中交第三航务工程局有限公司南京分公司
摘要：为了解决硬土质疏浚施工问题，本文提出水下炸礁处理方案，以某工程为例，制定具体方案。本方案通过钻孔定位，确定具体施工位置，采取分段处理方式，得到多个炮孔，以炸礁+清礁结合方式，处理硬土质疏浚问题。实践应用结果表明，本方案能够有效疏浚硬土质，解决工期延误问题。
关键词：水下炸礁；硬土质疏浚；清礁
疏浚施工区域存在硬土质，采用常规工具很难破土挖掘，且工程量较大，对工程顺利实施造成较大影响[1]。面对此种情况，需要配合破土能力较强的起重型抓斗船挖掘硬土质，利用炸礁船完成土质疏浚施工[2-3]。目前，关于此方面的大部分研究停留在理论层面上，通过计算分析，制定施工方案，对于方案的可行性需要进一步探究，本文将以某工程为例，硬土质疏浚施工实践中问题解决方案。
一、工程概况
1、工程概况
本工程建设2个50000吨级化学品泊位，并为其配备了相应设施，码头结构类型为直立式岸壁码头，采用重力式沉箱布设，总长度为491m。其中，沉箱上半部分设置了现浇钢筋砼胸墙，并在前沿设置了橡胶护舷，码头面布设型号为450kN系船柱和750kN快速拖缆钩双钩，为硬土质疏浚施工做好了准备。如图1所示为水下炸礁开挖平面。
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图1水下炸礁开挖平面
2、工程土质情况
根据工程地质勘查报告，本工程所在地理区域地层主要由第四系(Q)松散海相堆积物及基底志留系（S）风化岩组成，包括卵石混粘性土、砂混淤泥（Q4m）、粉质粘土、圆砾、强风化粉砂质泥岩、中风化粉砂质泥岩。
本工程中土质分布不连续，且分布不均匀，加大了开挖难度。为了降低施工难度，本工程设计开挖边坡：淤泥及砂混淤泥比例为为1：5，，强风化粉砂质泥岩比例为：1:1，风化粉砂质泥岩比例为：1:0.5。在实践工作开展中，疏浚设计坡：表层覆盖层综合边坡取值为1:7，中风化岩取值为1:0.5，强风化岩取值为1:1.5。将上述数值作为参考依据，炸礁区开挖表层后确定各项参数值。
3、施工方案
利用相关设备采集项目现场各项数据，得到工程炸礁面积大于为10000平方米。面对此地理情况，采取以下措施完成施工要求。
第一步：利用炸礁船完成水下爆破作业，为了保证作业质量，为各个船只配备10台钻机；
第二步：选取参数为200方的抓机作为施工作业工具，对炸礁区域内产生的礁破碎体采取清除处理，并将其运送至抛泥区域[4]。
二、炸礁在硬土质疏浚施工中的实践应用
依据本工程制定的施工方案，将炸礁处理方法应用到硬土质疏浚施工中，通过钻孔定位，确定具体施工位置后，计算相关参数，采取分段处理方式，对炮孔进行划分，得到多个分段，在实时监测中观察工程现场震动情况，对其进行处理，从而顺利完成硬土质疏浚施工。
1、钻孔定位
本工程配备了10台钻机，布设距离设置为3m，各个区域间隔为30m。分别在每一个区段内布置钻机，利用RTK定位，借助移动基站，开启GPS测量模块，实现钻孔精确定位。为了便于监管，通过计算机显示屏显示钻孔距离等相关信息，根据偏差值和方位值，沿着设定路线移动钻机，使其移动到目的地，即钻孔位置。在此期间，控制固定位置误差不得超过20cm，使得定位精度得以满足施工要求[5]。
2、相关参数计算及网路设计
本工程的实施涉及到孔深、装药量两项重要参数计算。
（1）孔深计算
根据RTK实时潮位数值，经过计算获取钻孔深度值，以水平面作为钻孔深度计量参照物，计算公式如下：
钻孔深度=潮位+超深值+底标高
单位：m
（2）装药量计算
因本工程所处位置为沉箱运输码头，对安全性要求较高。经测量得知距离码头最近的炸礁区域大约45m，按照安全距离要求，控制装药量，从而保证码头安全[6]。以下为分段药量计算公式：
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上述公式中，W代表炸药量，记为所有炸礁区域同时爆炸所消耗的炸药总量，单位kg；R代表码头爆破震动安全距离；V代表距离炸礁区域安全质点震速，单位cm/s；代表地质条件衰减指数，K代表地质条件系数，在本工程中，前者取值1.5，后者取值2.5。按照工程爆破技术操作要求，规定码头安全震动速度为6-7cm/s，本工程计算取值为7cm/s。
考虑到施工期间会发生震动，容易对工程整体结构造成较大影响。为了解决此问题，利用毫秒级别的爆破技术，对水下硬土采取处理，适当减少爆药量，采用接力式组建爆破网路，利用型号为42MS的地表管建立连接。
3、炮孔分段
本工程爆破岩层厚度平均值为2m，各个单孔装配的药量为50kg，设计炮孔分段，使其在不同距离下，均可以满足炸礁要求和安全要求。如表1所示为炮孔分段方案。
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4、震动监测
为了保证工程现场安全，本研究对整个炸礁过程震动情况进行实时监测，选取爆破区域北侧及沉箱转运码头作为重点监测区域，如震动幅度超过了1.5cm/s，则发出预警，以告知当前工程施工期间将要发生危险，停止炸礁，调整工程参数。实际炸礁爆破震动变化幅度在0.92cm/s以内，满足安全要求。
三、清礁及检验
1、清礁处理
当水下硬土质疏浚施工达到一定程度时，采用分条、分层方法，根据抓斗挖泥船宽度大小，计划清礁使用方案。该方案主要用到挖泥船，按照分条宽度大小来清礁，本工程设置宽度值为30cm。如图2所示为清礁处理工程图。
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图2清礁处理工程图
利用扫描设备采集水下信息，利用挖泥船清理施工现场，以便二次炸礁工作的开展。按照此处理方法，反复炸礁、清礁，直至满足施工要求。
2、实践应用效果检验
实践应用结果表明，本研究采的爆破技术，能够按照工程要求实施，爆破成功率高达100%，经过清礁处理，使得施工现场不受堆积物困扰，能够顺利运输沉箱，实现工程目标。在检验过程中发现，此工程爆破不存在盲炮，支持实时监测，虽然一些操作存在误差，但是在允许范围之内，所以得到的施工效果达到预期要求。
总结
本文围绕硬土质疏浚施工问题展开研究，选取炸礁作为工程处理手段，利用此工具快速疏浚硬土质，并加以清礁处理。实践应用结果表明，该工程爆破不存在盲炮，支持实时监测，在保证施工现场安全的情况下，高效疏浚硬土质，能够为工程实施进度提供一定保障。
参考文献：
[1]王军伟.绞吸式挖泥船长排距坚硬土质工况下施工技术研究[J].珠江水运, 2017(7):75-76.
[2]葛云健.内河航道疏浚水下炸礁施工关键技术[J].中国水运(下半月), 2017(1):191-192.
[3]赵立鹏.Civil 3D软件在疏浚工程中的应用研究[J].珠江水运,2017(8):91-92.
[4]张伯友.超高硬度礁石水下凿岩除礁施工技术[J].水运工程,2017(8):53-56.
[5]于康康,于洋.Civil 3D在航道炸礁工程设计中的应用[J].中国水运月刊,2017, 17(7):188-189.
[6]冯晨,孙德中,李军,等.耙吸船浚挖含H2S有毒气体土质的安全施工[J].水运工程, 2017(8):50-52.
论文作者:孟宪军,张文斌
论文发表刊物:《防护工程》2019年18期
论文发表时间:2020/1/10
标签：土质论文; 工程论文; 水下论文; 钻孔论文; 沉箱论文; 药量论文; 码头论文; 《防护工程》2019年18期论文;