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廈門港海天碼頭近距離水下炸礁

2010-07-13 14:33:21 責任編輯:朱亮亮

 

完成時間:20027月~20036

工程地點:廈門港東渡港區811號集裝箱碼頭

完成單位:廣東宏大廣航工程有限公司

項目主持人及參加人員:陳郁華、孫吉祥、汪萬煌

撰稿人:陳郁華、汪萬煌

 

1工程概況

廈門港位于福建省東南沿海金門灣內,九龍江人海處,北距上海56l海里、南距香港287海里、廣州389海里。廈門港東渡港區811號集裝箱泊位原設計為3t級碼頭,碼頭建成后,使用單位發現3t碼頭已經不能滿足航運發展的需要,計劃將其擴大為5t碼頭和不滿載10t碼頭。為了節省開支,設計將泊位及港池由原-10.5m-12.2m-13.3m增深至-13.3m-13.8m,其中有部分區域底質為巖石,需要進行爆破處理。該項目進行設計、評審時,與會專家特別強調要確保碼頭安全,對由于爆破產生的地震波和水中沖擊波采取相應的防護措施,防止碼頭拋石基床和倒濾層受到破壞,影響碼頭施工質量。需水下炸礁的81l號泊位位于東渡港區岸線中段,北接東渡港12號泊位、南鄰東渡港17號泊位。施工區在已建碼頭的?白位和港池內,爆破區距離碼頭最近處僅有5.4m,炸礁施工時,可移動的保護對象無條件移走后,還留有集裝箱橋吊,對碼頭有一定的荷載作用。需保護已建碼頭和碼頭設施的安全,施工難度大。

 

2施工方法

本工程爆破施工采用水下鉆孔爆破方法,對碼頭的安全,主要考慮地震波和水中沖擊波對碼頭的影響。為了減小爆破地震波對碼頭的影響,采用減振孔、改變裝藥結構和不耦合裝藥結構等多項措施;為了減小水中沖擊波對碼頭的影響,采用氣泡帷幕進行防護。

2.1減振孔

本工程施工時,如果按照以往的施工工藝進行施工,勢必存在兩個問題:要保證巖石破碎所需的炸藥單耗將會影響碼頭安全;為了確保碼頭安全而減少起爆藥量,將會出現巖石破碎度不夠或根本無法炸碎巖石。因此必須采取減振措施,才能保證起爆藥量。

碼頭主體工程的驗收資料顯示,需爆破處理的區域均為花崗巖地質,已經按照當時的基槽設計高程進行過爆破施工。碼頭拋石基床有明基床和暗基床兩種,基床肩寬305Om,基床拋石厚度1.O2.Om左右。如果按照以往經驗,采用預裂孔施工方法來降低地震波已經很難施工,而且效果較差(曾經爆破處理過該區域,巖石地質結構已經受到破壞,碼頭基床的拋石結構直接關系碼頭的整體穩定性)。結合現場實際情況,我們采用減振孔減振的施工方法。

主爆破施工前,在爆破開挖邊線(離碼頭前沿線4.5m)處鉆減振孔,前后兩排,間距不超過30cm。孔網參數根據鉆孔設備和其他條件,取減振炮孔直徑D=1lOmm,取孔距口=O.4m,取超深值h0=2Om(大于主炮孔超深值)

在施工中,由于施工設備為船舶,當地潮差高達6m,受潮流等因素的影響,鉆孔位置與設計有一定的出入,但也起到一定的減振作用。廈門市地震局現場對振動速度的檢測報告顯示:在距離碼頭前沿線lOm位置、單孔單段最大裝藥量為3kg時,測得振動速度為606cms,按照檢測點與爆破區的距離、巖石的地質情況計算出實測振動速度比理論值降低,基本達到減振孔削減地震波25%的設計要求。

2.2主炮孔

在炮孔設計時,考慮到碼頭為重力式碼頭,爆破振動速度允許值為58cms,實際選擇振動允許速度為6cms。為了確保碼頭的安全和巖石的爆破效果,在碼頭附近區域,將炮孔密度加大,降低單孔裝藥量。施工中期,因碎巖施工進展緩慢,為了加快施工進度,根據現場實際施工情況,我們將距離碼頭前沿線510m的范圍納入爆破施工范圍。

主炮孔孔網參數:炮孔直徑D=100llOmm;距碼頭前沿線79m的施工區域,取孔距a=2.3m、排距b=1.1m、超深h0=1.2m5.47m的區域,孔距a=1.15m、排距b=1.1m、超深值h0=1.2m10m以外的區域,孔距a=2.3m、超深值h0=1.01.8m、排距b=1.21.8m,向外依次增大,取炸藥單耗q=15kgm3,孔口填塞長度L>0.5m

在爆破初期,我們按照以往的經驗(超深1.5m)施工時,發現施工區域的超深部分破碎效果比較良好,但上層有部分大塊,不利于清挖。經過現場分析,主要是由于距離碼頭較近,裝藥量受到控制,炸藥全部集中在孔底(超深部分)的緣故。此后,一方面將超深縮小為1.Om,避免炸藥全部集中在超深部分;另一方面改變裝藥結構,在鉆孔內進行間隔裝藥,一個1.5m左右的孔裝入三個不同段別的炸藥和雷管,彼此之間用砂筒間隔。改進之后,巖石破碎效果得到很大提高,滿足巖石塊度粒徑小于500cm的要求。

2.3起爆網路

采用毫秒延時起爆技術,最大限度地降低爆破振動對碼頭的危害。

距離碼頭前沿線510m的位置,孔內裝藥用非電導爆雷管起爆,網路用電雷管起爆。孔內用高段別毫秒延時,孔與孔之間用低段別毫秒再延時。合理的毫秒延時和可靠的起爆網路,既保證了碼頭的安全,也提高了爆破破碎效果。

距離碼頭前沿線10m以外的炮孔采用電爆網路,雷管為防水的毫秒延時電雷管,每個起爆體內裝兩發并聯的電雷管,整個起爆網路采用并串并聯的方式連接。一次起爆的炮孔數,根據允許起爆最大藥量和起爆器的起爆能力確定。

2.4氣泡帷幕

根據施工時的實際裝藥量,經計算,爆心距離碼頭30m時,爆破時產生的水中沖擊波對碼頭的峰值壓力為1.69MPa,已經超出碼頭能夠承受的壓力1.6MPa,需采取有效的措施進行防護。為此,在離碼頭前沿線30m范圍以內進行爆破施工時,采用氣泡帷幕方法來削弱水中沖擊波的影響作用。

在三條直徑為100mm的鋼管壁上鉆三排氣孔,每個氣孔的孔徑為4mm,間距為40mm,每排之間距離為20mm,三排孔呈梅花狀布設。鋼管的兩端連通后各留一個進氣孔,用空壓機輸入高壓氣體,通過氣孔發射氣泡,在爆破區域與被保護物之間形成一道氣泡帷幕墻,將水中沖擊波與碼頭隔離開,緩沖和吸納沖擊波,降低沖擊波對被保護物的危害。在施工時,原設計鋼管吊點為5個,由于鋼管放人-13.Om的位置,很難水平,氣泡不能在整條鋼管上涌出。經過反復調試,增加吊點,將鋼管按一定的坡度放置后才達到理想的效果。排氣孔的孔徑最初設計為2mm,放入水下2m左右時,效果還比較明顯,但沉入水下13m時,氣泡無法成一條線狀,而且經常脹爆氣管,經過計算,發現空壓機的供氣量與排氣孔的排氣量相差甚遠,最后將排氣孔孔徑擴大為4mm

3爆破效果

經過將近一年的水下爆破炸礁施工,順利地完成了東渡港港區811號集裝箱泊位拓深開挖任務。達到了預期的爆破效果,保證了周圍近距離碼頭和其他水工設施的安全。

對碼頭位移和沉降觀測的數據顯示,爆破施工期間,碼頭沒有受到影響;對碼頭卸荷板、胸墻的外觀觀察顯示,未發現受爆破的影響產生裂痕、破裂現象。


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