关于航道疏浚工程施工浅点成因与控制分析
0龙圩水道工程概况
龙圩水道位于西江航运干线中下游段,紧接长洲水利枢纽下游,全长7km,航道弯曲狭窄,礁石林立,枯水期常因航道水深不足而造成船舶触礁搁浅等海损事故,是贵梧Ⅱ级航道整治工程的重点险滩之一。
龙圩水道航道整治工程按Ⅱ级双线航道标准建设,航道尺度3.5801000m,工程整治河段水流湍急、原航道狭窄弯曲,需要整治疏浚点多、线长、面广、工程土石方开挖量大,同时施工期间要确保航道正常通航。因此,工况复杂、工程难度相对较大。笔者参与了D0+000至D2+750段工程施工和质量检测工作,在施工作业中发现,在完成施工区域初次疏浚和水下炸礁及清挖后扫床检测,仍有大量尚不满足设计要求的浅点存在。造成浅点出现的原因是多方面的,本文着重从水下钻孔爆破作业方面,分析施工浅点成因,并提出相应的预防控制措施。
1造成施工浅点的成因分析
1.1水下钻孔爆破出现盲炮
水下钻孔爆破属于水下施工作业,质量控制难度大。因受水文、地质、爆破器材和爆破技术等外界环境影响,不可避免会出现盲炮。在多孔爆破中出现盲炮,就相当于改变了爆破参数,加大了炮孔的间距,使孔与孔之间的爆破漏斗在设计河底高程处无法相切,爆破效果达不到设计目的,爆破石过大,导致清挖碴时挖不动而产生浅点。造成盲炮的常见原因如下。
1☭.1.1炸药与爆破机具不匹配
该工程施工所使用的钻爆机具为CQG150型中风压潜水钻机,与之相匹配的乳化炸药应为 ﭢ140mm8000g。但由于客观原因,无法购买到该规格的炸药,只能用规格Ⓐ为80mm2400g的乳化炸药绑装替代。二次加工绑状炸药密度必然达不到原装标准,从而降低了炸药爆炸的性能,甚至出现部分药包拒爆。
1.1.2部分导爆管雷管、电雷管存在质量问题
在施工作业检查中曾经发现部分导爆管雷管、电雷管存在质量问题。主要是导爆管雷管的起爆雷管与塑料导爆管的连接不牢固,稍微轻拉,导爆管雷管的起爆管便会从塑料联结套中脱出,这种现象以前是没有发现过的。导爆管雷管、电雷管有质量问题,必然会影响到药包的引爆。
1.1.3导爆管不传爆
在2008年9～12月施工期间,施工水深达到7～11m。为了抢时间赶工期,水下钻孔爆破施工照常进行。由于水流湍急、流态紊乱,若施工作业人员注意力不集中或处理不当,就容易造成有些塑料导爆管被套管卡断或被急流冲刷拉长变形,导致导爆管不传爆而产生盲炮。
1.1.4起爆雷管从药包脱出
由于龙圩水道局部地质存在软硬夹层,当钻孔扫孔不够彻底,会造成装药不顺畅。若此时盲目使用竹杆用力压撑或牵拉塑料导爆管,容易造成非电雷管的起爆雷管从药包脱出。造成非电雷管能起爆,但不能引爆药包而产生盲炮。
1.2水下钻孔平面位置与设计值偏差
1.2.1定位测量偏差
根据水下钻孔爆破施工工艺,是通过收放钢丝缆来控制钻机船移动与位置,并依据测量仪器定位来判断其位置是否符合设计要求。也就是说,测量定位的准确性与否,直接关系到钻孔位置是否符合设计要求。而决定测量定位的准确性包括施工放样控制点坐标是否正确、仪器对中及后视是否准确等。
钻孔位置偏差过大,实际孔距比设计孔距大的位置就会出现浅点;钻孔位置错误会导致漏炸或炸不到航道边线。根据对施工作业记录核查,D1+090航道左边线段就是由于作业施工时测量定位不准确,导致水下钻孔爆破不到航道边线,清碴时达不到设计底高程而需进行二次钻爆。
1.2.2外界环境影响
在水流湍急河段施工,由于水流冲击以及横流水力的作用,当系留设备锚固不稳定或者力度不足以与外力对持时,钻机船的位置会在水流推力下产生变化。钻机船位置发生移动后,技术人员若不及时发觉仍进行后续施工作业,实际孔位必然与设计有偏差。
1.3施工水位控制不当
为了确保疏炸施工区域河底标高达到设计要求,在爆破施工中,一般是以钻孔深度作为主要控制值。即:
钻孔深度=施工水位-设计水位+设计水深+超深值
根据式,施工水位控制是关键,施工水位不同,钻孔深度就不同。龙圩水道紧接于长洲水利枢纽下游,水位对枢纽下泄流量变化极♂其敏感。而在施工期间,由于各种客观原因,长洲枢纽下泄流量变化相当频繁,水位极不稳定,日变动幅度大,且具有不确定性。在水下钻孔爆破过程中,若水尺零点有误或不及时观测水位,并根据水位变化控制好钻孔深度,将引起钻孔深度超过或达不到设计深度。当实际钻孔深度达不到设计深度时,就容易出现浅点。通过复查施工记录发现,约25%的浅点是由于该原因造成的。
1.4水位下跌的影响
航道疏浚工程质量是通过硬式扫床来检验的,在实施中控制扫床下杆深度往往通过设计水尺断面点水位来确定。显然,不同检验测次,只有在水面线基本相同时,检验结果才一致。然而,在航道整治河段中,随着施工进展和航道过水断面面积发生改变,必然改变水流流态和河床泥沙运动规律,引起局部河段水位下跌,从而导致水面线的变化。因此,仅仅通过水尺断面点水位来控制检测,是欠科学的。当在不良的检验条件下,会容易遗漏部分浅点。
2施工浅点的预防控制措施
基于对水下钻孔爆破施工浅点的成因分析,可采取针对性的预防控制措施。
2.1盲炮的预防措施
为了避免盲炮产生,施工前应认真检查爆破器材是否完好有效,其中包括:
检查炸药ฟ是否在保质期内,是否呈胶态,是否破乳,是否结晶硬化;
检查非电雷管的塑料导爆管管内有无断药、折伤,端头是否封口,起爆管是否脱出;
检查雷管的管壳是否有裂缝、变形,脚线是否折断,有条件的还可以对电雷管进行电阻值测定。
在施工过程中,应严格按照作业规范执行,并应注意以下问题:
套管应竖起放置,扫孔要彻底;
为保险起见,加工药包至少放置非电雷管2发,雷管应全部插入药卷内,不得外露于药卷外;
孔口用炸药密实,确保雷管在水下不直接与水接触;
塑料导爆管应松弛地绑扎在麻绳上,麻绳既保护塑料导爆管又可以作为提放药包的提绳;
药包装孔时,采用长竹杆顺送药包要小心谨慎,并注意不能让套管或其它硬物刮伤塑料导爆管;
药包装孔后,应将塑料导爆管和麻绳一起连接好,视水流方向及其受力状况,在水中预留一定长度,以塑料导爆管不被水流冲至正在钻孔的相邻孔位为宜,防止被套管卡断。实践证明,采取以上措施,能有效地控制盲炮,再没有因塑料导爆管被套管卡断而造成盲炮的现象。
2.2严格控制钻孔位置精度
施工前,所使用的测量仪器应进行检校,并对施工控制点坐标进行复核,不使用精度不符合技术标准的控制点;测量作业应严格遵守操作规程,仪器整平,对中准确,后视精准。为确保定位精度,宜使用全站仪进行测量定位,施工布孔用图图比不应有条件可在计算机上采用CAD电子图记录。
在施工中要勤检缆索,观察锚固设备情况,当怀疑钻孔位置有变动时,要对船位进行重新测量定位,并在成孔装药时,对船位进行再次确认。若钻孔位置发生偏移,与设计位置偏差值，应放弃装药,重新移船定位钻孔。
2.3严格控制好施工水位
施工前对水准点高程应进行严格校核,明确施工水尺位置和控制范围。
应按照四等水准测量精度进行水尺引测,并要求经常校核检查施工水尺零点高程,因水位变化而需要水尺更动时,需重新引测,确保水尺零点高程的准确性。
鉴于施工水域在长洲水利枢纽下游,水位受下泄流量变化影响极其敏感,变动频繁,变化幅度大。在施工过程中,应指派专人负责观测水位,认真做好记录,水位变化随时通知钻爆作业现场管理人员,以便及时调整钻孔深度和清挖深度,确保工程质量。
2.4科学应对跌水造成的不利影响
可根据施工河段的地形特征以及施工开挖方量,通过水力分析等途径,科学地应对水位下跌对工程质量造成的不利影响;研究下跌可能达到的程度与重点部位,以便在施工中有针对性地采取预留一定跌水富裕量措施。根据经验,上游跌水往往比较大,为保证整体工程完成后,能达到设计要求,在施工、自检阶段,上游段均应视情况比设计加深10～20cm富裕量。
同时,通过收集施工段的水位记录,分析在不同水位期以及不同施工阶段水面线变化情况,验证施工水尺断面水位是否具有代表性。发现施工水尺断面水位不具备代表性或异常,应及时采取控制措施,必要时对水位控制断面细化,多设立施工水尺。
3结语
水下钻孔爆破不可避免会出现需二次爆破的浅点,但出现浅点过多,将关系到工程质量、进度、投资的有效控制,特别是施工企业的经济效益。在龙圩水道航道整治工程施工后期,通过加强技术管理,不断探索控制水下钻孔爆破质量的有效方法,认真落实避免出现浅点的预防与控制措施,在一定程度上控制了浅点的数量,同时根据扫床检测所掌握的浅点情况,逐个采取有针对性的措施进行处理,最后在扫床自检中一次性通过,达到了预期目的,取得了良好的经济效益。
