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基床炸礁在中缅30万吨级原油码头工程中的应用

范文

张晓朋李建强

摘要：中缅30万吨级原油码头工程是中缅原油管道项目的重要组成部分，该码头工程基槽开挖采用基槽分层炸礁清除至设计岩层，其系缆墩1基槽距离已建工作船码头距离仅40.24m，这对水下爆破提出了严格的技术要求，成为该工程管理的重点、难点。本文就整个基床炸礁的控制措施进行了总结，对港口航道工程类似施工具有一定的借鉴意义。

关键词：基槽炸礁;起爆药量;试爆

中图分类号：U655? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）09-0099-02

1 工程概况

中缅30万吨级原油码头工程是中缅原油管道项目的重要组成部分，是中国绕过马六甲海峡的又一能源大通道。

本工程原油码头长度482m，前沿水深-25m，码头通过引桥与后方陆域连接。炸礁区有6个系泊码头基础，2个靠船墩基础和一个卸油平台，共计5个分区，将强风化岩石炸礁至设计中风化持力层，炸礁岩层厚度从0～17m厚度不等，炸礁工程量为121269m3。其中1#系缆墩距已建成的工作码头只有40.2m，成为炸礁过程控制的重点及难点。

2技术设计及勘测技术要求

为了减小三区（1、2#系缆墩基槽）炸礁时对已建工作船码头的影响，确保结构安全，重点采取了相应的技术措施。

2.1根据爆破震动安全距离计算得出一次同时起爆药量（kg）

爆炸地震波意味着爆炸的一部分能量在爆炸过程中被转换成地震波，并以爆炸的形式从震源传出。地震波传输过程中，会引起地表振动，振动强度随着与震源距离的增加而减弱。

根据国家技术标准《爆破安全规程》（GB 6722—2003）和交通部行业标准《水运工程爆破技术规范》（JST 204—2008）的规定，爆破地震的地震速度不得超过建筑物的地面安全振动速度。

爆破地震速度V应按下式计算：

式中 R：距爆破点距离（m）;Q：一次同时起爆药量（kg），如分段起爆则为最大段的药量。K、α为与爆破地震安全距离有关的系数、指数，与爆区的地质、地形条件和爆破方式有关。

根据《爆破安全规程》中爆区不同岩性的系数和衰减指数，本工程为基础软岩石故K=250、α=1.8。

主要类型建筑物地面安全振动速度按照规范要求：一般砖房、非抗震的大型砌块建筑安全振动速度为2～3（cm/s），重力式码头5～8（cm/s）。根据本工程特点护岸距离系缆墩1号的最近距离为53.22m，考虑爆破地震波对已建工作船码头北侧护岸的影响，取安全震动速度为3cm/s。

本工程附近已建工作船码头距离系缆墩1号仅40.24m的距离，控制爆破产生的地震波对工作船码头的影响尤为重要，所以距离爆破点距离取40.2m。

依据公式（1）、数据和距周围建筑物的距离，可计算得出一次同时起爆的最大允许药量为：41kg。

根据《工程爆破实用手册》中安全药量的修正说明，实际爆破施工一次布药总量：

QS=K×Q

K=K1×K2×K3×K4×K5×K6×K7=9.72

式中K1——炸药埋置深浅的系数K1=（Cp/Cs）1/2*（Q1/3/W），Cp、Cs为纵波、横波传播速度，按经验值取2;

K2——自由面系数，当自由面为N时， K2=0.25N2，K2=2.25;

K3——微差爆破系数，当 t≥t+ 时 K3=2/3，K3取0.6;

K4——爆破作用频率系数，根据工程特点按每年50次爆破K4取值0.9。

K5——方向系数，建筑物在爆区后方时K5=1，在侧向取K5=2，前方取K5=2，K5取1;

K6 —— 自然屏蔽系数，本工程爆源和建筑物之间没有断层、溶洞、堑沟、深谷，取K6=1;

K7 ——人工屏蔽系数，在爆源和建筑物之间挖沟、预裂，可使v值降到1/2～1/3，此时人工屏蔽系数K7=4～9，K7取4。

所以，一次同时起爆总药量为（40.24m距离）：

QS=K×Q=41.0×9.72=398.52kg

2.2预裂炮孔爆破参数设计

考慮系缆墩1基槽距离已建工作船码头距离仅40.24m，水下爆破必须控制一次同时起爆药量，结合实际工程情况，对系缆墩1基槽水下爆破采用预裂爆破的方式。

其爆破参数设计如下：

炮孔直径：Ф=100mm

炮孔孔距：a=1m

根据《水运工程爆破技术规范》装药线密度：Qx=0.127[σ]0.5a0.84（Ф/2）0.24《工程爆破实用手册》

σ——岩石极限抗压强度（MPa），根据表1取：σ=7.27MPa

表1 岩石试验统计表（油码头区）

因此：Qx=0.127[σ]0.5a0.84（Ф/2）0.247=0.153kg

装药量Q= Qx（H+ L）

H——孔深 m;

L——孔底加强长度 m。

2.3爆破网路设计

爆破主要起爆器材采用高强度、防水型非电毫秒差导爆管雷管及电雷管。起爆网路为非电导爆网路。这一起爆网络拥有抗扰性强、安全性好、起爆可靠、起爆数量不受限制、使用方便简单等特点。

（1）网路联结形式：原油码头工程水下炸礁采用非电毫秒差导爆雷管的孔内延时起爆网路。孔和孔并联连接，每个孔与两毫秒的引爆管并连，以确保爆破的可靠性。

（2）起爆控制：采用非电毫秒微差导爆雷管的孔内延时起爆网路。每孔装入两发毫秒差导爆管雷管，孔外接导爆管雷管联接各个孔雷管的导爆管，由船长指挥船舶移位，爆破员将导线拉至安全区域进行起爆。最终，采用高能起爆器引爆电雷管来引爆整个网路，以确保爆破的可靠性。

3工程实施

3.1试爆

根据本项目特点和施工要求，结合实际情况，拟通过试爆达到以下两个目的：

（1）根据试爆监测结果对水下炸礁专项方案中的钻爆参数（a、b、α、k）进行优化，用于指导下一步的大面积的爆破、炸礁施工，最后进行扫测、浅点处理、竣工验收。

（2）通过安装在距爆破位置40.24m远的水下爆破地震波的振动记录，来控制系缆墩1的基槽炸礁一次同时起爆药量。

3.2过程监测控制

（1）在已建工作船码头和护岸上设置9个沉降位移观测点，对每次爆破前后进行沉降位移观测，并进行比较，若出现沉降位移较大的情况，及时分析问题，调整钻爆参数。

（2）在爆破施工的过程中，每次爆破前均在工作船码头距离爆破位置最近的边角位置布设顺岸和垂直顺岸方向的两个监测点，对每次爆破产生的最大地震波波速进行记录并设置警报系统，当地震波速超过构筑物的允许安全振动速度时马上报警，听到警报后立即停止爆破作业。

通过安装的便携式爆破振动记录仪，记录爆破产生的地震波，机械振动和各种冲击信号，分析、输出、显示打印和数据存储。

爆破振动记录仪通过系统处理可以提供波形参数及波形图。

测点设置：在钻孔布药完毕后起爆前，将爆破振动记录仪的测点布置在工作船码头东北角的顺岸方向和垂直顺岸方向各布置5个测点，护岸上也在垂直布置五个测点，在试爆过程中依次进行爆破地震波的监测。

3.3气泡帷幕有效利用

由于水冲击波通过水介质传播，而水被视为不可压缩的连续介质，因此对波的吸收和衰减非常有限。因此，在工作船码头与爆区之间布设气泡帷幕以达消能的目的。其原理是从许多小孔中喷出的高压气体在水中形成一排不断上升的、密集的帘状气泡，当水击波通过气泡帷幕墙时使冲击波波峰的动能转化为受压缩气泡的内能，在冲击波波峰通过后转换到气泡中，在气泡的膨胀过程中释放出来，气泡释放过程地震波被衰减从而起到保护工作船码头和护岸结构的作用。

4结论

本工程施工中严格采取了一次同時起爆药量、预裂炮孔爆破参数设计、爆破网路设计并通过试爆试验对参数进行校正。在爆破的施工过程中严格按照过程监测控制、振波监测对工作船码头和临近护岸的沉降位移和地震波进行监控，根据监测结果随时对钻爆参数进行调整，并使用气泡帷幕技术对工作船码头实施了有效的保护措施，保证了已建工作船码头和护岸的结构安全。

参考文献：

[1] GB.6722-2003，爆破安全规程[S].

[2] JTS 204-2008，水运工程爆破技术规范[S].

[3] JTS 205-1-2008，水运工程施工安全防护技术规范[S].

[4]刘殿中.工程爆破实用手册（第2版）[M].北京：冶金工业出版社， 2010.

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