直接用于 深水炸药及雷管产品,故搞好炸药、雷管的选犁和搞 好炸药、雷管的抗压、防水保护工作成为海底炸礁的 重中之重。 4 起爆网路保护难 在深水炸礁施工中,起爆网路联接均在钻孔船 上进行,从联接到起爆前,对起爆网路保护至关重 要,它是起爆成败的关键。起爆网路保护分两部分, 第一部分是孔内导线或导爆管的保护,第二部分是 水中网路保护。水中网路受移船、水流、风浪影响保 护难度更大。 3 爆破设计 1 主要施工要点 1 多循环爆破方法 炸礁施工每钻完一个船位就爆破一次,每次爆 破称为一个爆破循环,本工程共布置5 0 0 多个船位, 总爆破循环多达5 7 0 次 包括部分区域控制爆破次 数多 。每次爆破又根据周围环境条件,采用毫秒 延时爆破,以减少爆破振动对周围建筑的危害。 2 分层分条挖装作业 挖泥和清礁采用抓斗式挖泥船施工,清挖施工 采用分条分层施工方法,分条平行于码头前沿线方 向,纵向、横向之间搭接l ~2m ,确保清挖质量。 2 爆破参数选择 根据大连港炸礁工程地形地质条件、开挖技术 要求、爆破器材条件等综合考虑选择并优化爆破参 数‘1 引 孔距口取a 2 .7 5m ,基槽开挖取a 2 .4m ; 排距b 根据本爆破区的岩石厚度和性质等,设 计排距b 2 .4m ,基槽开挖取b 2 .0m ; 孔径d 采用冲击回转钻进方法,球齿钎头外径 1 2 5m m ; 超钻深度A h 设计超钻深度A h 取2 .8 3 .2m ; 药柱直径D 本期施工使用的药柱为胶质炸药, 药柱直径D 1 0 0m m ; 布孔方式梅花型; 炸药单耗q 取炸药单耗q 1 .2 0k g /m 3 。 4 海底深水深孔炸礁的关键技术 1 炸礁船位布置与设计 海底炸礁作业是多循环移动作业,每船位进行 一次独立钻孔爆破。船位布置设计成为海底深水炸 礁工程非常重要的工作,它直接影响钻孔位置和整 体爆破效果,也是减少和降低浅点的主要措施之一, 必须根据海底地形、礁石大小和厚度,科学设计、合 理布置。 1 船位布置与设计原则 ①船位沿码头前沿线从里向外布置,炸礁船的 长边应平行于水流方向。 ②船位之间距离不宜过大,根据整体布孔图确 定相邻船位的炮孔间距一般不超过2 .0m 。 .③基坑炸礁区,必须扩大周围炸礁范围,以保基 坑挖礁后整体成型。 ④礁区边缘和孤块礁石布置船位时应确保船位 能全部覆盖礁石,防止遗漏。 2 船位布置方法 按照船位布置与设计原则,在设计给定的海底 礁石平面图上布设船位。 设计分2 步进行第1 步为试布,当试布能满足 要求时,进行第2 步正规设计,并绘制船位布置图并 标明船位具体坐标。大连港海底炸礁船位设计布置 5 2 0 个,其中大连港3 0 万吨级进口原油码头港池 安全整治工程设计布置1 6 0 个船位;大连新3 0 万吨 级进【J 原油码头设计布置2 6 0 个船位;基坑炸礁工 程设计布置1 0 0 个船位。每个船位覆盖施工面积 2 5 9m 2 。 2 信息化数字测量定位技术. 信息化测量定位技术是海底深水深孑L 炸礁施工 技术的核心技术,它直接关系到爆破孔网参数的准 确性、钻孔精度和爆破效果。信息化数字管理能使 整个炸礁工作达到准确、精细、实用的目的。 1 建立平面制网系统 建立平面控制网和高程控制网,将平面坐标和 高程坐标输入到本控制系统,每个船位最少标明四 个角点的坐标,对其位置和作业进行信息化数字管 理,达到实时显示、定位精确、易于操控。 ①平面坐标系炸礁船采用先进的G P S 定位系 统 H D 8 9 0 0 R T K 和H D 6 0 0 0 R T K ,精度指标2e m 2p p m 动态差分测量方法进行精确测量定位。 ②平面控制网 点 的检验根据业主和监理单 位提供的平面控制网 点 ,在现场用全站仪复核 后,建立专用的R T K 基站。 万方数据 1 0 0爆破 2 0 1 2 年3 月 . ③施工区平面控制网点的布设当提供的平面控 制网 点 不能满足施工区控制要求时,要增加平面控 制网 点 的布设,布网原则、标识及埋设需满足水运 工程测量规范 J T J 2 0 3 姗1 的精度要求。 2 建立高程控制网系统 根据提供的高程控制点资料,进行现场找点和 校核,并将高程资料输入定位软件中自动读出水位 高程。 3 精细钻孔技术 钻孑L 不仅决定爆破成败,而且影响爆破效果和 炸礁成本。海底深水精细钻孑L 技术的核心为钻孔 船和钻机的精确定位;钻孔过程中的三位监控;确保 钻孔质量。 1 钻孔船和钻机的精确定位 第l 步固定船位,按设计船位的四点坐标,通 过R T K 技术可实时三维现场定位,做到船位“准”。 第2 步固定船台,将船台升离海面固定支腿, 做到船台“稳”。 第3 步固定钻机,在船上按设计坐标移动钻机 定位,做到孑L 位“精” 。 2 钻孔过程中的三位监控 ①船位监控船位监控主要是平面坐标的控制, 保证钻孔过程船位的坐标不发生变化。 ②机位监控应经常对固定螺栓进行紧固,紧固 时间和次数视实际情况而定,一般3 0m i n 紧固一次。 ③孔位监控孑L 位监控不同于船位与机位,它 不能在信息化数字测量定位系统屏幕上直接观察, 一般通过听钻孔声音、看套管变化和排渣孔排渣情 况由钻机司机加以判断。 3 确保钻孑L 质量 ①提高钻机作业人员素质,使钻机操作手在钻 孔作业时做到时刻检查,正确计算,仔细观察,正确 判断,达到钻孔作业精细化,保证钻孔质量。 ②精细操作吹净泥沙,慢开孔,强吹渣,保孔深。 当钻具从套管通过水层后,首先要将套管内的 泥沙吹净。钻头接触岩面时,不能加压,防止偏帮溜 眼,只能靠钻具自重在岩面上打孔,打出眼窝后方可 适当加压钻孔,当钻具进入基岩5 0c m 后方可全风、 全压推进,同时应随时吹出岩渣以保钻孔正常进行。 钻到设计标高后,应来回吹渣洗孔,当达不到设计孔 深时,应继续补钻,确保按设计孔深。 4 水下爆破器材选择及起爆网路贴身防护 1 水下爆破器材选择 在选择用于水下爆破的炸药时,首先要考虑其 抗水压及抗渗溶的性能。大连港炸礁选用了高密度 胶质震源药柱,药柱长6 0c m ,直径1 0 0m m ,重量 5k g ,其具有较好的抗压防水性能,特别适用于深水 及岩石坚硬的水下爆破作业。 导爆管雷管选用高精度的防水抗压非电毫秒雷 管,导爆管为双层抗拉高强塑料管制成,抗拉力强, 能够抵抗一般水流的冲击。 2 水下起爆网路贴身防护 水下爆破起爆网路,多利用网路自身强度抗击 水流、水压、风浪对起爆网路的影响,会造成网路的 变形、拉长,降低起爆网路的准爆性和可靠性J 。 为了提高海底深水深孔复杂海况条件下的起爆网路 的准爆性和可靠性,就必须采用起爆网路贴身防护 方法,做到有水流就要防护,不管水流大小,利用防 护绳进行防护,由防护绳承受水流的冲击力和拉力, 网路不受力,确保网路安全、准爆。 5 爆破效果 大连港炸礁工程施工过程中,通过采取专项课题 研究的方法,在大连港炸礁工程实施过程中取得了预 期的效果,爆破效果良好。一方面爆破块度和松散度 均能满足清挖设备要求,提高了清渣施工效率,同时 也确保了清渣施工质量;另一方面由于控制了浅点的 产生,浅点率控制在3 %以内。由于这两方面的控 制,大大缩短了施工工期,降低了施工成本。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 杨光熙.水下工程爆破[ M ] .北京海洋出版社,1 9 9 2 . [ 2 ]张志毅,王中黔,主编.交通土建工程爆破工程师手册 [ M ] .北京北京人民交通出版.2 0 0 2 . [ 3 ] 汪旭光,主编.爆破手册[ M ] .北京冶金工业出版社, 2 0 1 0 . [ 4 ] 汪旭光,主编.爆破设计与施工[ M ] .北京冶金工业 出版社,2 0 1 1 . [ 5 ] 赵坤.册子岛航道A B 段水下炸礁及爆破安全监理 [ J ] .爆破,2 0 1 0 ,2 7 2 7 4 - 7 6 . [ 5 ] Z H A OK u n .U n d e r w a t e re x p l o s i o na n ds 出t ys u p e r v i s i o n i nA B - s e c t i o no fC e - z iI s l a n dw a t e r w a y [ J ] .B l a s t i n g 。 2 0 1 0 ,2 7 2 7 4 - 7 6 . i nC h i n e s e [ 6 ] 王田,周衍明,陈新,等.“南侠9 ”沉船水下解体爆 破控制技术[ J ] .爆破,2 0 1 1 ,2 8 2 9 9 - 1 0 1 . [ 6 ] W A N GT i a n ,Z H O UY a h I I l i I l g ,C H E NX i n ,e ta 1 .C o n t r o l t e c h n o l o g yo fu n d e r w a t e rb l a s t i n gd i s i n t e g r a t i o no f 。’S o u t h V a r i a n t9 ”w r e c k [ J ] .B l a s t i n g ,2 0 1 1 ,2 8 2 9 9 1 0 1 . i I l C h i n e s e 万方数据
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