一种水下垂直钻孔抛掷排碴施工方法与流程

本发明涉及一种水下垂直钻孔抛掷排碴施工方法，适用于水运建设工程中存在深槽、深潭或为了提高爆堆集中度提高施工效率而采用的建筑节能高效的施工技术。

背景技术：

目前，国内水运建设工程中水下礁石清除一般采用水下松动爆破施工。爆破后施工范围存在大量石碴，施工船舶需要反复移动清除这些水下石碴，施工作业耗费大量时间，占用大面积水域，导致项目工期长、施工船舶占用通航水域时间长，消耗大量无效能源，成本较高。且在山区河流松动爆破清碴后，河流过水断面面积发生较大变化，造成山区河流水位下降，形成跌水现象，水流速度增大，影响航道货运量，降低航道整治效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为水运建设工程提供一种水下垂直钻孔抛掷排碴施工方法，能够缩短工程施工时间，降低能耗，减少船舶清碴时间，避免航道出现跌水现象，有效加快工程进度、缩短工期，降低施工成本，缓解通航与施工的矛盾，降低施工安全风险，确保水运工程整治的效果，保证了航道、港口的设计货运量。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种水下垂直钻孔抛掷排碴施工方法，包括如下步骤：

(1)运用斜上抛运动原理并考虑水深、水流条件，分析爆体的抛掷运动规律，通过实验得出有关爆体抛掷距离s1、s2与抛掷角θ、堵塞段长度l2、最小抵抗线w、装药量q、岩性ky参数，在孔距a、排距b、岩性ky、水深、水流的一定的条件下，抛掷角决定抛掷距离，而抛掷角又主要由最小抵抗线w、堵塞段长度l2决定，调整炮孔堵塞段长度可以改变抛掷角，从而控制爆体抛掷距离，确立主要参数间的函数关系式：θ＝(l2,w,q,ky)，根据关系式初步确定抛掷的角度和距离；

(2)试爆点分段：选用水上施工船舶进行施工，选择具有代表性的区域进行爆破试验，将试爆区域进行分段，每3-5排钻孔为一段，自首段开始，逐段试爆；

(3)首段钻孔：水上施工船舶完成测量定位后，使用直径为d的大孔径钻机船在前三排作业点进行垂直钻孔，按照钻机船操作规程钻孔、检查炮孔孔底标高和成孔质量；

(4)首段装药：每钻完成一个炮孔就进行装药，装药时将乳化炸药绑扎成药柱，连接上起爆体，沿套管导入孔内，导入过程中拉紧吊炮绳缓慢下放，

(5)微差延时时间：炮孔排间或段间的微差延时，按形成新自由面所需时间的原则确定，且在前一排孔爆破时形成气体腔未被水回填的临界时间点，达到减小抛掷角θ介质密度的目的，通过多次试爆，获得延时的最或然值；

(6)分析调整试爆数据：爆破后根据采集并分析各项爆破数据，①爆破参数：装药量q，堵孔长度l2、α值与理论值之差，②爆破抛掷效果分析：抛掷角、抛掷距离与理论值之差；

(7)试爆区逐段试爆：首段数据采集分析完毕后，根据分析结果调整爆破参数，采用调整后的爆破参数进行下一段的试爆，检验爆破结果；

(8)整体试爆：运用选定的爆破参数，再在典型施工区试爆，根据试爆的结果，对整个试爆区域进行微差试爆，搜集试爆数据，检验试爆结果；

(9)现场爆破：逐段试爆及整体微差试爆结束后，根据试爆所得的爆破参数，进行目标地点的抛掷爆破。

抛掷角θ由堵塞长度l2和最小抵抗线w共同控制。

步骤(4)所述首段装药是对边坡部分采用孔底减震装药结构，非边坡部分采用连续装药结构。

本发明的有益效果在于：

1)采用本方法，爆碴定向抛掷至深槽，减少清碴量，提高施工效率。

2)采用本方法，爆碴定向抛掷至断面深槽，航道过水断面面积不变，消除航道整治中的跌水问题。

3)采用本方法，爆碴定向集中抛掷，爆碴集中，清碴效率高。

4)采用本方法，施工船舶占用航道时间短，有效缓解施工与通航的矛盾。

5)节能、高效是本方法的显著特点。

附图说明

图1是本发明横断面钻孔装药示意图。

图2是本发明爆后抛掷堆积体形态图。

图中标记为：灰岩1、岩面线2、施工区3、堵塞段41、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、炮孔51,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21、装药段61,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21施工水位线7、高水位线8、低水位线9、开挖线10、抛填顶线11、堆积体12、最小抛掷距离s1、最大抛掷距离s2。

具体实施方式

以下通过具体实例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明所述的水下垂直钻孔抛掷排碴施工方法，包括如下步骤：

(1)试爆点分段：选用水上施工船舶进行施工，船舶到达施工区3后，进行测量点网设置，清理覆盖层。将试爆区域炮孔51,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21分为七段试爆，将炮孔51～53设为第一段，其后炮孔54～521，每三排炮孔设为一段，其中边坡部分炮孔513～521排距为b2，非边坡部分炮孔51～513排距为b1；

(2)首段钻孔：水上施工船舶完成测量定位后，使用直径为d的大孔径钻孔机在炮孔51～53作业点进行垂直钻孔作业。炮孔孔距为a，排距为b1，钻孔深度＝堵塞段长度l2+装药段长度l1+钻孔超深△h1；在水下垂直钻孔条件下，确立各参数对应的数值区间。

(3)首段装药：每完成一个炮孔的钻孔后便进行装药，采用连续装药结构。考虑到函数关系式：θ＝(l2,w,q,ky),有关变量为堵孔长度l2、排距b、装药量q、岩性ky。为使爆破过程中抛掷角θ逐渐增大，抛掷距离增加，装药过程中堵塞段41～43长度逐渐变小，即距深槽越远堵塞段长度l2越小，装药段101～103逐渐增加，边坡部分适当减少药量，确保石碴抛掷到最大抛掷距离s2与最小抛掷距离s1之间；

(4)首段起爆：选用排间毫秒延时连接起爆网络，起爆雷管采用防水非电毫秒延期导爆管雷管或防水电子数码雷管，每排炸药间的微差延时为δt，δt按前一排孔爆破后形成新自由面，即后排产生定向槽。所需时间以前排爆破时形成气体腔未被水回填的临界时间点的原则取值，为25ms～75ms；

(5)分析调整试爆数据：首段爆破后根据堆积体12的分布位置分析对比抛掷角θ和爆破距离的理论值与实际值，并根据差值调整下个试爆段的堵塞段44～46、装药段104～106长度，及排距b1、装药量q，使下个试爆段抛掷角θ满足抛掷要求；

(6)试爆区逐段试爆：首段炮孔51～53试爆数据调整完毕后，对炮孔54～56进行试爆，试爆步骤同首段起爆，检验试爆结果。对余下各段逐段试爆，并根据抛掷角理论值与实际值的差值调整爆破数据；

(7)整体试爆：逐段试爆结束后，另选与施工地段地质相似的区域进行试爆，根据逐段试爆所取得的数据，对另选的试爆区域进行一次性整体微差试爆，检验试爆成果；

(8)现场爆破：逐段试爆及整体微差试爆结束后，整合两种试爆的爆破数据，进行正式施工爆破。根据施工爆破结果，可知在施工水位线5、高水位线6、低水位线7无明显变化时，爆破后堆积体12在最大抛掷距离s2与最小抛掷距离s1之间的抛掷率为40％～80％，未发生跌水现象。

本具体实例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制。