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“曙星1”沉船水下爆破解体工程

2016-11-17 09:11:14 责任编辑:崔玮娜

葡京国际赌场 www.sangkatech.com 刘少帅  李介明  程荣明  李连送  刘少锋

(上海消防技术工程有限公司,上海,200080)

摘要:结合以往施工经验对沉船进行水下爆破解体,是目前处理水下沉船、清障疏航的常用方法。通过沉船爆破打捞实例,介绍了具有切割效应的条形药包和具有撕裂作用的集中药包在沉船爆破解体中的布设方法、药量计算、网路设计、铺设以及新型火工品的应用,对同类工程有一定借鉴价值。

关键词:沉船;水下爆破;打捞

1沉船概况

1.1沉没时间、原因、位置

2013年1月12日傍晚,宁波曙星海运有限公司所属的“曙星1”轮,满载约15794t钢材在长江口1号锚区(北纬31°15.9′,东经122°30.1′,长江口鸡骨礁东北约8.5海里处水域)锚泊时,不慎被“永星7”轮碰撞,致使“曙星1”轮破损进水沉没。

1.2沉船主尺度

沉船为艉机型杂货船,共有四个货舱,船长149.48m,船宽21.00m,型深11.20m。

1.3沉船状况

根据海图和探摸资料,沉舶所处位置水深21m,发现沉船为正沉,平陷于泥中,下陷深度6.5~7.0m,两舷甲板至泥面约4m。沉船四周水深21m左右,甲板处水深约17m。

1.4沉船海况

沉船位于长江口水域,该海域海面宽阔,风浪大,水较深、流速快,最快流速可达4节,流向为顺时针方向旋转的回转流。可供潜水员水下作业的慢流时间少,水下能见度为零。时值寒冬腊月季节,强冷空气和寒潮频频南下,该海区经常刮7级以上强风,浪高2~3m,对施工作业带来较大影响。一旦有大风,施工船舶就需避风,可供潜水员水下作业的慢流时间少,有效工作较少,安全隐患多,风险大。沉船位于长江口A警戒区水域北侧,该水域是长江口通航的重要命脉,南北向航行船舶众多,沉船严重影响水域正常的航行安全。

2清航打捞方案综述

沉船位于航道附近,严重影响航行船舶的安全.由于沉船破损,扭曲厉害,决定采用解体清航打捞方法。在爆破解体前首先采用电吸盘吸捞方式将船内的货物打捞出水;为了减少该区域爆破后油污染,我们采用从国外进口的专用抽油设备进行水下抽油,将沉船内剩油尽量抽空,然后对沉船进行水下爆破解体,最后用专用大抓斗清除船体和货物残骸;验收时应达到泥面上无碍航物,恢复原海图水深的要求。

3爆破方案设计

3.1总体爆破方案设计

根据沉船海域的条件,爆破方案为采用接触式爆破切割、爆破撕裂和爆破挤压相关作业的原理,在沉船上合理布设炸药,对沉船进行爆破解体并使解体后的残骸定向运动,使沉船钢板相对集中,符合抓捞要求,防止残骸飞散。爆破前在沉船四周沿泥线设置一圈钢丝绳,在机舱处开一个边长为2m的正方形洞。

3.2条形药包的药量计算、加工与布设

水下爆破作业要求炸药的防水性能好。根据以往的工程实践,主体炸药选用江苏溧阳矿山化工材料厂生产的EL系列袋装乳化炸药,该厂生产的乳化炸药爆轰感度高,爆炸性能好,爆炸后有毒气体产生量少,抗水性能强,使用安全。山东银光科技有限公司生产的起爆具(黑索金起爆药柱500g/块)作为起爆药,选用西安庆华生产的毫秒电雷管作起爆元件。药量根据摆放位置的不同用多种颜色加以区分(见表1),计算按经验公式:

Q=KS

 1116144251.jpg

式中Q——条形药包药量,kg;

 K——单位断面积耗药量,对钢材K为0.025~0.04kg/cm2

  S——切割处断面积,cm2

(1)火工品保管:本工程火工品自上海打捞局浮筒基地码头装船,炸药分别装入2个集装箱中,每个集装箱约14t,其余的用编织袋吊至甲板。电雷管本身有木制储存箱,上船后放置在专门的小储物箱里。自上船后每天安排专人值班看守,未出现隐患。

(2)炸药加工:本工程炸药首次采用袋装,方便了搬运和储存。同时由于增加了药包长度也增强了药条的牢固性,在整个吊装过程未出现破裂。药条绑扎用12号钢丝绳,采用铁丝和铅丝穿插。彩条布采用上海出产的加重型(4×35)和浙江出产的加重型(3×50),虽价格相同,但实际操作中上海产彩条布质量明显高于浙江产彩条布。药条外绑扎绳子采用4号旗蜡绳。本工程按安放位置的不同,总共加工药条41根,详细规格附后。

(3)雷管加工:上船后在会议室进行雷管电阻测试,采用绝缘材料吸污棉铺在办公桌上。雷管电阻在1.6~2.5Ω之间。根据工程需要选取电阻为1.8~2.1Ω之间的雷管100发,在本工程中使用,另选取10发雷管做防水试验。选材结束后对雷管管体和端口进行防水处理。

(4)起爆块加工:将2发雷管并联后放置在起爆具内,利用电线打结将起爆具固定,避免雷管脚线受力。按照安装位置和区域加工并编号、分组。

(5)炸药安装:安装顺序为机舱一后泥线一舱内横向一垂直瓜药一船艏,利用4个潮水约16个小时总共安放4l条药。

(6)起爆块安放:起爆块安放在大力号进行,大力号骑在沉船上自机舱向船艏后退式安装。总共安装起爆块46个,其中300m线12个,其余150m线共34个。

(7)网路连接:网路连接采用并串并的形式,起爆网路总电阻计算如下。

1)150m起爆支线电阻3.2Ω共34根、300m起爆支线6.4Ω共12根、主线9Ω。

2)两发雷管并联后电阻为0.9Ω。

3)总网路分两组并联,每组150m线17根、300m线6根,每组电阻为(3.2+0.9)×17+(6.4+0.9)×6=113.5Ω。两组并联后电阻约为71Ω。

网路连接完毕后经导通测试,实际电阻与计算电阻相差不到2Ω。

(8)爆破:15时小艇入水,16时30分放线到位。17时大力号撤离至安全区域,17时10分爆破成功。

4爆破安全判据 

4.1水中爆破冲击波效应的评估

目前,国内外在进行水下工程爆破时,对于冲击波通常仍习惯于采用库尔公式计算冲击波压力峰值,并以此来判断船舶水下工程爆破对附近航行船舶的破坏和对人体、鱼类的伤害程度。

海上爆破作业一般都在茫茫大海中实施,同陆地上爆破作业相比较不存在飞石和噪声危害,主要考虑因素是爆破产生的水中冲击波对施工船舶及航行船舶的影响,水中爆破冲击波效应按水中裸露药包爆炸所激起的水中冲击波效应进行考虑(见表2)。根据库尔公式进行计算(式中Q为TNT当量值)。

 1116144252.jpg

式中Pm——水中冲击波最大峰值压强,kg/cm2

    R——离爆破中心的距离,m;

    Q——最大一段齐爆药量,kg。

 1116144254.jpg

一般认为,船舶的距离应保证船舶受冲击波压力小于50kg/cm2。根据我们的实践,为了保证船上设备的安全,保证船上机器的正常运转,建议工程船舶承受的冲击波压力限值Pm在20kg/cm2。以下,航运船舶限值在10kg/cm2以下。航行船舶水中冲击波安全距离为1500m。

4.2地震波效应

按经验公式计算:v=94(Q1/3/R)0.84

式中v——振动速度,cm/s;

 R——爆心距离,m;

 Q——一次爆破药量,kg。

通过计算,与起爆点距离不同处的地震波见表3:

 1116144253.jpg

根据《爆破安全规程》规定,建筑物的地面质点安全振动速度为:土窑洞、毛石房屋v=1.Ocm/s;一般砖房,非抗震大型砌块建筑物v=2~3cm/s;钢筋混凝土框架房屋v=5cm/s。

爆破点四周5000m内无重要建筑和构筑物,因此不会伤及建构物。

5起爆安全措施

依据《爆破安全规程》综合考虑工程地点的海况及环境,决定将起爆操纵点安放在小艇上进行。

6爆破总结

(1)炸药:本次使用炸药为90型每包长50cm的炸药,炸药规格的改变大大提高了本工程药条牢固性,在整个吊装过程中未发现以前的不均匀、断裂现象。

(2)雷管:本次使用的电雷管本身具有防静电、杂感电流功能,大大提高了工程安全。  另外本次使用的雷管锁口处用橡胶代替了原来的塑料,大大提高了雷管本身的防水性能。在经72h浸泡后均能完全起爆,在实验过程中发现本次使用的雷管起爆后管体全爆,未发现以前出现的中间炸开等现象。

(3)起爆具:本次使用的起爆具在放雷管的孔内做了一个橡胶塞,雷管插入后橡胶塞正好卡住管体,若想取出只能继续往下填从下口取出。此装置的应用保证了雷管不会从起爆具脱出。

(4)本次爆破工程由于前期准备充分,总共11天就结束了爆破施工。其中影响工期的主要就是药条加工时间,本工程共32t炸药,共绑扎40h。安放炸药前后16h,安放起爆具至起爆共11h。

(5)2013年3月8日下午17时10分,随着一声“起爆”令下,地处长江口锚地北侧的海面上,顿时爆发出一声沉闷的巨响,一股60m左右高的水柱,伴随浓浓的青烟和飞溅的浪花从海底冲天而起。至此,沉没在水下51天、对长江口安全通航构成重大威胁的“曙星1”轮沉船终于安全实施爆破作业,在经过了检测、抽油、捞货等作业后,为清除埋伏在长江口的“地雷”,确保航道的安全、畅通完成了关键的作业。

参考文献

[1]刘殿中,杨仕春.工程爆破实用手册[M].北京:冶金工业出版社,2003.

[2]刘少帅,缪玉田,贡书生.“海峰”轮沉船水下爆破解体打捞[C]//中国爆破新技术Ⅱ,北京:冶金工业出版社,2008.

摘自《中国爆破新进展》