水下炸礁工程浅点消除技术及有害效应研究

摘要

水下炸礁施工技术在国内外的水利水电及港航工程中应用广泛,施工技术也比较成熟。但由于水下施工难度大,施工质量控制困难,主要表现在水下炸礁爆破施工后爆区岩石破碎块度偏大,或者清挖后施工区留有浅点,减少浅点是降低炸礁工程成本的最主要的途径。探索消除水下炸礁浅点的技术,针对不同的地质条件对炸礁施工采取不同措施,控制破碎块度和减少浅点发生,减少二次爆破量和缩短工期,节约成本,具有十分重要的实际意义。本文综合分析国内外研究现状,结合厦门港古雷航道二期水下炸礁工程,通过理论研究和现场实践,对水下炸礁工程爆破参数优化及有害效应进行了研究。
　　 通过对水下炸礁工程爆破机理的研究发现:在深水作用下,岩层厚薄、裂隙大小、裂缝密度以及自由面数会对岩层破碎度、破块均匀度以及爆破难易度造成影响;在岩性相同情况下,爆破块度随单位耗药量的增加而减小,同时随着水下深度的增加炸药单耗应增大,然而单耗增加到一定程度后,爆破块度变化范围不大,只会增大爆破危害;水下爆破单位用药量相同时,水层越厚,水阻力也越大,爆破块度越大,爆破效果越差。因此,应以岩体结构、不同深度情况下、不同岩性的合适炸药单耗及如何克服水阻力作为优化爆破方案、设计爆破参数的科学依据。本文还对水下炸礁工程岩石动力响应进行了数值模拟,分析了深水爆破的孔网参数、布孔形式、装药方法、装药结构、网路设计及起爆系统等爆破参数对爆破效果的影响,进一步优化爆破参数。
　　 水下炸礁工程的危害作用主要来自三个方面:水击波作用、地震波作用和爆破飞石。与陆地爆破相比,水下工程爆破不仅施工难度大,而且对周围环境的影响问题也较为突出。水下爆破时地震效应的强度会有较大幅度的提高,而且水下爆破存在水击波的危害作用,水击波在水体中传播具有冲量大、衰减慢的特点,会对水中建筑物及船舶和水下作业人员的安全形成较大的威胁。本研究对水下炸礁工程中水击波特性及传播规律、爆破振动传播规律及地震效应的进行测试与分析。
　　 在厦门港古雷航道二期水下炸礁工程中,通过优化孔网参数,改进装药结构,增加超钻深度,精心组织施工,取得了良好的爆破效果,爆破块度和松散度均能满足清挖设备要求,平均大块率为3.5％,比原来降低了30%,浅点率从8%左右降到了2%以内,降低了75%。大大缩短了施工工期,降低了施工成本,确保了施工安全。