提高原油管道海域水下控制爆破施工效率曹全全

提高原油管道海域水下控制爆破施工效率曹全全

曹全全李波

中交广州航道局有限公司广东广州510290

摘要：结合原油管道海域施工实例，本文对影响水下控制爆破施工效率的因素展开了分析，并提出了孔内+孔外微差控制爆破施工方法实现施工改进。通过研究发现，合理进行施工方法改进，能够使施工效率得到有效提高。

关键词：原油管道；水下控制爆破施工；孔内+孔外微差控制爆破施工方法

引言：

不同于陆地爆破，海域水下控制爆破施工受较多因素的影响，施工难度较大，容易出现施工效率低的问题。因此，还应加强对提高原油管道海域水下控制爆破施工效率的问题分析，从而有效推动原油管道施工建设。

一、工程概况

钦州港金鼓江航道工程位于钦州湾北部钦州港，为10万吨级深水航道。在航道K2+612处有中石油过江原油管道通过，管顶标高-21m，距原油管道中心线两侧各50～200m范围炸礁工程量约25.5万m³。为确保施工及管道安全，需采用控制爆破法，对一次起爆炸药量及安放炸药的钻孔数量进行控制，确保输油管道最大安全振动速度不超出0.75cm/s。采用普通水下控制爆破施工方法，需分段分层钻孔炸礁，并使每次爆破炸药量得到减少，以满足管道最大安全振动速度要求。但采用该施工方法，会造成施工效率大大下降，无法满足工期要求。

二、影响原油管道海域水下控制爆破施工效率的因素

2.1主要影响因素分析

为确定影响原油管道海域水下控制爆破施工效率的主要因素，需采用求取主分量方式展开分析。结合实际施工情况，可确定各影响因素影响频次。如表1所示，为导致水下控制爆破施工效率低下的因素调查表。

从分析结果来看，炸礁爆破施工速率低为影响施工效率的主要问题，所占比例达85%。按照日均施工效率要求，爆破施工效率需达到1700m³/天，但就目前来看，实际施工效率只能达到达到1235m³/天。

2.2关键因素分析

结合具体施工工况、前期经验，可以发现炸药雷管等材料规格不对、爆破网络系统无法满足区域施工需求这两个因素为影响施工效率的关键因素。

2.2.1炸药雷管等材料规格不对

通过现场对炸药、雷管等材料的规格、型号进行调查，并翻查船舶日报和询问炸药管理人员可以发现，炸药及雷管等材料规格型号能够满足一般施工条件要求，但是无法满足过江原油管道中心线50m～200m范围内的炸礁施工要求。

2.2.2爆破网络系统无法满足区域施工需求

通过对船舶炸礁施工记录进行翻查、对现场施工情况进行实地调查发现，施工工程采取水下炸礁方式构建的爆破网络系统，一次起爆炸药量少，最终导致爆破施工效率低。

三、提高原油管道海域水下控制爆破施工效率的措施

3.1解决材料规格问题的措施

针对炸药雷管等材料规格不对，如果使用新型炸药进行原有种类炸药替代，虽然能够提高爆破威力，却难以同时达到降低振速和提高施工效率的目标。为解决这一问题，还要采用控制爆破所需导爆管等材料，将炸药包分解成数段，利用具有毫秒起爆间隔的塑料导爆管进行爆破[1]。在此基础上，可进行符合控制爆破施工需要导爆管更换，然后将炸药分为数段放入钻孔，利用沙袋进行间隔，以抵消各微差段炸药之间爆破的冲击波，达到降低振速的目的。在具体落实措施时，需选用密度为1.1～1.25的乳化炸药，其爆速能够达到3200m/s以上，爆力≥260ml，猛度≥12mm。孔内使用塑料导爆管雷管，微差延时采用毫秒差1～16段，并利用瞬发电雷管作为激发材料[2]。在安装2个毫秒延期导爆管雷管时，应区分雷管段别，将导线与吊炮绳绑扎在一起。根据装药量多少，用塑料袋将药包成条形主、副药包，主药包放置在1～15段，各起爆雷管属独立起爆系统。

3.2解决爆破网络系统问题的措施

结合以往施工经验，还要利用孔内+孔外微差控制爆破施工方法，即利用起爆有间隔时间的微差导爆管进行装药起爆，确保各孔间炸药包起爆时间存在微小差距，以增加一次起爆量，在满足管道振动速度要求的同时，加快施工效率。此外，还应利用钻机在过江原油管道与控制爆破施工区进行三排减震孔设施，使其深度达到破底高程与原油管道深度的中间值，以降低爆破对原油管道的冲击波。在具体施工过程中，还应做好孔内及孔外爆破网络的连接，以实现高精度导爆雷管起爆。该种爆破网络由孔内导爆雷管和地面导爆连接起爆件构成，可利用起爆件的不同时间延时实现孔内、孔间各药包分别爆破。按照工程爆破产生震动速度不超过0.75cm/s的要求，孔内需采用延时300ms和400ms微差的导爆管雷管，地面需采用延时时间为0ms、9ms、17ms、42ms的导爆管连接起爆件，如图1所示，为导爆管雷管逐孔起爆网路布置图。

图1导爆管雷管逐孔起爆网路布置图

在分段起爆过程中，需按照由近及远的顺序起爆，即距离原油管道最近一排先爆。采用该种起爆方式，前一排爆破产生的水冲击波将得到减弱，且最近一排先爆后会形成疏松层，发挥减弱冲击的作用。与齐发爆破相比，采用微差爆破平均降震率可达50%。此外，在段间间隔时间大于100ms时，可获得更好的降震效果，所以需定制1～16段导爆管雷管。在起爆前，为确保微差时间准确，应进行雷管取样测试。实施微差爆破地段孔深不超过8m，药包层数不超出4层。针对孔内雷管，需采用自上而下顺序起爆，使接近孔口的雷管最先起爆，从而为较下层的药包创造自由面，缩短下层药包抵抗线[3]。此外，应采用反向起爆，雷管聚能穴向孔口，消除石丁及岩石破碎度。在减震孔布置上，可安排炸礁船钻机在过江原油管道与控制爆破施工区间实现减三排震孔的前后排错开布置，孔径为90mm，孔距为1m，排距为0.6m。由于管道底标高为-22m，主炮孔底标高为-12～-13m，空孔标高取-17m。

3.3措施实施效果

在落实有关措施后，从2014年12月21日到2015年1月19日，30共完成施工产量64100m³，船舶日均施工效率达到了2137m³/天，最高达到2500m³/天，如图2所示。

图2措施实施前后施工效率对比图

四、结论

通过采取有针对性的措施提高原油管道海域水下控制爆破施工效率，使炸礁船施工工期缩短了30天，每天约节省3万元生产成本。刨除采用毫秒微差塑料导爆管及相应材料的成本15万元，最终为工程施工带来了75万元的经济效益。此外，施工效率的提高，提高了施工单位影响力，为工程施工带来了社会效益。

参考文献：

[1]岳刚谱.论取水构筑物水下爆破施工[J].黑龙江科技信息，2017，（16）：216.

[2]沙文忠，於庆丰，施德海.管道工程在河流穿越施工中水下爆破成沟的应用[J].石油规划设计，2014，25（02）：44-46+49.

[3]钱途.郁江大桥过河管道工程水下炸礁施工及其安全控制[J].中国高新技术企业，2010，（31）：175-177.