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黄埔炸礁工程

2013-12-13 19:09:49 责任编辑:朱亮亮

葡京国际赌场 www.sangkatech.com 完成时间:19681972

工程地点:黄埔港大濠洲航道

完成单位:广东省水利电力厅、广州航道局、广东省航道局、黄埔港航道处、铁道部科学研究院、新丰江水库钻探大队

项目主持人及参加人员:马乃耀、冯叔瑜、林志祥、王中黔、吕  毅、杨杰昌、史雅语、顾毅成

撰稿人:王中黔

 

1   前言

广东黄埔港是我国华南地区最大的外贸港口。航道自垃圾尾起至黄埔港码头东角,全长11555km,是海、河连接,水陆联运的枢纽。但是,在20世纪70年代前,由于这条航道上,有大濠洲、莲花山、内伶仃三处浅水地段,严重地限制航道的通过能力,影响了港口吞吐量和发展前景。特别是大濠洲航道上的“大石”——“二石”水域里,分布有,纵横面积达28000m2的礁石,成了航道的咽喉地带。据19531968年的不完全统计,黄埔航道曾发生海损事故135宗,每年平均9宗,在经济上造成重大损失。

1968年,根据《黄埔航道整治工程规划》,由广东省水利电力厅负责该项工程,由广州航道局等单位组织了专业水下爆破炸礁队,并与铁道部科学研究院合作,进行航道整治。19681972年,总计炸除长约2km的“大石”——“二石”水域中的礁石496m3,清挖礁石33m3,航道拓深至10m、拓宽80m。实际总费用62248万元,为国家节省工程费用1000万元,初步发挥了整治工程的效益。创造了一套水下深孔爆破水上作业全新的设计、施工工艺,并被誉为“黄埔水下爆破法”。

黄埔港水下爆破炸礁的主要经验,归纳起来有以下几个方面:

(1)在施工工艺上,建立了一套比较完整、合理的水上作业施工方法。

(2)在爆破技术上,应用了陆上定向爆破的原理,在水下开挖定向槽形成有利的临空面,并为爆破后的石渣提供了存放场地,既保证了航道的畅通,又便于清挖。

(3)在工程实践中,积累了大量的科学数据,分析研究了水下爆炸冲击波、振动效应和水工构筑物在爆炸荷载作用下的动态响应。

 

2   施工方法和施工工艺

黄埔港河床基岩为红砂岩,表层覆盖有0115m的泥沙。水域的潮汐水位差最大为40m,最大流速为11ms,最大浪高达03m

施工方法和施工工艺的主要特点如下:

(1)除爆破作业外,其他所有施工作业均可在不封港断航的条件下进行。

(2)彻底排除了水下作业。钻孔、装药、连接新葡萄京娱乐场路和起爆作业都在钻船上进行。

(3)采用了活动的自动调节的双套管,在动水流的情况下能顺利、正确地钻凿炮孔。

(4)解决了炸药密封防水和耐压的问题,因而能广泛采用2号岩石炸药和电雷管。

(5)采用了一套严密合理的作业规章制度,四年多来从未发生过任何爆破伤亡事故。

21钻孔爆破工作船

1(略)是黄埔炸礁工程施工中采用的两条钻孔爆破工作船,它们是利用载重220t的驳船改装而成。船长31.0m、宽106m、吃水05m。布置有五台XJ-100(XU-300)钻机,间距固定为25m。钻船上设有125kw发电机组、照明系统和起爆电站。

钻船航行时,靠拖轮助航。进入施工场地后,采用“乌龟锚”固定船位。钻孔移位或因躲避爆破在近距离移动和复位时,则靠船上锚机进行。钻船定位采用六分仪,定位误差最大不超过20cm

22钻孔

为避免潮汐、动水流和淤泥流砂对钻孔装药作业的影响,创造了活动的可自动调节的双套管定位钻孔法,如图2所示。双套管分内外两部分,外套管直径12.7mm,内套管为108mm,它们的长度根据当地的水深和水位变化的大小而定。

当钻船进入施工场地锚定以后,外套管靠自重下沉到水底钻孔位置的覆盖层上,并用船舷固定盘和下甲板的固定环将其套住。把内套管插人外套管中并固定在上甲板的固定圈处。然后,钻具靠自动调节的双套管的导向,准确地通过覆盖层钻进岩石中。随着潮汐的涨落,固定在船上的内套管可在外套管中伸缩自动适应水位的变化,使钻孔作业避免潮汐、流态、波浪以及流沙淤孔等的影响。

23装药

采用2号岩石炸药作主装药。长1.0m的炸药筒内装6kg 2号岩石炸药。长05m的炸药筒内装35kg硝化甘油炸药和三个并联的电雷管,用作起爆筒。

采用直接装药方法,每钻完一个孔取出钻具后,随即把存放在爆破作业船上的炸药筒和起爆筒沿着双套管装入孔中。然后,把双套管分别提升到框架上,当导线露出水面时,可在辅助工作平台上将导线取出,并按一定的顺序和位置捆扎到锚定在爆破工作船旁的接线杆上。

24连接新葡萄京娱乐场路和起爆

钻孔、装药工序全部完成以后,在爆破工作船上利用浮在水面上的接线杆有序地连接新葡萄京娱乐场路,钻船撤退到爆破安全地点,封锁上下游航道,发出爆破信号,进行爆破(见图3)(略)。

 

3   水下爆破的技术设计

在航道咽喉地带进行水下爆破时,如何控制爆破后岩块的均匀性和堆积范围,以便挖泥船清挖碎渣及防止航道堵塞至关重要。因此,根据工程的具体情况,采用三种爆破技术,分别取得了相应效果。

31水下定向抛掷爆破

定向爆破技术在我国陆上爆破的应用中,已经有了不少成功的工程实例。但是,把定向爆破原理具体应用到水下爆破的工程实践中,黄埔水下爆破还是第一次。

“大石”——“二石”地处航道咽喉,水深只有66m,若用常规的水下钻孔爆破法施工,爆后岩体被炸松膨胀,使航道变浅,影响船舶航行。

在“大石”——“二石”工程实践中,首先在航道爆破区的边沿选择河床较深和比较开阔的有利地形,采用水下双侧抛掷爆破开挖一条适当宽度和深度的沟槽,作为航道区域内单侧定向爆破抛掷堆积岩块的聚渣坑,开创了有利的临空面。双侧抛掷药包的布置,主要根据地形条件、岩块抛掷距离及炸药能量分布原理等来确定。单侧定向抛掷爆破药包的最小抵抗线与梯段高度之比应在06左右。但是由于水层的影响j药量通常要比陆上定向爆破增加40﹪左右。

32水下大面积钻孔爆破

“大石”——“二石”水下爆破的孔网布置为:钻孔间距25m,排距2025m,超钻O515m。炮孔直径为96mm,长度46m,单位耗药量为04065kgm3。一次爆破就能达到要求的设计标高,不留岩埂,也无需进行二次破碎即可用挖泥船清渣。但在水深较大时,应适当增加药量。在一般情况下,每天进行一次爆破,每次起爆5060孔,装药1t左右,最多时,一次起爆100200个孔,装药总量达到24t

33压缩爆破

个别地段泥沙覆盖仅为0102m厚或需要开挖的深度不到1m时,采用压缩爆破(水下裸露药包)法,也能取得良好的爆破效果。

 

4   安全防护技术

为避免水下爆破时冲击波和地震波对周围水中生物、船舶以及附近的水工建筑物和结构物产生不利的影响,使用了冲击波、动应变和振动速度三种测量系统,进行了相应的监测,所得的成果作为水下爆破炸礁时确定爆破规模的依据。

这里重点介绍,在靠近船厂坞门前进行水下钻孔爆破时,为确保坞门安全采用的低压气泡帷幕防护技术及其效果。

41气炮帷幕防护技术

气泡帷幕的设计原则是,应当尽可能地提高单位时间内气泡在水中的密度。为达到这一目的,采取了以下几种措施:

(1)提高压缩空气的压力和流量;

(2)适当增加发射孔的数量和减小孔的直径;

(3)改善气泡发射装置结构,使其能延长气泡在水中停留的时间,形成较厚的帷幕以及气泡群运动能猛烈地搅动水流。

42低压气泡帷幕发射系统的布设

低压气泡帷幕敷设在坞门前沿的水底。发射系统共分成两组,每组由两根发射管组成一矩形框架。每条发射管上钻有许多不同角度的小孔,使流量为60m3min、具有2×1054×105Pa的压缩空气通过4200个气孔发射到水中,形成涡流式的气泡群。其详细结构如表1所示,图4(略)为气泡发射后坞门前的水面现象。

43低压气泡帷幕的防护效果

在坞门前沿对低压气泡帷幕的效果进行了32次生产性试验。坞门处水深78m,气泡帷幕发射管沉在坞门前2m处的水底,沿坞门全长敷设。水下爆破的最近距离384m、最远为232m,炸药量最小4kg、最大为164kg

实测表明,采用低压气泡帷幕防护措施后,在爆炸荷载作用下坞门结构的振动和应力应变响应大幅度降低,只有在未采取这一措施前的110210

综上所述,气泡帷幕防护技术,在水下爆破作业中是一项有前景的新技术。因此,无论是在内河航道疏浚、沿海港口码头工程还是军事上都可以用来保护水面船舶、水下潜艇、水下施工作业、沿岸水工建筑物和构筑物等在水下爆破时的安全。

摘自《中国典型爆破工程与技术》