宁波舟山港龟山航门航道段水下炸礁风险及应对

(整期优先)网络出版时间:2018-12-22
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宁波舟山港龟山航门航道段水下炸礁风险及应对

杨超平魏志杰

中交上海航道勘察设计研究院有限公司宁波315000

摘要:高流速地区的水下炸礁施工一直以来都是航道整治工程的难题之一,本文结合舟山港龟山航门航道炸礁施工风险应对实例,希望能对类似工程的建设提供参考。

关键词:高流速;水下炸礁;风险;应对

宁波舟山港龟山航门航道段位于秀山岛与官山岛之间,流急水深,素有“鬼门关”之称。该施工区水文环境恶劣,施工环境复杂,历经多次整治工程均未取得理想效果。

1、工程概况

1.1炸礁设计尺度

秀山大桥西侧网仓礁部分处于航道范围内,航道边线与炸礁底边线之间考虑约一倍船宽(远期通航船型,10万吨油船)的安全距离,取45m,炸礁设计底高程按照远期规划航道设计通航底标高考虑,取-17.5m,炸礁边坡1:1。

1.2礁石概况

网仓礁基岩多为直接裸露泥面,礁顶水深约15.4~17.5m,岩层平均厚度1.0m,礁盘面积0.69万m2,无淤泥覆盖层。礁石岩性部分为6级软岩石(约占42%),部分为8级中等硬度岩石(约占58%)。

2、环境条件

2.1自然环境

舟山本岛—岱山岛水域属北亚热带南缘海洋性气候区。季风显著,风速大,全年多大风,多年平均大风(瞬时最大风速≥8级17.2~20.7m/s)日数90天。根据工程水域大、中、小潮期间水文测验资料,实测最大涨潮流速约3.89m/s(7.6节)。工程附近没有波浪实测资料,经调查受台风影响期间的浪高曾达1.5~2.0m。基岩多为直接裸露泥面

2.2地质条件

根据勘探孔揭露,本次礁石为:微风化凝灰岩(K1g):黄褐色、青灰色,晶屑凝灰结构,块状构造,岩芯呈短柱状,岩石较坚硬,裂隙较发育,裂隙面有灰黑色铁锰质分布,锤击声较清脆、难碎,勘探深度范围内未揭穿该层。

2.3施工环境

1#炸礁区位于龟山航门航道,该航道上有多条客运线路。根据对工程区域通航船舶进行调研,经过1#炸礁区的客运船舶约24艘次/日。官山岛与秀山岛之间秀山大桥工程目前正在实施,桥体本身距离炸礁最近施工点不足300m。中交二公局主要承接的是秀山大桥主塔的施工,二公局施工船舶较多,在秀山大桥西侧敷设有一条临时施工电缆,连接施工平台与岸岛。中交二航局主要承接的是秀山大桥南侧引桥的施工,其在进行水下墩台切割作业时,有水下潜水作业,潜水作业点距离炸礁施工作业点最近距离约400m。

3、施工难题及存在的风险

(1)环境复杂,钻爆船定位难

龟山航门航道段流速大,且礁石上无淤泥覆盖层,使用传统锚缆定位法时,海军锚无法锚定。且部分礁石位于航道内,如锚缆过长,占用航道面宽过大,将直接影响到航道内客船及其他船舶正常航行。另外,如发生走锚,可能会对锚缆范围内的临时施工电缆造成破坏。

(2)船舶流量大,协调工作难

除航道内正常航行的船舶外,附近在建秀山大桥施工单位也有多艘施工船舶。航道内船舶流量的增大,间接地增加了航道内发生船舶事故的概率,导致安全风险增加。而且,所属船舶牵涉单位多,协调起来工作量大。

(3)避让客船,有效作业时间短

客船正常航行时间一般为06:00~19:00之间,夜间客船停航。但是由于炸礁施工的特殊性,炸药、雷管等爆破器材一旦丢失,后果不堪设想,属地公安部门一般不同意爆破器材在施工船舶夜间存放。钻爆船钻杆对风浪条件十分敏感,风浪条件3级以上时,钻爆船钻杆由于晃动将无法稳定。白天涨落潮时间段由于水流急,无法正常钻孔。因此,如不能夜间施工,有效作业时间将缩短至仅白天平潮时段。

(4)潜水作业距离近,危险性大

中交二航局潜水作业点距离炸礁施工作业点最近距离约400m,根据《水运工程爆破技术规范》JTS204-2008,当单次最大起爆药量在200~1000kg时,对水下钻孔爆破,潜水作业的安全距离是1400m。本工程潜水作业点处于炸礁影响范围内,且潜水作业也需利用白天平潮时段,因此,本工程炸礁施工将不可避免的与中交二航局潜水作业存在冲突情况。潜水作业的同时一旦进行炸礁起爆作业,可以预见将发生伤亡事故。

4、施工工艺及风险应对措施

4.1施工工艺

4.1.1船机设备选择

国内常见的钻爆船定位方式有锚缆式和平台式。在高流速水域施工时,一般选用平台式。本工程由于成本和资源受限,考虑采用锚缆式定位方法。另外,考虑非自航船舶在船舶走锚时控制能力有限,本工程最终确定采用自航锚缆式钻爆船。钻爆船基本参数:船长49m,船宽15m,型深3m。该钻爆船配备三台高风压英格索兰空压机和五台全液压航道钻机,钻机钻头孔径为146mm,一次钻爆面积可达约882m2。

4.1.2施工工艺流程

施工准备→钻爆船抛锚定位→钻孔→装药→起爆→抓斗船清渣→运泥船运渣→自检测量→扫浅→第三方验收→交工。

4.1.3爆破参数设计

(1)钻孔方式及孔径:本工程采用垂直钻孔方式,钻孔孔径为φ146mm。

(2)炮孔布置方式:采用矩形方式布孔。

(3)炸药单耗:水下爆破的炸药单耗取q=1.8Kg/m3。

(4)单孔装药量:Q取75kg

(5)装药结构:钻孔内连续装φ110mm的药卷。孔深小于10m装2枚雷管,雷管分别放置在总装药长度的1/4和3/4处。

(6)网孔参数:设计炮孔间距a=2.5~3m,炮孔排距b=2.5~3m。

(7)堵塞长度:水深大于6m不需堵塞。

(8)爆破网路:采取单排起爆,每排10个孔每2个孔一个段号共分5个段号,最后用2发180米1段导爆雷管引爆。

4.2风险应对措施

4.2.1采用微差爆破,降低爆破影响

微差爆破时采取孔间微差单段延迟爆破,每个炮孔装一个段别的塑料毫秒导爆管,用各炮孔起爆次序与时差来减少爆破后出现的大块率,减少地震波、冲击波的强度,以最大限度确保附近建筑物或其他构筑物的安全。

4.2.2利用扭王块制作地笼,确保钻爆船定位稳固

锚缆定位采用四缆定位法,在预制场加工8只25吨扭王块,每2块为1组,作为锚碇结构沉入海底,并对炸礁船钢丝绳加粗。施工过程中,锚定结构位置基本固定,确需调整位置时,利用起重船起吊扭王块转移。航道侧的扭王块要求不超过航道中心线,预留半幅航道,降低对航道正常通航活动的影响。预先核对中交二公局临时施工电缆位置,扭王块沉放时应避免与施工电缆发生碰触,以免对电缆造成破坏。

4.2.3做好沟通协调,确保各相关方安全

开工前,分别于客船单位、中交二航局、中交二公局签订安全生产管理协议,明确各自安全职责,并建立起有效的联络机制。安排专人值守瞭望客船航经情况,在客船驶离爆破作业区1500m后,方可进行起爆作业。钻孔作业时,要求客船单位高速轮减速通过,以降低对钻杆钻孔的影响。针对潜水作业的危险性,由双方每日班前通报作业计划。在潜水员出水后,潜水作业班组立即通知爆破作业班组,爆破作业班组起爆作业前务必确认是否仍有潜水作业,确保起爆作业与潜水作业不同时进行。

4.2.4利用信息化监控,加大风险管控力度

本工程可采用基于4G信号的高清移动监控系统,结合船讯网精确定位功能,对现场施工船舶进行全天候管控。施工单位可通过监控终端实时查看现场爆破作业情况,及时下达各项施工作业及安全指令,一旦发现有危险情况,可第一时间通知警戒船开展救援活动。

5、结语

舟山港龟山航门航道段炸礁施工虽然危险因素多,风险大,但是在各应对措施有效实施的情况下,其风险是可控的,项目的实施是可行的。

参考文献:

[1]李东、张玥,舟山港马岙港区公共航道整治项目炸礁施工工艺及质量控制,[J],中国水运,2012,9(9).