舟山水工围堰拆除爆破

1.工程概况

舟山万邦永跃船舶修造有限公司船坞围堰拆除工程位于舟山市普陀区马峙岛西南侧海岸，该围堰由30万t级船坞（大坞）围堰和10万t级船坞（小坞）围堰两部分组成，需拆除爆破的围堰长度约170m，东西方向。在大坞口东侧和小坞口西侧，各有桩基、钢筋混凝土承台板结构体和基岩组成的围堰（简称复合围堰），其长度分别为15m和40m；中间部分围堰结构为岩坎上直接做浆砌石挡水墙（简称基岩围堰）。围堰顶部标高＋3.5m，顶部宽度1.5～2m，底部宽15～20m。根据业主要求，大坞围堰拆至-10.3m高程，小坞围堰拆至-8.5m高程，最大开挖深度13.8m，爆破拆除总工程量约2.5 万m3。围堰基础为凝灰岩，上部风化层厚1.2～3.5m，风化程度由浅入深渐弱，裂隙较发育，f＝8～10。

2.工程特点及难点

（1）围堰结构复杂。该围堰分基岩围堰和复合围堰两部分。基岩围堰下部为基岩，上部是浆砌石人工围堰，人工围堰中间夹有混凝土止水墙；复合围堰下部为基岩，上部采用嵌岩桩，中间采用水泥搅拌桩，桩上端有0.6m钢筋混凝土承台板，承台板之上为浆砌石人工围堰，人工围堰中间夹有混凝土止水墙。由于围堰结构复杂，各拆除区段的结构不同，导致爆破参数设计复杂。

（2）爆区周边环境复杂。开挖的围堰北面与钢筋混凝土结构坞体底（坞门）最近距离约3m，上部最近距离约6m。爆破既要使得围堰充分解体，便于清理打捞，又要对爆破有害效应严格控制，确保附近新建码头、坞墩及花岗岩贴面、坞底板、水泵房、变电房及护岸等设施不受破坏。围堰西端爆破点距高桩码头的最近距离约65m，距护岸约40m。

（3）施工难度大。受“麦莎”台风影响，围堰钻孔期间坞内已经充水，围堰横断面为梯形，底宽顶窄，待拆围堰位于＋0m高程以下，被海水覆盖。底部被海水覆盖，最深处达10m。仅在围堰顶部钻孔难以满足工程施工要求，围堰外侧必须用钻爆船在海上钻孔。围堰顶部狭窄，钻机移动、安装固定困难，必须搭建工作平台，工作量大；复合围堰段钻孔必须穿过钢筋混凝土承台板，废孔率高；中间为水泥搅拌桩，成孔率低，成孔必须借助套管。受海浪及围堰自身质量影响，炮孔淤堵速度快，装药前吹孔工作量大。

爆破前须对坞墩、坞地板、水泵房和坞门槛花岗岩贴面进行严密防护。尤其是花岗岩贴面，一旦损坏，坞门将无法密闭，并且难以补救，必须确保万无一失。因爆破防护前坞内已经充水，防护部位大部分在水面以下，防护施工必须借助潜水员才能进行，施工效率低，难度大。

（4）爆破网路复杂。保护设施距离近，单次爆破用药量大，爆破有害效应必须严格控制。爆破时必须严格控制单段起爆药量，主爆孔必须采用逐孔接力起爆网路才能满足施工要求，靠近坞底板炮孔须实施孔内微差起爆。因此雷管数量多，爆破网路连接复杂，孔外接力传爆时间长，网路保护工作量大。

3.爆破方案

设计采用竖向深孔为主的一次性爆破方案，采用中间开口、V 形传爆、逐孔起爆、局部孔内分段的起爆网路。复合围堰段承台板采用浅孔爆破，就近与主爆孔同时起爆。

因坞内已进水，原设计中对围堰内侧底部的“剥皮”处理、预裂减震孔均无法施工。根据工程的实际情况，采用垂直深孔爆破为主，竖直孔和斜孔相结合、主爆孔与辅助孔（浆砌石与复合围堰承台板上的炮孔）相结合的一次爆破拆除方案。在围堰内侧增加一排倾斜孔，主要解决因围堰底部无法进行“剥皮”处理而造成的底盘抵抗线过大问题。

4.爆破参数设计

（1）孔网参数。承台板（厚度60cm）：孔径38mm，孔网尺寸60cm×60cm，孔深取40cm，单孔药量100～150g。

浆砌石围堰：中间布一排炮孔，孔距1.5mm，孔径115mm。复合围堰段孔深取3.5m，其余取6.5m。

主爆孔：围堰主爆孔共布置6～7排，其中外侧2 排在水面以下，需用水上钻爆船钻孔。围堰主爆孔布置如图11.2.9 所示。

图11.2.9　主爆破孔平面布置图（单位：m）

主爆孔孔网参数如下：①陆上主爆孔。孔网2.5m×2m、3m×2.5m；孔径115mm；小坞段距坞底板最近的一排炮孔超深1.5m，钻至-10m高程，其余超深2.5m，钻至-11m高程；大坞段距坞底板最近的一排炮孔超深2m，钻至-12.3m，其余超深2.5m，钻至-12.3m，实际孔深由钻孔位置的标高确定。复合围堰段由于钻孔、成孔困难，所有灌注桩均布炮孔，孔距为2～3m，其余按2.5m×2m的孔网布置炮孔，复合围堰段所有炮孔均下PVC塑料套管至孔底。②水下主爆孔。孔网3m×2.5m；孔径140mm；实际孔深由钻孔位置的标高确定，孔底标高与水面以上主爆孔相同。

辅助斜孔（基岩围堰内侧）：抵抗线1.5～2m，倾角70°～82°，孔深10～13m，孔径115mm。

围堰上钻孔作业面狭窄，堰上钻孔采用钢管脚手架搭建简易临时工作平台，采用高风压钻机和简易潜孔钻机钻孔；使用简易潜孔钻机钻孔时，在平台上装设临时导轨；为确保成孔率，用塑料套管护孔。围堰外侧水下钻孔用水下炸礁船进行，炸礁船采用GPS卫星定位系统定位，并在附近陆域架设基站保证GPS的定位精度。考虑到爆破器材的防水能力（按照不超过7d控制），围堰外侧2排水下孔的钻孔工作放在最后进行，即水下钻孔、装药与围堰陆上爆破装药同步进行，最后一起起爆。(www.xing528.com)

（2）填塞长度、装药量及装药结构。取堵塞长度L＝（20～40）d （其中d 为孔径），即L＝2.0～4.5m。主爆破孔的炸药单耗取1.3～1.5kg／m3。

采用南京东海化工厂生产的带塑料外壳、螺纹连接的乳化炸药。炸药性能指标：炸药密度1000～1300kg／m3，爆速不小于3200m／s，猛度不小于12mm，殉爆距离不小于3cm，做功能力不小于260ml。主爆破孔采用连续装药结构为主（灌注桩炮孔药量适当减弱），选用φ32mm、φ70mm和φ95mm三种药卷。垂直孔底部设减震缓冲层（孔底0.30～0.50m不装药），靠近船坞的两排炮孔全部进行孔内微差起爆，严格控制单段起爆药量，有效地控制爆破振动对坞墩、坞门、混凝土坞底板、码头结构的爆破振动危害。装药结构如图11.2.10所示，围堰外侧用钻爆船施工的2排孔选用φ120药卷。

图11.2.10　装药结构示意图（单位：m）

5.爆破网路设计

考虑爆破地震波、水击波等有害效应的影响，爆破采用逐孔爆破方式。整个爆破区域主爆孔数量为556 个，若采用单头逐孔接力式起爆网路，其网路传爆时间长、网路的准爆率低。因此，将整个爆破区域划分为两个起爆区，从围堰中间爆破形成V形、由外向内的爆破切口，由中间向两边传爆。

承台板浅孔装MS12 段雷管，其余炮孔均装双发澳瑞凯EXEL 型600ms 延期雷管（孔内分段时装4发）；爆破网路以主爆孔为主线，承台板浅孔用MS3 段雷管接力后连接到附近的主爆孔一起起爆；浆砌石辅助孔同最近主爆孔一起接入主网路起爆；除V形开口处一侧用MS2 段接力外，其余用MS3 段雷管接力，排间用MS5 段雷管接力；排与排之间再用MS5 段雷管进行再次桥接；间隔装药的炮孔上层药包用MS2 段雷管接力后与底部药包一起接入主网路；为避免重段，局部借助MS9 段雷管予以调整。爆破总延时时间为2910ms。图11.2.11 为爆破网路局部设计图。孔外接力雷管均采用双发毫秒导爆雷管，连线时实测出炮孔布置平面图，在图纸上详细标明爆破网路的连接方式，现场连线时严格按设计图纸施工，保证网路连接的准确性。导爆管引至起爆站用激发枪起爆。

6.爆破安全防护

本次围堰拆除爆破安全保护对象主要包括：坞墩、坞门处花岗岩贴面、坞底板、水泵房出水口、码头及护岸等。

图11.2.11　爆破网路示意图

（1）坞墩、坞底板、坞门两侧花岗岩贴面保护措施：坞底板满铺沙袋防护，纵向深度至坞门槛向坞内延伸2m，沙袋厚度0.6m，靠近围堰4m范围厚度1.2m。坞门两侧花岗岩贴面处采用沙袋防护，沙袋由潜水员自底板堆垒至水面，沙袋堆垒宽度正面不小于1.5m、侧面不小于lm。坞墩水下部分采用悬挂充沙的高强度土工布吊袋防护，吊袋直径30cm，坞墩正面3 层、侧面2层，形成厚度60～90cm的充沙土工布吊袋墙，坞墩水上部分用2层竹笆防护，用钢丝扎紧后悬挂在钢管架上。

（2）水泵房的保护措施：水泵房的顶部：用枕木覆盖，枕木上面再覆盖竹笆，防护长度不小于15m、宽度为整个坞墩顶部。中间坞墩水泵房出水口：悬挂5mm厚钢板、钢板完全覆盖出水口，钢板与坞墩壁之间加汽车轮胎垫层，钢板外悬挂充沙的高强度土工布吊袋3 层防护。水泵房进水口：由潜水员水下进行，直接在上面覆盖一层沙袋，或在进水口位置铺一层槽钢、钢管，上面再覆盖一层沙袋，并完全覆盖进水口，以防止爆破时爆渣进入。

（3）防飞石措施：承台板辅助孔上方覆盖沙袋1 层；浆砌石挡水墙靠近船坞一侧，用钢管脚手架、毛竹、竹笆塔设一道防护屏障，防止爆破飞散物逸出。

（4）水击波防护措施：为减少爆破水击波对花岗岩贴面的破坏作用，采用气泡帷幕技术进行防护。在坞墩前0.5m处和门槛花岗岩贴面前3m处各设一道气泡帷幕，帷幕长度与围堰拆除长度相同。帷幕发射管用直径50mmPVC塑料管制作，将帷幕管加配重沉入水底，用阿特拉斯压风机供风（风量21m3／min）。爆破前10min 开机送风，形成气泡帷幕。

7.爆破效果

本工程装药、连线作业历时5d，共使用乳化炸药23.46t、雷管2726 发、导爆索1500m，于2005 年10 月31 日下午14 时30 分准时起爆，起爆网路完全按照设计预期从中间向两边逐孔推进，整个爆破过程持续时间为3510ms。围堰的外侧朝向大海未做覆盖防护，现场目测飞散物约在100m以内。经现场观测，涌浪高度不超过2m。经现场监测，中坞墩内水泵房控制室最大振速为8.35cm／s，中坞墩顶部最大振速为9.80cm／s，高桩码头1.90cm／s，均小于设计要求。爆破时对不同部位的水击波进行测试，门槛花岗岩贴面处（重点保护部位）水击波超压值大坞为0.49MPa、小坞为0.42MPa，远小于花岗岩的抗剪强度（一般约为20MPa），表明水击波超压不会对坞体造成危害。爆破前后经过连续10 余d的码头位移观测，未发现码头有明显的位移。从清碴过程看，围堰爆破后上部破碎较好，清碴顺利；下部有局部欠挖，可能与堰内提前进水后钻孔条件随之变得恶劣、难以准确根据水下地形的变化而调整炮孔布置，造成局部抵抗线过大等因素有关。

2005 年11 月26 日，舟山永跃船舶修造厂30万t级和10万t级船坞大、小坞门均已顺利关闭，坞内海水已全部排干。经现场检查，围堰爆破未对坞体、坞门花岗岩贴面、坞底板、码头等重要设施造成危害，马峙围堰爆破拆除取得成功。