摘要：刚果（金）因加附属引水渠项目通过对原投标阶段水下钻爆开挖设计方案进行优化研究，优化后的设计方案中水下钻爆及开挖量大幅减少，从而降低了水下开挖强度，节约了工期，同时产生了明显的经济效益。本文通过实际案例简要介绍刚果（金）因加附属引水渠项目水下钻爆开挖设计方案优化的研究及实施过程，并总结经验，为类似项目提供借鉴。
关键词：水下钻爆开挖；方案优化；缩短工期；经济效益
一、项目简介
刚果（金）因加附属引水渠全长约1.2km，由渠身、进水口和出水口3部分组成，其中渠身石方爆破开挖总量约100万m3，属于原设计干地施工范围；进水口和出水口石方爆破开挖总量约18万m3，属于原设计水下施工范围。
该项目的施工特点为：水下石方钻爆开挖规模大，水下爆破开挖量约18万m3；工期短，水下钻爆开挖有效工期仅8个月，水下钻爆开挖施工受汛期刚果河水位影响，水下钻爆开挖必须避开汛期施工，从而降低工作难度，节约工期。
二、原设计方案研究
该项目进水口、出水口水下钻爆开挖原设计方案为上下游围堰全断面回填石渣，形成钻爆平台，在平台上钻孔及开挖作业。具体部位为上下游围堰内坡脚20m范围、上下游围堰及围堰外侧宽度约60-80m均为水下开挖区域，须在渠道内干开挖完成、渠道内注水后进行水下施工。加上围堰及钻爆平台回填石渣方量约7万m3，水下爆破开挖总方量18万m3，合计水下开挖总方量约25万m3，钻孔设计总量约53万m。
该项目进水口、出水口水下钻爆开挖工程量大，项目部现有2台长臂反铲和4台CM351钻机、5台地质钻若按照原设计方案水下钻爆和开挖施工设备不能满足施工强度要求；水下爆破分区多，爆破次数多，施工难度大，施工质量无法保证。
按照此方案进行设备配置及实际工效，为满足进度履约，长臂反铲须配置6台套，CM351钻机须配置20台套，成本也将大幅增加。
三、技术方案优化研究
项目部按照现有资源配置及技术条件可行性方面进行论证后，总体设计优化思路为对将进水口、出水口上下游围堰内坡脚20m范围、占压部位（分为3b、3c区）、外侧钻爆平台（3a区）分区分条带施工。
上下游水下开挖钻爆区域均为条形，上游水下钻爆开挖区域平均宽度约80m，长度约150m；下游水下钻爆开挖区域平均宽度约60m，长约180m。
上述分区的原则为：尽可能减少水下钻爆开挖的次数，降低在两次爆破连接区域可能出现岩坎的风险；因为钻爆平台填筑厚度较大，为确保水下钻孔方向一致且便于现场组织施工，分区后钻爆平台只能有一个坡面；水下钻孔排数不应太多，从而确保爆破质量。根据此原则及区域特点，进出水口上下游围堰水下爆破区域垂直于渠道轴线各分为两个小区域，共计四次水下爆破。
分区后，围堰内坡脚20m范围和3b区域优化为干地施工，围堰进行瘦身，上下游仅留下3a和3c区域进行水下钻爆开挖，大大降低了水下开挖难度，大幅节约成本，具体主要分以下几个阶段进行设计方案优化：
第一阶段：
在围堰内坡脚进行预裂爆破，将围堰内坡脚20m范围与围堰占压区隔离。对于围堰内坡脚20m，采用单孔单响控制爆破技术，每次爆破主爆孔数量控制在20-30个之间，爆破孔间排距3m*3.5m，单孔装药量控制在50kg之内，总爆破方量为6.2万m3。此部分优化为干地施工。
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第二阶段：
在围堰外侧钻爆平台（3a）回填石渣，采用水下钻孔爆破，水下钻孔前由测量人员根据爆破设计对孔位、孔深、钻孔方向进行确认标记，用罗盘辅助确定及复核，并做作业标识牌；改装CM351钻机钻孔、钢套管跟进、钻孔达到设计高程后，在钢套管中安装带承插口的PVC管，然后拔出钢套管，PVC管口用编织袋封口，并在PVC管上标示孔位编号，并做好钻孔记录。3a区钻孔全部形成后按照爆破设计进行联网爆破，爆破后根据铺渣情况进行石渣回填，石渣回填至水面以上1m左右，采用两台长臂反铲从中间向两侧进行开挖。水下爆破孔孔底间排距2*2m，孔口间排距2*1m，钻孔深度保证超深2m，以去确保爆破质量，水下总爆破方量3.6万m3。
第三阶段：
围堰占压区（3b区）内侧爆破同样采用单孔单响控制爆破的方法进行干地施工，在靠近围堰最后一个条带一个侧增加一排缓冲孔，主爆孔间排距3m*3.5m，缓冲孔间距2m。总爆破孔数控制在30个以内（包含缓冲孔），主爆孔单孔装药量控制在40kg，缓冲孔装药量为主爆孔的50%。总爆破方量3.8万m3。
第四阶段：
围堰占压区（3c区）为最后一个水下钻爆开挖条带，采用与第二阶段同样的施工方法，水下总爆破方量4.4万m3。
经过上述四个阶段，进水口、出水口上下游围堰内坡脚20m范围及围堰占压部分3b区由原方案水下钻爆开挖优化为干地钻爆开挖，优化工程量共计10万m3，围堰外侧3a区域和围堰占压部分3c区域水下钻爆开挖总方量8万m3。通过技术方案优化，水下钻爆方量减少40%以上，水下爆破分区次数减少至4次，降低了施工强度及难度，项目部现有设备可以满足施工强度要求，可保证按合同工期履约。
四、设计方案优化技术经济对比
对水下钻爆开挖设计方案进行优化后，产生了明显的技术和经济效益，具体为：
1、技术方面：水下开挖方案技术优化，有以下几方面的优点：（1）将部分区段水下钻爆挖运优化为水上干地施工，极大的提高了工程进度，节约工期3个月以上（干地施工仅需15-20天时间，若作为水下施工，施工工期将达到4个月）；（2）水下钻爆及开挖方量降低后，现场现有水下钻爆设备和开挖设计能够满足施工强度要求，无需再增加设备投入，尤其水下开挖设备为臂长25m的反铲，需从国内定制，采购制作运输周期达6个月以上，不具备重新从国内采购的条件；（3）降低了施工成本，水上爆破炸药用量仅为水下爆破的1/3（单耗为0.5kg/m3，水下爆破单耗约1.5kg/m3），在非电雷管、导爆索方面水上爆破同样较水下爆破降低不少。
2.经济方面：水下开挖技术优化方案可从节约施工成本体现出来。经过项目专业造价人员分析结果显示，经过设计方案优化后，水下钻爆成本和水下开挖成本大幅降低，降低幅度超过50%，项目实际施工成本大幅节约。
五、结论
一个项目的成功，离不开各专业部门的联动及无缝对接，项目执行过程中，通过公司专家团队、项目技术人员、项目商务人员的有效对接，尤其是在技术经济论证方面，技术先行，商务提供可靠的经济依据，以及后期商务人员发挥主观能动性，为项目争取了利益最大化。本文作者有幸参与了该项目筹备到最终验收移交的全过程，积累了一定的施工管理、技术管理、商务管理经验，该项目也最终实现了良好履约和取得了可观的经济效益。现提炼成本文，希望可以为类似工程项目提供借鉴。
参考文献：
[1]刘野、李梁.刚果金因加引水渠水下拆除爆破技术[J].绿色环保建材，2018（11）：64.
作者简介：
师国栋（1985-），男，工程师，大学本科学士学历，毕业于甘肃农业大学，主要从事水利工程施工管理。
论文作者:师国栋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：水下论文; 围堰论文; 钻孔论文; 项目论文; 设计方案论文; 刚果论文; 下游论文; 《基层建设》2019年第26期论文;