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厦门港海天码头近距离水下炸礁

2010-07-13 14:33:21 责任编辑:朱亮亮

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完成时间:20027月~20036

工程地点:厦门港东渡港区811号集装箱码头

完成单位:广东宏大广航工程有限公司

项目主持人及参加人员:陈郁华、孙吉祥、汪万煌

撰稿人:陈郁华、汪万煌

 

1工程概况

厦门港位于福建省东南沿海金门湾内,九龙江人海处,北距上海56l海里、南距香港287海里、广州389海里。厦门港东渡港区811号集装箱泊位原设计为3t级码头,码头建成后,使用单位发现3t码头已经不能满足航运发展的需要,计划将其扩大为5t码头和不满载10t码头。为了节省开支,设计将泊位及港池由原-10.5m-12.2m-13.3m增深至-13.3m-13.8m,其中有部分区域底质为岩石,需要进行爆破处理。该项目进行设计、评审时,与会专家特别强调要确保码头安全,对由于爆破产生的地震波和水中冲击波采取相应的防护措施,防止码头抛石基床和倒滤层受到破坏,影响码头施工质量。需水下炸礁的81l号泊位位于东渡港区岸线中段,北接东渡港12号泊位、南邻东渡港17号泊位。施工区在已建码头的?白位和港池内,爆破区距离码头最近处仅有5.4m,炸礁施工时,可移动的保护对象无条件移走后,还留有集装箱桥吊,对码头有一定的荷载作用。需保护已建码头和码头设施的安全,施工难度大。

 

2施工方法

本工程爆破施工采用水下钻孔爆破方法,对码头的安全,主要考虑地震波和水中冲击波对码头的影响。为了减小爆破地震波对码头的影响,采用减振孔、改变装药结构和不耦合装药结构等多项措施;为了减小水中冲击波对码头的影响,采用气泡帷幕进行防护。

2.1减振孔

本工程施工时,如果按照以往的施工工艺进行施工,势必存在两个问题:要保证岩石破碎所需的炸药单耗将会影响码头安全;为了确保码头安全而减少起爆药量,将会出现岩石破碎度不够或根本无法炸碎岩石。因此必须采取减振措施,才能保证起爆药量。

码头主体工程的验收资料显示,需爆破处理的区域均为花岗岩地质,已经按照当时的基槽设计高程进行过爆破施工。码头抛石基床有明基床和暗基床两种,基床肩宽305Om,基床抛石厚度1.O2.Om左右。如果按照以往经验,采用预裂孔施工方法来降低地震波已经很难施工,而且效果较差(曾经爆破处理过该区域,岩石地质结构已经受到破坏,码头基床的抛石结构直接关系码头的整体稳定性)。结合现场实际情况,我们采用减振孔减振的施工方法。

主爆破施工前,在爆破开挖边线(离码头前沿线4.5m)处钻减振孔,前后两排,间距不超过30cm。孔网参数根据钻孔设备和其他条件,取减振炮孔直径D=1lOmm,取孔距口=O.4m,取超深值h0=2Om(大于主炮孔超深值)

在施工中,由于施工设备为船舶,当地潮差高达6m,受潮流等因素的影响,钻孔位置与设计有一定的出入,但也起到一定的减振作用。厦门市地震局现场对振动速度的检测报告显示:在距离码头前沿线lOm位置、单孔单段最大装药量为3kg时,测得振动速度为606cms,按照检测点与爆破区的距离、岩石的地质情况计算出实测振动速度比理论值降低,基本达到减振孔削减地震波25%的设计要求。

2.2主炮孔

在炮孔设计时,考虑到码头为重力式码头,爆破振动速度允许值为58cms,实际选择振动允许速度为6cms。为了确保码头的安全和岩石的爆破效果,在码头附近区域,将炮孔密度加大,降低单孔装药量。施工中期,因碎岩施工进展缓慢,为了加快施工进度,根据现场实际施工情况,我们将距离码头前沿线510m的范围纳入爆破施工范围。

主炮孔孔网参数:炮孔直径D=100llOmm;距码头前沿线79m的施工区域,取孔距a=2.3m、排距b=1.1m、超深h0=1.2m5.47m的区域,孔距a=1.15m、排距b=1.1m、超深值h0=1.2m10m以外的区域,孔距a=2.3m、超深值h0=1.01.8m、排距b=1.21.8m,向外依次增大,取炸药单耗q=15kgm3,孔口填塞长度L>0.5m

在爆破初期,我们按照以往的经验(超深1.5m)施工时,发现施工区域的超深部分破碎效果比较良好,但上层有部分大块,不利于清挖。经过现场分析,主要是由于距离码头较近,装药量受到控制,炸药全部集中在孔底(超深部分)的缘故。此后,一方面将超深缩小为1.Om,避免炸药全部集中在超深部分;另一方面改变装药结构,在钻孔内进行间隔装药,一个1.5m左右的孔装入三个不同段别的炸药和雷管,彼此之间用砂筒间隔。改进之后,岩石破碎效果得到很大提高,满足岩石块度粒径小于500cm的要求。

2.3起爆网路

采用毫秒延时起爆技术,最大限度地降低爆破振动对码头的危害。

距离码头前沿线510m的位置,孔内装药用非电导爆雷管起爆,网路用电雷管起爆。孔内用高段别毫秒延时,孔与孔之间用低段别毫秒再延时。合理的毫秒延时和可靠的起爆网路,既保证了码头的安全,也提高了爆破破碎效果。

距离码头前沿线10m以外的炮孔采用电爆网路,雷管为防水的毫秒延时电雷管,每个起爆体内装两发并联的电雷管,整个起爆网路采用并串并联的方式连接。一次起爆的炮孔数,根据允许起爆最大药量和起爆器的起爆能力确定。

2.4气泡帷幕

根据施工时的实际装药量,经计算,爆心距离码头30m时,爆破时产生的水中冲击波对码头的峰值压力为1.69MPa,已经超出码头能够承受的压力1.6MPa,需采取有效的措施进行防护。为此,在离码头前沿线30m范围以内进行爆破施工时,采用气泡帷幕方法来削弱水中冲击波的影响作用。

在三条直径为100mm的钢管壁上钻三排气孔,每个气孔的孔径为4mm,间距为40mm,每排之间距离为20mm,三排孔呈梅花状布设。钢管的两端连通后各留一个进气孔,用空压机输入高压气体,通过气孔发射气泡,在爆破区域与被保护物之间形成一道气泡帷幕墙,将水中冲击波与码头隔离开,缓冲和吸纳冲击波,降低冲击波对被保护物的危害。在施工时,原设计钢管吊点为5个,由于钢管放人-13.Om的位置,很难水平,气泡不能在整条钢管上涌出。经过反复调试,增加吊点,将钢管按一定的坡度放置后才达到理想的效果。排气孔的孔径最初设计为2mm,放入水下2m左右时,效果还比较明显,但沉入水下13m时,气泡无法成一条线状,而且经常胀爆气管,经过计算,发现空压机的供气量与排气孔的排气量相差甚远,最后将排气孔孔径扩大为4mm

3爆破效果

经过将近一年的水下爆破炸礁施工,顺利地完成了东渡港港区811号集装箱泊位拓深开挖任务。达到了预期的爆破效果,保证了周围近距离码头和其他水工设施的安全。

对码头位移和沉降观测的数据显示,爆破施工期间,码头没有受到影响;对码头卸荷板、胸墙的外观观察显示,未发现受爆破的影响产生裂痕、破裂现象。