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深水急流条件下的水下炸礁实例

2014-02-13 18:56:24 责任编辑:朱亮亮

葡京国际赌场 www.sangkatech.com 完成时间:19831984

工程地点:长江三峡云阳县城下游1km

完成单位:长江重庆航道工程局、重庆大学

项目主持人及参加人员:彭光瑞、史光华、辜昭映、吴炳海

撰稿人:刘书伦

 

1   概述

鸡扒子滑坡位于长江三峡云阳老县城下游10km,是宝塔老滑坡的复活,其主要原因是:19827月,该地区连降暴雨,46小时降雨331mm。在暴雨作用下,老滑体的后缘产生崩塌,崩塌的17m3土石,堵塞了主排水沟,导致大量地表水沿后缘裂缝注入滑体,引起大规模滑坡,滑坡体的面积0.774km3。滑体的后缘宽300m,前缘紧临长江,沿长江岸线长700m,滑体纵长1400m,总体积1500m3,其中有230m3土石推人长江,直抵对岸。推人长江的土石中,以碎裂岩体为主,泥土很少,在洪水位以下堆积有180m3。该长江河段,在天然状态下河道顺直,洪水河宽450m,枯水河宽120130m,流速15ms,枯水时航道水深3040m。滑坡体推人长江后,将大部分河床过水面积堵塞,其中枯水位过水面积堵塞80%~85%,中水位以下堵塞58%,洪水位以下堵塞24%,在河道中形成三道宽潜坝,厚度达2030m。由于过水面积大部分被堵塞,因此产生急流泡漩,成为特大急流险滩,随水位下降,流速比降急剧增大,当时预测当水位降到中枯水位时,流速可能达到810ms,长江面临断航险情。

 

2   水下炸礁

21水下裸露爆破

211施工条件

滑坡体推人江中,河道中形成三道宽潜坝,施工区域流速45ms、个别地方为6ms,河床底质为大块碎裂岩体。因此,首先采用裸露爆破方法,炸除挑流突嘴,拓宽应急航道。

212定位船、投药包船

在上述急流条件下,船舶无法航行,首先要解决炸药包投放和定位的问题。研究发现,长江上游使用的抓斗挖泥船,船舶稳定性好,有大功率绞锚缆机械,可用来作为定位船。从安全考虑,租用一艘30t木船作为投药船。

213药包投放方法

在定位船上配置两条主钢丝缆绳,分别固定在两岸岩石上,用船首锚机,将定位船自一侧移到江中,泊于爆炸区上游200m。投药木船随定位船一起移到江中,将投药船的主

缆绳系于定位船的船尾锚机上,通过锚机松放主缆绳,将投药船逐渐下移到爆炸位置。对准导标调整船位后,将药包抛人水中,药包主绳保持松弛状态,药包在水流作用下贴在岩石上,然后指挥定位船,将木船绞回到定位船近旁,当确认药包没有半漂浮或漂浮后指挥起爆。

214药包重量和间距

裸露爆破的单药包重量,主要根据以下几个因素确定:

(1)被炸岩体性质和需要一次破碎厚度。

(2)药包顶部水深。

(3)周围环境。

(4)水流条件,本工程爆炸岩石为碎裂岩体,块度很大,一般达几十立方米,药包顶部水深大于5m,流速45ms,水流紊乱,在这种条件下,单药包重量宜采用2025kg。考虑到河床不平坦,采用串联群药包,药包间距1012m,排距20m,一炮4个药包连接,总重100kg左右。

215  药包坠石重量

在急流中,坠石重量十分重要,经过试验,不同种类的炸药包采用的坠石药包重量比如下:乳化炸药包为4,硝铵炸药包为540%硝化甘油炸药包为3

216爆破材料

由于在急流中投放药包十分困难,所以采用的乳化炸药、硝化甘油炸药和硝铵炸药及优质铜电雷管,都需经过深水(20m)浸泡试验。主绳采用22mm2白棕绳,主导线采用224mm2铜质单芯线。

217起爆方法

大部分采用干电池起爆。干电池起爆器放在定位船上,由专人看守,由投药船指挥起爆。

218遥控起爆

为了避免急流把药包主缆冲断,造成瞎炮,曾研制成功超声遥控起爆器。但经试用一段时间后,发现设置在水中药包上游附近的水听器容易被炸毁,成本较高,此外在水流紊乱水域,由于超声波衰减和畸变,因此使用上受到一些限制,仅部分采用,没有全面推广。

水下裸露爆破历时3个多月,炸除礁石约26m3,改善了水流流态,拓宽了航道,配合绞滩,可保持航道畅通。

22水下钻孔爆破

221施工条件

钻孔爆破和裸露爆破的施工条件略有不同,钻孔爆破是从岸边往江中推进,而裸露爆破是自江中往岸边推进。钻孔爆破适用于水深38m、流速305ms的水域,河床均为大块碎裂岩石。

222钻孔工作船

根据该滩的具体情况,设计建造了一艘300t级的钻孔工作船,船体稳性较好,中间设置钻孔工作平台,平台上安装有钻机走行的轨道。船首和船尾安装大功率锚缆绞机,船体的装药作业区域采取绝缘措施,以满足丧船上装药的要求。

223钻机

在深水急流中钻孔,一般钻机不能使用。与河北宣化风动机械厂合作,在原潜孔钻机的基础上,研制出新型CQ-150潜孔钻机,并将4台钻机安装在钻孔工作船上,实践表明,这种钻机具有抗急流能力。

224钻孔直径和超钻深度

因考虑急流钻孔中需用双套管,所以钻孔直径取10011Omm。为了尽量减少二次钻爆和清点工作量,钻孔超深适当加大,取△h=1618m

225  钻孔布置

钻孔的孔距和排距与最小抵抗线长度、清渣挖泥船抓斗斗容等有关,通过实践和调整,实际采用的孔距和排距如表1所示。

226装药量计算

由于该滩地形条件、水流条件复杂,难以精确计算各孔炸药量,因此采用体积法计算,即按单孔负担的破碎体积乘以单位耗药量计算。若采用乳化炸药,每立方米用药量取16716kg,后排装药量增加15%。

227钻孔工艺

(1)先将钻孔船定好位,并将四边缆绳绞紧固定,然后调整钻机位置到准确的设计钻孔位置。

(2)先用ф150mm套管接上钻机,将套管下到河底并进行开孔,然后把套管固定在船上。

(3)下ф130ram的护孔管,将护孔管接上冲击器进行钻进,把130mm护孔管嵌入岩石中。

(4)用ф100mm冲击器接上钻杆进行钻孔。

(5)钻孔完后用风冲洗,然后装药。

(6)全船的钻孔完成后,在船上完成装药和导线连接。

(7)用船上的锚机,绞缆上移200m即可起爆。

 

3   爆破地震和水冲波监测

31爆破地震观测

委托长江科学院和西南水科所进行爆破地震强度观测,在滑体上沿长江和垂直长江方向分别布置几条测线。由于滑体的地形、地质条件变化较大,规律性不强,实测表明,不同方向布置的测线,其爆破振动衰减规律不同;距爆源同等距离的不同测线点,振动速度相差较大。选择附近需要保护的磷肥厂进行重点监测,其结果如下:

(1)磷肥厂硫酸塔塔基,距爆源水平距离356m,高差60m,钻孔装药总量882kg,瞬发雷管一次起爆,实测地面振勃速度为068cms

(2)磷肥厂下游厂房,距爆繇水平距离460m,高差60m,钻孔装药总量1200kg,一次起爆测点地面振动速度为045cms

经过与以往实测资料的对比分析,确定磷肥厂主要建筑物地面振速不超过08cms。按照已测试成果确定,钻孔爆破一次最大药量不超过1200kg,裸露爆破最大药量不超过400kg

32水中冲击波测量

长江航道一处与长江科学院联合测试组,对水下钻孔爆破和水下裸露爆破的水冲波进行了测量,以后又对裸露爆破进行了对比测量,部分成果如下:

(1)一次起爆药量200kg(裸露)。距爆源16m处的峰值压力,三次平均为13.0MPa

(2)一次起爆药量200kg(裸露)。距爆源55m处的峰值压力,三次平均为069MPa

 

4   技术创新

本工程的技术难点是:在深水急流条件下如何把裸露炸药包放置在需炸的位置,如何用钻机进行钻孔,如何对爆破块石进行挖取,需要研制一套新的工作船、新的设备和采用新的施工方法。通过工程实践,在这方面有以下技术创新:

(1)在流速5ms、水深410m条件下,进行水下裸露爆破和水下钻孔爆破,并完成11m3水下炸礁任务,具有突破性进展。

(2)在航道工程中,首次成功研制并采用了水下超声波起爆技术。

(3)研制建造能在深水急流中挖取爆破块石的挖泥船,该船在急流中稳性好,并便于拖带。该船具有独特的4m3重型抓斗,其功效远高于同类的4m38m3抓斗。2003年该船曾在长江三峡枢纽围堰清渣中发挥了重要作用。

摘自《中国典型爆破工程与技术》