册子岛航道AB段水下炸礁及爆破安全监理.pdf

第2 7 卷第2 期 2 0 1 0 年6 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 7N o ．2 J u n ．2 0 1 0 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 0 ．0 2 ．0 2 0 册子岛航道A B 段水下炸礁及爆破安全监理 赵坤 宁波大学力学与材料科学研究中心，宁波3 1 5 2 1 1 摘要册子岛航道A B 段内有2 处浅区，深度小于航道的设计水深2 5 ．0m 以深要求，需在中石化册子岛 原油码头开港前疏浚完毕。因该区域平均水深大于2 5m ，平均流速迭1 ．4m ／s ，本工程采用配备有4 台钻机 的钻孔船进行水下钻孔炸礁施工，对深水区钻孔爆破的技术设计、爆破参数的选择、具体施工方法的应用、爆 破安全防护措施以及爆破安全监理的依据、监理内容和监理控制方法等进行了探讨，为此类深水区钻孔法爆 破炸礁施工及爆破安全监理积累了一定的经验。 关键词水下炸礁；爆破设计；安全监理 中图分类号T I Y 2 3 5 ．4 6文献标识码A文章编号1 0 0 1 - 4 8 7 X 2 0 1 0 0 2 0 0 7 4 0 3 U n d e r w a t e rE x p l o s i o na n dS a f e t yS u p e r v i s i o ni n A B - S e c t i o no fC e - z iI s l a n dW a t e r w a y z H A 0K u n R e s e a r c hC e n t e ro fM e c h a n i c s M a t e r i a lS c i e n c e ，N i n g b oU n i v e r s i t y ，N i n g b o315 2 11 ，C h i n a A b s t r a c t T h e r ea r et w os h a l l O Wa r e a si nA B - s e c t i o no fC e - z ii s l a n dw a t e r w a y 。w h i c hd e p t hi sl e s st h a nt h eW a - t e r w a y ’sd e s i g nd e p t ho f2 5 ．0m ，t h e ym u s tb es w e e p tb e f o r et h eo p e r a t i o no fs i n o p e cc r u d eo i lw h a r f ．O w i n gt ot h e a v e r a g ew a t e rd e p t hm o r et h a n2 5 ．0ma n dt h ea v e r a g ef l o wr a t em o r et h a n1 ．4m ／si nt h i sr e g i o n ，t h ed r i l l i n gv e s s e l e q l l i p p e dw i t hf o u rr i g si su s e dt od r i l la n db l a s tt h er e c t oT h eb l a s t ∞h e m e ，c o n s t r u c t i o nm e t h o d s ，s a f e t yp r o t e c t i o n a n dm o n o t o i n go fd e e pw a t e rd r i l l i n ga n db l a s t i n ga 陀d i s c u s s e d ．8 0 m ee x p e r l n e e si nd e e pw a t e ra r e ah a v eb e e n8 c c u ． m u l a t e df o rs i m i l a rc o n s t r u c t i o n ． K e yw o r d s u n d e r w a t e re x p l o s i o n ；b l a s td e s i g n ；s a f e t ys u p e r v i s i o n 1工程概况 中国石化集团在甬．沪一宁进口原油管道配套工 程建设中，为确保3 0 万t 级满载原油船只进出册子 岛航道的通航安全，避免触礁事故发生，在专业单位 采用多波束测深仪对该航道进行扫测时，发现在该 航道A B 段内有2 处浅区 礁盘 ，浅区水深小于航 道的设计水深2 5 ．0i n 以深 当地理论最低潮面 的 要求。由于无浅区的地质勘查资料，对浅区地质情 收稿日期2 0 0 9 1 2 2 9 作者简介赵坤 1 9 7 0 一 ，男，高级工程师、硕士，从事爆炸理论及 应用研究工作，E m a i l z h a o k u n n b u ．e d u ．C l l o 况尚不清楚，故对其采用何种方法浚深尚难定夺。 但由于整个项目时间紧迫，必须尽快对该段航道进 行浚深施工。根据航道的地形走势、水文情况，并走 访当地有关部门和居民，初步判断该航道内的2 处 浅区为礁石的可能性极大，为此设计要求按炸、清礁 作业进行处理，并对爆破施工进行安全监理。 该工程1 。礁盘 纵向立面如图l 所示 中心距 离航道轴线为3 2 3m ，最小水深为2 3 ．9m ，2 5 ．0m 等深线面积18 8 1 ．1m 2 ；2 。礁盘 纵向立面如图2 所 示 中心距离航道轴线为2 7 5m ，最小水深为1 9 ．7 m ，2 5 ．0m 等深线面积42 2 9 ．9m 2 。礁盘周围环境 如图3 所示。 万方数据 第2 7 卷第2 期赵坤册子岛航道A B 段水下炸礁及爆破安全监理 7 5 图1l ’礁盘纵向立面示意图 图22 ‘礁盘纵向立面示意图 图3 礁盘周围环境示意图 2 爆破方案的选择 2 ．1 施工难点 本次爆破工程存在以下难点 1 需爆破礁盘处水深礁盘最小水深为1 9 ．7 r t l ，周围水深均大于3 0m ，且礁盘比较分散； 2 礁盘处水流条件特别复杂本区潮流为不正 规半日潮混合浅海潮流，潮流大、流速大 平均流速 达1 ．4m ／s 、多涡流； 3 安全要求标准高爆破施工区处于西候门水 道、菰茨门水道交汇处，是南北向航行船舶常用要 道，船流密度较大；距离2 。礁盘南侧1 7 5m 处有6 根 重要海底电缆 1 1 0k V 通过，水下爆破作业必须保 证电缆安全，做到万无一失。 2 ．2 爆破方案选择 水下炸礁爆破主要有水下裸露爆破和水下钻孔 爆破2 种方法。本工程由于距离爆区1 7 5m 处有海 底电缆通过，为确保安全，决定水下钻孔爆破技术进 行施工。 3 爆破技术设计 3 ．1 爆破施工顺序 由于l ’礁盘面积较小，且距离海底电缆相对远 些，决定先对1 ’礁盘进行钻爆施工，以摸清礁石性 质、积累钻爆经验、优选爆破参数，为2 。礁盘爆破施 工奠定基础。 为安全起见，从远离海底电缆方向一侧，将1 。 礁盘分成2 个施工区，将2 。礁盘分成4 个施工区。 水下钻孑L 爆破施工工序炸礁船定位水下 钻孔装药起爆网路联接炸礁船撤 离起爆爆后检查清礁船进场清礁 扫测。 3 ．2 钻孔及装药形式 采用自行改装并配有2 4 台高风压潜孔钻、吨 位为8 0 0t 的钻爆船钻孔。钻爆作业由下向上，由外 向内，由深而浅分段、分区进行，布孔方式采取梅花 形。钻孔时采用G P S 定位系统和全站仪相结合对 每个炮孔进行定位，选取直径击1 3 0m m 的钻头进 行垂直钻孔，并用内径咖1 2 71 1 1 1 1 1 的套管跟进，穿过 覆盖层到基岩后提出钻头，换上西1 1 5I n l n 的钻头 再钻至设计深度。停钻并冲洗炮孔后提出冲击器。 立即安放外径西1 1 0m i l lP V C 管至炮孔口以下1 ．5 2 ．0n l 处并拔出套管，P V C 管口应高出水面5 0 一 1 0 0c m 并用塞子塞紧管口，以防泥沙等涌人炮孔。 炸药选用具有抗水性能咖1 0 0 咖的2 4 岩石乳 化炸药，采取连续装药结构进行装药。 3 ．3 爆破参数的选取 3 ．3 ．1 炸药单耗q 值的确定【1 训 q 1 ．1 O ．O l 风 0 ．0 2 h l 0 ．0 3 h 2 式中，风是水深，m ；h 。是覆盖层厚度，m ；h 是爆破高 度，n l 。 考虑礁盘上有5 0e n , l 厚覆盖层，台阶最大高度 取 2 5 ．0 一1 9 ．7 m 5 ．3n l ，水深t ／o 1 9 ．7m ，则 q 1 ．1 0 ．0 l 风 0 ．0 2 h 1 0 ．0 3 h 2 1 ．1 O ．0 1 1 9 ．3 0 ．0 2 0 ．5 0 ．0 3 5 ．3 1 ．4 6 2k g ／m 3 实际取g 1 ．5l , g ／m ’。 3 ．3 ．2 炮孔间距a 和排距b 的确定 装药间距。和排距b 应根据破碎程度和岩石性 质确定，通常可按下式计算∞剖 口 b 0 ．8 2 ．O 形 式中，形是最小抵抗线，m 。括号内的系数按破碎要 万方数据 7 6爆破 2 0 1 0 年6 月 求选定要求块度小时取较小值，反之取较大值。本 工程，最小抵抗线形取2 ．5m ，炮孔间距口取2 ．5 m ，排距b 取2 ．5m 。 3 ．3 ．3 超钻深度△￡的确定 A L 0 ．8 1 ．2 形 本工程，考虑到炮孑L 内可能落淤和清渣的困难， 超钻深度△L 一律取3 ．01 0 ／1 。 3 ．3 ．4 钻孔深度L 的确定 L L o △￡ 式中，厶是设计开挖深度，m 。 3 ．3 ．5 单孔装药量Q 的确定 Q q a b L 式中，Q 是单孑L 装药量，k g ；q 、口、b 、L 与前同。 3 ．4 起爆方式 本工程采用非电导爆管毫秒微差复式起爆系 统。为确保网路安全，决定在每个炮孑L 内装3 发同 段别非电导爆管毫秒延期雷管，延期期间为2 5 5 0 m s ，采用簇、并联接方式。 4 爆破安全措施 4 ．1 爆破振动 根据周围环境，距爆破点最近的海底电缆距离为 1 7 5m 。根据文献[ 5 ] ，电力设施的的抗振烈度不低于 7 度 对应振速为1 0c m ／s 。这里，电缆的抗振能力 取[ 明 5 ．0c m ／s ，爆破地震速度计算公式M J M K 誓 4 c m ／s 式中，R 是距爆破点距离，此处取1 7 5m ；Q 是单响药 量，k g ；K 、a 是由地形、地质条件决定的系数和指数。 根据文献[ 7 ] ，当0 ．0 3 83 ≤p ≤0 ．1 3 84 时 水平振速计算公式取V l0 3 7 ‘ 鲁 垂直振速计算公式 25 2 7 翻2 6 5 据此计算，对于距海底电缆较近的2 。礁盘爆 破，单发起爆药量可控制在46 6 0k g 以内。实际上， 本工程最大单响药量控制在5 0 0k g 以内，故爆破振 动不会对海底电缆产生危害。 4 ．2 个别飞石 水下钻孔爆破个别飞石距离R ，公式H 】 n 1 ／4 R f 观0 0 斌n H 可 m n Z 式中，Q 是单孑L 装药量，此处取8 0k g ；n 是系数，一 般取1 ．O 一1 ．3 ，此处取1 ．0 ；风是水深，此处取1 9 ．7 m ；得R f - 3 3 ．8m 。故爆破飞石不会对海底电缆产 生危害。 4 ．3 水中爆破冲击波 水中空气冲击波超压值△P 可采用葛洲坝水下 钻孔爆破经验计算公式哺】 ，3 r a1 ．4 5 A P 3 1 f 巡l 1 0 5 ．P a 、R ， 式中，Q 是单次起爆药量，k g ，此处取5 0 0k g ；R 是距爆 破点的距离，m ，此处取1 7 5m ；得△P 0 ．0 3 5M P a 。 故水中爆破冲击波不会对海底电缆产生危害。 5 爆破安全监理 5 ．1 水下爆破安全监理依据 本工程由于紧邻某重要海底电缆，经公安、电 力、海事等有关部门认定该工程必须进行爆破安全 监理。为此，我们以爆破安全规程 G B 6 7 2 2 2 0 0 3 、民用爆炸物品安全管理条例、水运工程 爆破技术规范 Ⅲ2 8 6 叫O 、水利水电工程爆 破技术规范 D L ／T 5 1 3 5 ．2 0 0 1 ，以及本工程爆 破方案的公共安全评估意见等为依据进行爆破安全 监理。 5 ．2 水下爆破安全监理内容 根据爆破安全规程 G B 6 7 2 2 - 2 0 0 3 有关 爆破安全监理要求，我们从以下几个方面对该水下 爆破工程实施了安全监理M j 。 监督施工企业按设计施工；审验从事爆破作业 人员的资格，制止无证人员从事爆破作业；发现不适 合继续从事爆破作业的，督促施工单位收回其安全 作业证；检查施工单位申报爆破作业的程序，对不符 合批准程序的爆破工程，有权停止其爆破作业，并向 业主和有关部门报告；监督施工单位不得使用过期、 变质或在未经批准在工程中应用的爆破器材；监督 检查爆破器材的使用、领取和清退制度；监督、检查 施工单位执行爆破安全规程的情况，发现违章指挥 和违章作业，有权停止其爆破作业，并向业主和有关 部门报告。 5 ．3 水下爆破安全监理的控制方法 5 ．3 ．1 事前控制 1 组织学习和熟悉施工设计图纸、爆破设计方 案及公安主管部门的批复，掌握质量控制和安全控 制的技术依据归’； 2 组织编写监理规划，根据审批后的监理规划 和施工组织设计，编制各分项工程爆破安全监理实 施细则； 下转第8 0 页 万方数据 8 0爆破2 0 1 0 年6 月 上接第7 6 页 3 审查施工单位提交的爆破施工设计、质量安 全保证体系，并督促其实施； 4 审查施工单位的资质、爆破作业人员的资质 证书，严格执行持证上岗制度； 5 审查施工单位安全生产和文明施工的规章 制度与责任制度； 6 检查、检验爆破器材、施工设备的规格和质 量； 7 检查施工单位的“三检” 自检、交检和专检 制度是否健全； 8 督促施工单位进行爆破试验，并确定爆破参 数和施工工艺。 5 ．3 ．2 事中控制 1 监督施工单位按审批后的爆破设计方案和 变更方案进行施工，对各施工工艺过程进行质量控 制。包括对爆破方式、起爆方法、一次起爆的最大药 量及总装药量、爆破振动、爆破飞石、爆破冲击波和 爆破噪音及灰尘等的控制； 2 进行工序交接及隐蔽工程的检查、验收和签 证，包括放样、布孔、钻孔、药包制作、装药、填塞、连 线、覆盖、警戒、起爆、爆后检查及盲炮处理等； 3 监督施工单位的技术人员必须对各道工序 进行技术把关； 4 对爆破危害进行必要的监测、控制； 5 建立监理日志，做好现场记录，填写施工监 理日报。 5 ．3 ．3 事后控制 1 进行爆破效果检查、分析和评价； 2 主持、参与协商爆破工程设计变更； 3 组织爆破施工安全验收； 4 进行技术成果的统计、分析、总结，整理工程 技术文件资料，并编目建档； 5 提交爆破安全监理工作总结报告。 6 爆破效果 1 本疏浚工程共进行了6 次水下爆破施工，每 次爆破完毕即组织清礁作业，清礁完成后施工单位 采用硬式扫测进行自检，合格后开始下一次爆破作 业。炸、清礁作业结束后经专业单位采用多波束测 深仪对该爆破区域进行扫测，符合设计要求。 2 整个疏浚爆破作业因安全控制得当，没有对 海底电缆等设施造成影响。 参考文献 [ 1 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 9 ． [ 2 ] 中国力学学会工程爆破专业委员会．爆破工程[ M ] ． 北京冶金工业出版社，1 9 9 2 ． [ 3 ] 袁成诚．水下爆破施工总结[ J ] ．水运工程，2 0 0 2 ，3 4 4 9 7 6 - 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