漳州液化天然气（LNG）项目水下基槽炸礁施工技术

薛轮轮 吴 超

（中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，福建 厦门 361000）

1 工程概述

1.1 工程概况

本工程位于福建省漳州市龙海市隆教畲族乡流会村兴古湾，地处龙海市东南沿海凸出部，东经118°10′，北纬24°15′，与厦门特区隔海相望，濒临台湾海峡，北靠南太武风景区，与招商局中银漳州经济开发区毗连，西与漳浦县交界。

本工程拟建1 个LNG 装卸码头（含码头主体、引桥、控制楼平台及补偿平台等）、1 个工作船码头、1 个火炬平台。

LNG 装卸码头长度370m，包含1 个工作平台、4 个靠船墩和6 个系缆墩。工作平台为50m×30m，顶高程12.0m；靠船墩均为14m×15m，顶高程8.0m；北侧系缆墩（1～3#）兼做引桥墩为23×14m，南侧系缆墩（4～6#）为14m×14m；引桥总长566m，宽度15m。引桥及码头基础均采用重力式结构。

工作船码头布置于南护岸外侧，码头长度62m，码头宽度为18m，码头考虑双侧靠泊，顶面高程10.5m，码头前沿设计水深高程为-7.0m，停泊区宽度35m。引桥长度60m、宽度7m，引桥面高程为10.5m。码头采用重力式基础，引桥采用高桩基础。

火炬平台含平台主体、引桥及补偿平台等，平面尺度为30m，平台面高程为13.0m。火炬平台引桥按不通车考虑，宽度定为6m，长度为75m，高程为13.0m。平台采用重力式基础。

回旋水域布置在码头西侧、接收站陆域南侧适宜水深位置，直径为865m，港池及回旋水域设计底标高为-14.3m，泊位水域设计底标高为-13.5m。

1.2 炸礁工程概况

本工程炸礁区域位于装卸码头和火炬平台基槽部分。总工程量约11634m3。其中LNG 装卸码头基槽炸、清礁5442m3，底标高-17.5～-33m；引桥工程基槽炸、清礁4316m3，底标高-9.5～-23m；火炬平台基槽炸、清礁1876m3，底标高-11m。

（1）炸礁区域分布情况部分见表1。

表1 炸礁情况汇总表

1.3 爆区环境

本工程爆区周边无民房建筑；场地北侧为填海造地工程形成的陆域，已于2016 年9 月完工，地基处理交工标高+8.0m，表层地基承载力≥130kPa；场地东侧有1 座在建防波堤，形成半环抱式港区，抛石斜坡堤结构，目前已抛填施工完成约65m；场地西侧有1 座渔船码头，抛石斜坡堤结构L 型；场地南侧为海侧。

炸礁区东侧与在建防波堤工程最近距离约100m。西侧（火炬平台）与渔码头最近距离约618m。北侧与一期填海造地项目南护岸最近60m。东北侧与预制区搅拌楼最近距离约为195m。西北侧与在建LNG 储罐（钢筋混凝土）最近距离约148m。西北侧有紫菜养殖区，火炬平台最近处距离60m，LNG码头距离590m。（火炬平台基槽炸礁施工时间将错开紫菜养殖季节，避免影响紫菜养殖）

根据地勘报告及周边环境探摸，爆破区及附近区域没有海底电缆、水下管线等其他需保护目标、也没有客船航线。

2 炸礁施工方法及工艺

2.1 总体施工方案

本炸礁工程采用炸礁船水下钻孔爆破方法进行施工。

本工程所处位置为在建码头水域，施工船舶提前到达施工区周边等待，施工前应提前与现场调度部门沟通、协调，计划先进行引桥及LNG 装卸码头基槽炸礁施工，完成后再进行火炬平台炸礁施工。

施工顺序：由岸往海，先施工LNG 装卸码头，后火炬平台。

具体施工安排：引桥1#沉箱→引桥2#沉箱→引桥3#沉箱→引桥4#沉箱及2#补偿平台→引桥5#沉箱→引桥6#沉箱→引桥7#沉箱→2#靠船墩→工作平台1#及4#沉箱→引桥14#沉箱、工作平台2#及5#沉箱→工作平台3#及6#沉箱→3#靠船墩→4#靠船墩→4#系缆墩与5#系缆墩之间→5#系缆墩与6#系缆墩之间→火炬平台基槽。

炸礁船用RTK 定位系统对浅点位置进行精确定位，利用炸礁船上钻机钻孔，一次钻孔至设计要求高程（包括施工超深2m）然后下药起爆。

2.2 炸礁施工设备、方法及工艺

钻孔爆破施工计划采用一艘平台炸礁船（天宝007），其总长57.2m，型宽15m、型深3m，总662t，锚艇1 条，配备多台液压潜孔钻机，钻孔直径138mm。一次钻孔至设计高程（包括超深）。钻孔深度=潮位（m）+设计底标高（m）+超深值（m）。

炸礁船上配备多台全液压轨道潜孔钻和高风压空压机，平面孔位在炸礁船上可通过RTK 定位系统精确控制。孔深根据已知点高程、平台船高程和钻孔位置的渠底部高程，用RTK 进行测量计算。装药是在炸礁船上通过钻机套管进行，然后进行堵孔，每一船位钻孔完毕炸药也随之装完，并联好起爆网络。爆破时采用孔间毫秒微差技术顺序爆破。

2.2.1 爆破参数的选择

炮孔直径D=138mm，药卷直径φ=110mm，药卷长度400mm，炮孔间距a=2.5m，炮孔排距b=2.5m，钻孔超深为2.0m，矩形布孔。

2.2.2 爆破器材的选择

由于炸药需要在水中的浸泡时间比较长，为了获得较好的爆破效果，选用防水性能较好的2 号岩石乳化炸药，药卷直径110mm，并将乳化炸药装入PVC 塑料袋内防止水压和水的浸泡作用影响炸药装药，PVC 塑料袋内径120mm，装药药柱长度根据孔深确定。

起爆雷管选用非电导爆管雷管，非电导爆管雷管选择使用毫秒段发雷管引爆，非电导爆管雷管采用多个段别，以便提高岩石破碎效果，同时减小爆破地震波和水下冲击波。

2.2.3 炸礁施工工艺流程

（1）炸礁船定位。天宝007 施工船舶抛设四具锚，首尾两侧四具边锚。选用矩阵状布孔的方法进行施工。利用具有RTK-DGPS 全球卫星定位系统进行钻孔定位。先在岸上开阔位置设置基站，并在炸礁船上设置两台移动站，用于定向、定位。按预先设计好的爆破孔距、排距将钻孔排位预先绘制到船舶作业施工软件中[1-3]。根据钻孔时的潮位计算该点的钻孔深度。要求一次钻爆到设计深度。

（2）钻孔工艺。采用高钻架“一管一钻法”进行施工，利用高钻架的特性克服潮差对钻孔的影响。钻孔作业前先下套管，再下钻具进行钻孔。钻孔作业中一边提升钻杆一边送风吹水，以便钻孔中的碎渣能及时排出孔洞。钻孔至设计深度后，经反复多次提升和下落钻杆，以防碎石堵孔。钻孔完成后立即装药，钻孔和装药两项流程交替进行。

（3）装药与堵塞。为防止碎石堵孔及泥沙回淤，钻孔完成后应立即装药作业，用碎石夹较大的颗的中沙进行堵塞。每个起爆体中使用相同段号的两发非电塑料导爆管雷管。炮孔装药长度＞4m 时应增加至两个起爆体。

（4）爆破网络及起爆方式。爆破使用的起爆器材采用非电毫秒差导爆管雷管。起爆网路为非电导爆网路。起爆网路：每孔装入2/4 发毫秒差导爆管雷管，连接各炮孔导爆管至主导爆管，主导爆管根据长度需要串接若干导爆管雷管至起爆器。起爆器设置在炸礁船上，起爆前炸礁船搅锚至安全距离以外，搅锚离开前应船底、缆绳、船舵、各附属物是否挂有导爆索、药包。

（5）警戒与起爆。炸礁船移船至安全区域以后，现场爆破指挥确认各警戒点警戒情况，全部确认安全后方可起爆，起爆后等待一段确认时间后炸礁船移船回到施工区，对各引爆导爆管进行检查，确认是否全部正常起爆。确认安全后现场解除警报。

（6）储存。火工品使用后及时同时运输企业，当天退回并做好盘点工作。

3 爆破参数及爆破网络设计

3.1 钻孔爆破技术参数设计及计算

3.1.1 基本参数

（1）单位耗药量q：q=q1+q2+q3+q4=q1+0.01h2+0.02h3+0.03H。式中：q1为基本装药量，是一般陆地梯段爆破单耗的2 倍，对水下垂直钻孔，再增加10%；本工程部分区域水深较深，岩石为中硬岩石，根据以往工程经验，综合考虑取1.75kg/m3；q2为爆区上方水压增量，q2=0.01h2；q3为爆区上方覆盖层增量，q3=0.02h3；q4为岩石膨胀增量，q4=0.03H；h2为水深，平均按20m计；h3为覆盖层（淤泥或土、砂）厚度，按1m 计；H 为爆破岩层厚度，按1m[4]。

本工程中q=1.75+0.01×20+0.02×1+0.03×1=2.0kg/m3。

（2）孔网参数：取a=2.5m、b=W=2.5m。

（3）开挖深度H。

（4）超深h=2.0m。

（5）单孔标准装药量Q：单孔药量（H=1m 为例，其余孔深装药量按下面公式计算）：Q=q×a×b×H=2.0×2.5×2.5×1=12.5kg（岩层厚度1m）。

（6）药孔布置：采用矩形布孔。

3.1.2 装药、充填设计

采用连续装药结构。每孔中装二/四发毫秒差导爆管雷管，并采用导爆索将各个药卷联接。水下爆破，工程岩层较薄，计划堵塞0.5m 左右。采用碎石或粗砂进行堵塞。

3.2 爆破网路设计

爆破使用的起爆器材采用非电毫秒差导爆管雷管。起爆网路为非电导爆网路。

（1）网路联结形式。起爆网路：采用非电毫秒差导爆雷管的孔间延时起爆网路。每孔装入2/4 发毫秒差导爆管雷管，连接各炮孔导爆管至主导爆管，主导爆管根据长度需要串接若干导爆管雷管至起爆器。

（2）延期形式。采用孔间毫秒差导爆管雷管进行延期起爆，以降低每段齐爆的总体药量，充分减少对周边构筑物的震动影响。

（3）起爆方式。孔外接导爆管雷管联接各个孔雷管的导爆管，最终采用非电起爆器引爆导爆管雷管来引爆整个网路。

（4）微差时间及雷管段的划分。非电雷管选用多个段号。段发雷管的布置顺序为从深水到浅水依次为低段到高段。起爆顺序为从前排向后排逐排起爆。

3.3 爆破试验

在完成爆破参数以及爆破网络的设计后应进行现场爆破试验，结合现场取得的爆破实际参数，进一步完善理论设计以及指导后续断面的施工作业。

3.4 施工作业时间

为提高效率，保证安全，水下炸礁作业时间为7：00～18：00，起爆在能见度允许的情况下（能见度≥1.5km）进行。爆破时间要充分协调好海上过往船只，并在安全情况下尽快实施，爆后清渣采取不间断作业。

（1）火工品临时运输船只。火工品采用临时运输船舶进行海上运输，运输船舶均符合海事部门的船检要求，并配备火工品专用储存装置。

（2）火工品运输码头。本工程火工品的临时装船码头设在现场西侧的渔码头。

（3）火工品运输要求。陆地运输：从漳浦火工品专用仓库出运，专车专人进行运输；水上运输路线：渔码头搬运上船→沿南护岸外侧航行→施工船；水路运输爆破器材：采用运输船舶运送火工品，在运输过程中炸药和雷管分开运输[5]。

4 结束语

本工程所处施工海域恶劣，有福建省十大危险海域的“美誉”。炸礁作业环境涉及构筑物多，通过对爆破技术参数以及爆破网络的设计，可有效减少爆破振动对周边构筑物的影响，通过技术手段的控制，在本质上确保水下爆破安全。在保证安全、爆破质量的前提下，又好又快地完成水下炸礁作业，为同类型的工程提供借鉴。