爆破震动对近距离构筑物破坏的预防

2003年6月

爆　破

BLASTING

Vol.20　No.2　　Jun.2003　　　

文章编号:1001-487X(2003)02-0086-02

水下钻孔爆破震动对近距离构筑物破坏的预防朱立新,夏卫国,倪荣福(解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007)

摘　要:　实施水下钻孔爆破,炸礁时,通过采用水下预裂、气泡帷幕、多段起爆等手段,预防爆破震动对沉箱的破坏.经爆破振动监测达到了保护码头的目的。关键词:　沉箱;水下预裂;气泡帷幕

中图分类号:　TD235.37　　文献标识码:　A

HowtoPreventDamagofShort2RangeStructures

fromQuakesofUnderwaterDrilingandBlasting

ZHULi2xin,XIAWei2guo,NIRong2fu

(EIEC,PLAUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210007,China)

Abstract:　Thewestofnewly2buildshipmentpierintheMajimountaionofShengSi,influencesshipstoberth

becauseitisnotenoughinthedepthofwater.Soitisnecessarytocarryoutunderwaterdrilling2and2blastingtoex2plodethereefsonly12mfarawayfromthesinkingcontainerpier.Measuresofdecreasingblastquakemustbetak2entoensurethesafetyofunderwatersinkingcontainer.Theaimofprotectingpierisreachedaftertestingquakebythemethodsofunderwaterpre2splitting,bubblecurtainanddetonatinginmultiplesegments.sinkingcontainer;underwaterpre2spcitting;bubblecurtainKeywords:　

1　引言

浙江嵊泗马迹山码头是上海宝钢集团刚建成的

30万吨装船码头,在开港验收初检时,发现码头西侧12m处有许多浅点,达不到-11.2m的水深,必须实施水下清礁,保证货轮停靠安全。为了按时开港,在时间紧,清礁区距码头仅12m的情况下,实施爆破法清礁。

0.4m,底厚为0.8m,沉落在经过平整的基岩上,筒

内用块石充填,自重约2000t,并在沉箱周围抛石,水深15m。

3　减震措施

业主要求码头沉箱不得因爆破而产生下沉、偏移,上部结构不得错位,保证矿石传送带正常运行,爆破震动速度小于5cm/s。针对这一情况进行了现场勘察,并进行了认真讨论,认为水下爆破时地震效应来自三个方面:一是爆破直接作用形成的地震波;二是水击波冲击水底边界所产生的冲击地震波;三爆破气体在水体中作胀编上浮运动形成的脉动水压力引起地震效应。水中爆破以钻孔爆破的水击波超压最小,这是因为药包在岩石内部爆炸,较大部分爆炸能用于破碎岩石和变为地震波,水击波只是由烟孔孔口选出的爆炸能量引起。经过比较决定采用

2　码头结构

马迹山码头是一沉箱工钢梁结构的码头,即下部为沉箱,上部为钢架简支梁结构,码头面板为预制

板。沉箱直径为16m,钢筋混凝土圆筒的壁厚为

收稿日期:2002-09-20.

作者简介:朱立新(1967-),男;南京:解放军理工大学工程兵工程学

院讲师.

第20卷　第2期　　　　　　朱立新　等　水下钻孔爆破震动对近距离构筑物破坏的预防87

钻孔爆破。即使这样,为了确何码头的安全,仍然采取了以下减震措施。3.1　水下预裂爆破

为了隔断和有效地削减爆破地震波,在炸礁区和码头之间钻一列预裂孔,孔径10mm,间距0.8m,孔深比爆破孔超深1m,每米装药量1.5kg,起

第2测点:单孔药量一项均同上,监测点在沉箱边缘,距爆点12m。

第二次爆破:

第1测点;单孔药量:14kg,共12孔,分12段起爆,孔距3m,排距2.5m,总药量168kg。监测点:沉箱中央,距爆点20m。

第2测点:单孔药量一项均同上,监测点在沉箱边缘,距爆点18m。第三次爆破:

第1测点:单孔药量:13kg,共24孔,分12段起爆,孔距、排距同前,总药量312kg。监测点:沉箱中央,距爆点22m。

第2测点:单孔药量一项均同上,监测点在沉箱边缘,距爆点19m。

爆破、清渣完毕,经测量炸瞧区水深均满足-

爆前先爆预裂孔,并进行水下探摸,效果非常明显,

孔与孔间都贯空了,裂隙较大。预裂孔的布置见图1所示。

图1　预裂孔和气泡帷幕布置图(单位:m)

11.2m。码头沉箱未产生下沉、偏移;上部结构也

3.2　设置气泡帷幕

气泡帷幕在水下爆破工程中衰减水中冲击波效

果明显,周此被广泛地应用于水下爆破工程。但气泡帷幕距药包越近,效果越差。本次工程爆区与码头之间太近,为了更有效地削减水击波的破坏作用,在靠近码头一侧的水底设置了一层气泡帷幕,尽量使药包与气泡帷幕保持一定距离,其宽度大于码头的宽度,在爆破前开始充气形成气泡帷幕,通过实爆有效地削减了水击波对沉箱的冲击。气泡帷幕的设置位置见图1所示。3.3　多段延时起爆

在爆前进行小药量试爆,利用仪器测定出K,α值,根据此值计算出最大段药量为15kg。依据这一药量来确定起爆雷管的段数,每段雷管之间的时差不小于50ms。采用美国怀特地震工业公司生产的MINI-SEIS-Ⅱ型小型数字式爆破地震仪,根据地震波的传播特点在靠近爆点沉箱的不同位置,将传感器设于沉箱边缘或中央的相应位置上,并用704硅橡胶将传感器牢固地固定在混凝土底板上,对每次爆破都进行了监测。

没有偏移、错位,矿石传送带运行正常;达到了预期目的,确保了码头的安全。

5　几点体会

(1)通过本次爆破,认为水下工程爆破采用钻孔

爆破,炸药的利用率高,比较安全,易于控制爆破有害效应。

(2)在复杂环境下确定一次齐爆药量时,应进行试爆来确定K、a值;根据控制的震速算出一次齐爆的药量。

(3)在近距离实施水下钻孔爆破,通过采用水下预裂、气泡帷幕、多殷延时起爆等措施,能有效地削减地震波和水击波。最大的径向震速为28.956mm/s、垂直震速为29.972mm/s、切向震速为12.70mm/s。

(4)爆破中发现,当水深超过6m时肯定没有

飞石,而小于6m有飞石,飞石只是随水柱升起,又随水柱回落,基本没有飞散。

参考文献

[1]　P.库尔.水下爆破[M].北京:国防工业出版社,1960.[2]　霍永基.水下爆炸[J].爆破,1986(324):

[3]　冯叔瑜,马乃耀.爆破工程[M]、北京:铁道出版社,

1980.

[4]　杨光煦.水下爆破工程[M].北京:海洋出版社,1992.[5]　佟锦岳等,水下工程爆破对环境影响规律研究(上)、

(下)[J].爆破,2000(324):125.

4　监测结果

本次水下爆破共分3次起爆,每次爆破的时间。

单孔药量、总药量及监测点的位置等参数如下。

第一次爆破:第1测点:单孔药量:12kg,共8孔,分8段起爆,孔距3m,排距2.5m,总药量96kg。

监测点:沉箱中央,距爆点16m。