水下爆破施工方案設計要點

一、水下爆破施工概述

1.1水下爆破的定義與范疇

水下爆破是指在天然水域或人工水體（如河流、湖泊、海洋、水庫等）環(huán)境中，通過炸藥爆炸產生的能量對水下巖土、構筑物或障礙物進行破碎、開挖、拆除或改良的工程技術。其范疇涵蓋水下巖體爆破（如航道疏浚、基槽開挖）、水下障礙物清除（如礁石、沉船、舊橋墩）、水下構筑物拆除（如圍堰、碼頭基礎）以及水下地基處理（如軟基加固）等作業(yè)類型，是水利工程、港口工程、海洋工程及航道整治等領域的關鍵技術手段。

1.2水下爆破工程的特點

水下爆破工程區(qū)別于陸地爆破，具有顯著的環(huán)境與技術特殊性。首先，水介質的存在改變了爆炸應力波的傳播特性，水的不可壓縮性使爆炸能量傳遞效率更高，同時水壓作用會增加爆破荷載的復雜性；其次，水下施工環(huán)境受水文條件（如水深、流速、潮汐、波浪）影響顯著，水流可能改變炸藥位置與爆破方向，能見度低則增加作業(yè)難度；此外，水下爆破需兼顧水體生態(tài)環(huán)境保護，避免沖擊波、飛石及有害物質對水生生物的破壞，同時需保障水上水下作業(yè)人員與設施的安全，技術控制要求更為嚴格。

1.3水下爆破的主要應用領域

水下爆破技術在工程建設中應用廣泛。在航道與港口工程中，用于水下炸礁以疏通航道、開挖港池基槽；在水利水電工程中，用于圍堰拆除、導流洞開挖及水下巖塞爆破；在海洋工程中，用于海底管線鋪設前的障礙清除、人工島基床處理；在橋梁與市政工程中，用于水下橋墩拆除、樁基破碎及舊碼頭改造；在國防與應急工程中，用于水下障礙物排除、沉船打撈等特殊作業(yè)，其應用場景隨工程需求持續(xù)拓展。

1.4水下爆破施工的基本流程

水下爆破施工需遵循標準化流程以確保安全與效率。前期階段包括工程勘察（地形、地質、水文、環(huán)境調查）、方案設計（爆破參數、網路設計、安全防護措施）及審批報備；準備階段涉及爆破器材檢驗與運輸、施工船舶與設備調試、鉆孔平臺搭建或定位系統(tǒng)布設；實施階段包括鉆孔（或藥包埋設）、裝藥與填塞、聯網起爆、爆后檢查與效果評估；收尾階段包括清渣作業(yè)、環(huán)境監(jiān)測及場地恢復，各階段需嚴格協(xié)同控制，確保施工質量與安全。

二、前期勘察與基礎資料收集

2.1地質勘察

2.1.1巖土層特征調查

2.1.2地質構造與不良地質體識別

詳細調查爆破區(qū)及周邊的地質構造，包括褶皺、斷裂帶等的空間展布及其對爆破效果的影響。對可能存在的不良地質體（如溶洞、破碎帶、軟弱夾層）進行專項探測，明確其位置、規(guī)模及填充物性質，避免因地質構造復雜導致爆破能量逸散或產生意外破壞。

2.2水文勘察

2.2.1水深與流速測量

采用測深儀、流速儀等設備，對爆破區(qū)及周邊水域進行系統(tǒng)性水深測量，繪制精確的水下地形圖。同步監(jiān)測不同水深、不同時段的流速流向，特別是潮汐影響區(qū)域的漲落潮規(guī)律，分析水流對鉆孔定位、藥包穩(wěn)定及爆碴擴散的影響。

2.2.2水文氣象資料收集

收集爆破區(qū)歷史水文氣象數據，包括水位變幅、波浪高、周期、風向風速等。重點關注極端天氣條件（如臺風、暴雨）對施工安全的影響，評估施工期水文環(huán)境的穩(wěn)定性，為施工窗口期選擇及安全防護設計提供支撐。

2.3環(huán)境與周邊設施調查

2.3.1生態(tài)敏感區(qū)識別

2.3.2周邊建筑物與管線排查

全面調查爆破區(qū)周邊500米范圍內的建筑物類型、結構形式、基礎埋深及現狀完好情況。對水下及沿岸的管線（如油氣管道、通信光纜、電力電纜）進行定位，明確其材質、管徑、運行壓力及埋深，分析爆破震動及沖擊波對建筑物和管線的危害風險，確定安全防護等級。

2.4爆破器材與施工條件評估

2.4.1可用爆破器材性能測試

根據水下環(huán)境特點，對擬采用的炸藥（如乳化炸藥、膠質炸藥）、雷管（電雷管、導爆管雷管、數碼電子雷管）及起爆器材進行性能測試，重點評估其抗水性、感度及傳爆可靠性。對比不同器材的性價比及適用條件，選擇滿足工程需求且便于水下操作的爆破材料。

2.4.2施工船舶與設備選型

結合水深、流速及工程量，選擇合適的施工船舶，如鉆孔平臺船、定位方駁、起錨船等。評估船舶的定位精度（需滿足鉆孔偏差≤10cm）、抗風浪能力及作業(yè)穩(wěn)定性，同時配套空壓機、裝藥器、潛水設備等輔助設施，確保施工效率與安全。

三、爆破參數設計

3.1炸藥類型與性能匹配

3.1.1水下炸藥選型原則

水下爆破需優(yōu)先選擇抗水性強、密度適中、爆速穩(wěn)定的炸藥類型。乳化炸藥因其良好的抗水性和可塑性，成為水下爆破的首選，適用于水深超過5米的作業(yè)環(huán)境。膠質炸藥則適用于需要高爆速的堅硬巖體破碎，但需額外封裝防水。對于淺水區(qū)或流速較大的水域，可選擇具有緩釋特性的低威力炸藥，減少水流對藥包穩(wěn)定性的影響。炸藥選型需結合巖性、水深和破碎目標綜合評估，避免因炸藥性能不匹配導致能量利用率低下或過度破碎。

3.1.2炸藥參數與巖性適配

炸藥的猛度、爆熱及爆壓需與爆破對象的巖體力學性質相匹配。對于花崗巖等高硬度巖石，宜選用爆速大于4000m/s的高猛度炸藥；而砂巖、頁巖等中等硬度巖體，可選用爆速在3000-3500m/s的中等威力炸藥。軟基處理時，則需采用低爆壓、高爆熱的炸藥，以減少對周邊土體的擾動。通過現場巖體波速測試和抗壓強度試驗，確定炸藥能量傳遞效率，確保破碎效果與工程目標一致。

3.2孔網參數優(yōu)化設計

3.2.1鉆孔直徑與深度確定

鉆孔直徑直接影響裝藥量和破碎范圍。水下爆破常用孔徑為76mm、89mm或102mm，孔深需根據爆破臺階高度和超深系數確定。超深系數一般取0.2-0.3倍臺階高度，例如10米高臺階需超深2-3米，以克服底部巖體的夾制作用。在覆蓋層較厚的區(qū)域，需增加鉆孔深度至基巖面以下1-2米，防止爆破后殘留根底。鉆孔深度還需考慮水流對鉆桿的偏移影響，適當增加預留長度。

3.2.2孔距與排距計算

孔距和排距的合理布置是控制爆破效果的關鍵?？拙嗤ǔＨ】讖降?-12倍，如102mm孔徑的孔距控制在0.8-1.2米；排距取孔距的0.8-0.9倍，形成梅花形布孔。對于破碎要求較高的區(qū)域，可縮小孔距至孔徑的6-8倍，增加單位面積炸藥量。在礁石爆破中，需根據礁石尺寸和產狀調整布孔方向，確保炸藥能量均勻分布。通過爆破漏斗試驗驗證孔網參數的合理性，優(yōu)化爆破塊度分布。

3.3裝藥結構與起爆網絡

3.3.1裝藥方式與填塞工藝

水下爆破采用連續(xù)裝藥或間隔裝藥結構。連續(xù)裝藥適用于均質巖體，間隔裝藥（如底部裝藥70%、中部裝藥30%）可改善破碎均勻性。填塞材料需選用級配良好的砂礫石，填塞長度取1.5-2倍孔徑，確保爆炸氣體有效作用。在流速大于1m/s的水域，需使用抗沖刷的柔性填塞材料，或采用特制填塞器防止填料流失。裝藥過程中需同步檢測藥包密度，避免因密度不均導致傳爆中斷。

3.3.2起爆網絡設計與延時控制

起爆網絡采用復式非電導爆管雷管系統(tǒng)，提高可靠性。主爆孔采用毫秒延時雷管，相鄰排孔延時25-50ms，形成波浪式破碎效應。周邊緩沖孔采用半秒延時雷管，減少對保留巖體的震動影響。在多排孔爆破中，采用V型或斜線型起爆順序，增強巖體碰撞破碎效果。起爆網絡需進行1:1模擬試驗，驗證雷管延時精度和網路傳爆穩(wěn)定性，確保各段藥包按設計順序起爆。

四、安全控制與環(huán)境保護措施

4.1爆破振動控制

4.1.1振動安全允許距離確定

根據爆破規(guī)模與周邊環(huán)境，通過薩道夫斯基公式計算建筑物允許振動速度。一般民房控制在1cm/s以內，鋼筋混凝土結構控制在3cm/s以內，重要設施需專項評估。結合地質條件調整參數，如軟土地基需放大安全系數1.2倍。施工前通過試爆校核計算值，確保振動控制在安全閾值內。

4.1.2降振技術實施

采用分段延時爆破技術，單段藥量控制在50kg以內。對近距離保護目標設置減振溝，溝深3-5米、寬2米，內填鋸末或泡沫混凝土。在爆破區(qū)與保護區(qū)間預裂爆破形成減振帶，預裂孔間距0.5米，線裝藥密度0.3kg/m。施工中實時監(jiān)測振動數據，超標時立即調整單響藥量或起爆順序。

4.2水下沖擊波防護

4.2.1沖擊波影響范圍預測

根據炸藥量和水深，通過經驗公式計算沖擊波壓力。當TNT當量超過100kg時，需對500米范圍內的船舶實施禁航。對養(yǎng)殖區(qū)等敏感水域，采用氣泡帷幕技術降低沖擊波強度，在爆破區(qū)周邊布置3-5排壓縮空氣管道，氣壓0.3-0.5MPa，形成氣幕屏障。

4.2.2水生物保護措施

爆破前采用聲學驅趕設備驅趕魚類，頻段覆蓋20-200Hz。爆破時段避開魚類產卵期，選擇平潮時段施工。對珍稀水生生物棲息地，設置2公里臨時禁漁區(qū)，并聯合漁政部門進行生態(tài)補償。爆破后48小時內對水域進行水質監(jiān)測，重點檢測懸浮物和重金屬含量。

4.3飛石與漂浮物控制

4.3.1防護屏障設置

在爆破區(qū)上游50米處設置攔排架，采用直徑20cm的圓木橫向連接，間距1米，掛雙層尼龍防護網。對淺水區(qū)爆破，在爆區(qū)表面覆蓋廢舊輪胎或沙袋，形成柔性覆蓋層。施工前清除水面漂浮物，防止被氣流卷起形成二次飛石。

4.3.2警戒范圍動態(tài)管理

水面警戒半徑按最大單響藥量計算，每10kg炸藥擴展100米半徑。施工船舶配備AIS定位系統(tǒng)，實時傳輸位置信息。警戒艇采用雷達掃描與目視觀察結合，發(fā)現異常立即擴圍。爆破后30分鐘內派潛水員檢查水下障礙物，確認無殘留飛石后方可解除警戒。

4.4有害氣體與粉塵控制

4.4.1爆破后氣體監(jiān)測

在爆點下風向50米處設置CO檢測儀，報警閾值設定為50ppm。對密閉水域爆破，采用鼓風機強制通風，換氣次數不小于5次/小時。施工期間每2小時檢測一次溶解氧含量，確保不低于6mg/L。

4.4.2懸浮物處理技術

爆破前在爆區(qū)周邊投放絮凝劑（聚合氯化鋁），投加量20mg/L。采用氣浮船收集水面油污和懸浮顆粒，處理能力不小于500m3/h。清渣作業(yè)時使用環(huán)保絞刀，避免二次擾動。施工結束后進行底泥檢測，超出標準時進行固化處理。

4.5應急預案與響應機制

4.5.1危險源辨識與分級

識別坍塌、中毒、溺亡等六類主要風險，建立三級預警機制。一級預警（紅色）針對重大險情，立即啟動全區(qū)域疏散；二級預警（橙色）針對局部風險，限制人員進入；三級預警（黃色）針對潛在風險，加強監(jiān)測頻次。

4.5.2救援資源部署

現場配備專業(yè)潛水救援小組，配備減壓艙和高壓氧設備。醫(yī)療點設置AED除顫儀和急救藥品，確保15分鐘內到達現場。與附近醫(yī)院簽訂綠色通道協(xié)議，建立傷員轉運專線。定期組織爆破事故應急演練，每季度至少開展一次綜合演練。

4.6施工過程安全管理

4.6.1人員資質與培訓

爆破作業(yè)人員必須持有特種作業(yè)操作證，潛水員需持國際認證證書。施工前進行安全技術交底，重點講解水下作業(yè)風險點。每日作業(yè)前進行班前會，明確當日危險源及防控措施。

4.6.2設備安全檢查

鉆孔平臺每日檢查錨鏈磨損情況，安全系數保持大于5。起爆器采用雙回路供電，備用電源續(xù)航不小于4小時。潛水設備配備應急供氣系統(tǒng)，氣瓶儲量滿足2小時使用需求。爆破器材運輸專用車輛安裝GPS定位和溫度監(jiān)控，運輸路線避開居民區(qū)。

五、施工組織與進度管理

5.1施工準備階段

5.1.1人員組織架構

項目組建以項目經理為核心的管理團隊，下設技術組、施工組、安全組、物資組。技術組由爆破工程師、地質工程師、測量工程師組成，負責方案優(yōu)化與現場技術指導；施工組配備鉆孔班長、裝藥班長、潛水隊長等崗位，實行24小時輪班制；安全組專職負責爆破安全警戒、環(huán)境監(jiān)測及應急響應；物資組統(tǒng)籌爆破器材、施工耗材的采購與倉儲管理。所有特種作業(yè)人員必須持證上崗，潛水員需具備PADI或同等資質，爆破員需持有公安部門頒發(fā)的爆破作業(yè)許可證。

5.1.2施工設備調配

根據工程規(guī)模配置專用船舶集群：定位方駁2艘（配備GPS-RTK定位系統(tǒng)，定位精度≤2cm）、鉆孔平臺船1艘（配備8臺液壓鉆機，鉆進效率15m/h）、起錨船1艘（錨系拉力50噸）、潛水作業(yè)船2艘（配備潛水減壓艙）。輔助設備包括空壓機（供氣量20m3/min）、裝藥器（裝藥效率50kg/h）、環(huán)保絞刀（清渣能力300m3/h）。設備進場前需完成72小時試運行，確保液壓系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)無故障。

5.1.3技術準備與交底

施工前組織三級技術交底：項目部向施工班組交底重點工序控制要點；技術組向操作人員交底爆破參數、操作規(guī)范及應急處置措施；班組長向作業(yè)人員交底當日任務、危險源及防護措施。編制《水下爆破作業(yè)指導書》，涵蓋鉆孔定位偏差控制（水平偏差≤5cm、垂直偏差≤1%）、裝藥密度檢測（每孔3次抽查）、聯網電阻測試（≤1Ω）等關鍵工序驗收標準。

5.2施工實施階段

5.2.1鉆孔作業(yè)流程

鉆孔采用"初定位-精定位-鉆進-成孔檢測"四步法。初定位通過聲吶掃描確定礁石輪廓；精定位采用GPS-RTK與激光測距儀聯合控制，確保開孔點偏差≤3cm；鉆進過程實時監(jiān)測鉆壓（8-12MPa）、轉速（60-80r/min）及巖屑返排情況，遇破碎帶時降低鉆速至30r/min并注入膨潤土護壁；成孔后采用孔內電視檢測孔壁完整性，孔深誤差超過10cm時重新鉆孔。每日鉆孔結束后立即封孔，防止孔壁坍塌。

5.2.2裝藥與聯網作業(yè)

裝藥采用"防水藥包+剛性導管"工藝，藥包外裹雙層PVC防水套，接口處熱熔密封。裝藥前使用裝藥器檢測藥包密度（乳化炸藥密度1.1-1.2g/cm3），密度不達標藥包當場報廢。聯網采用"復式非電導爆管+數字雷管"混合系統(tǒng)，主爆孔采用毫秒延時雷管（25ms/段），緩沖孔采用半秒延時雷管（500ms/段）。聯網完成后由技術員和監(jiān)理共同檢測網路導通性，每100m設置1個檢測點，確保傳爆可靠。

5.2.3清渣與驗收標準

爆破后采用環(huán)保絞刀進行清渣作業(yè)，絞刀轉速控制在30-40r/min，避免擾動未爆礁石。清渣分兩次進行：首次清渣至設計標高以上0.5m，采用聲吶掃描檢測殘留礁石；二次精挖至設計標高，平整度允許偏差±20cm。驗收采用"三方聯合檢查制"：施工單位測量水深，監(jiān)理單位抽查斷面，建設單位核驗工程量。驗收合格后24小時內提交《水下爆破竣工報告》，附鉆孔定位圖、裝藥記錄、清渣檢測報告等資料。

5.3進度控制與協(xié)調

5.3.1施工計劃編制

采用"總計劃-月計劃-周計劃"三級管控體系?？傆媱澮岳锍瘫?jié)點控制關鍵工序，如"礁石爆破完成時間""清渣驗收時間"；月計劃分解為鉆孔、裝藥、清渣三個模塊，明確各模塊起止時間；周計劃細化至每日任務，如"完成8個鉆孔""裝藥2個爆破單元"。計劃編制考慮天氣窗口期（風力≤6級、浪高≤1.5m）、潮汐影響（平潮時段作業(yè)）等制約因素，預留15%的緩沖時間。

5.3.2資源動態(tài)調配

建立資源動態(tài)預警機制：當鉆孔進度滯后超過2天時，增派1臺備用鉆機；裝藥效率低于40kg/h時，啟動備用裝藥器；清渣設備故障率超過5%時，調用應急絞船。物資實行"定額消耗+動態(tài)補充"管理，乳化炸藥日消耗量超過200kg時，啟動24小時緊急采購流程。人力資源實行"一專多能"培訓，鉆孔人員經考核后可承擔裝藥作業(yè)，確保人員利用率達90%以上。

5.3.3外部協(xié)調機制

建立"1+N"協(xié)調體系：1個總協(xié)調對接海事局、環(huán)保局、漁業(yè)局等N個政府部門。爆破作業(yè)前15天提交《水上水下活動作業(yè)申請書》，附爆破設計、環(huán)境影響評估報告；施工期間每日向海事部門報送次日作業(yè)計劃，協(xié)調發(fā)布航行通告；每月召開環(huán)保協(xié)調會，通報水質監(jiān)測數據，協(xié)商魚類資源補償方案。建立"信息直報通道"，重大變更事項2小時內同步至所有相關方。

六、質量驗收與后期管理

6.1爆破效果質量驗收標準

6.1.1巖體破碎度檢測

采用網格抽樣法評估爆破塊度，在清渣后的基槽內劃分10m×10m網格，每個網格隨機選取5個測點。使用標準篩分法檢測，合格塊度需滿足：最大邊長≤1.5倍設計開挖深度，超粒徑塊體占比≤5%。對礁石爆破區(qū)域，采用水下攝影結合圖像分析軟件，統(tǒng)計塊度分布均勻性，變異系數控制在0.3-0.4之間。

6.1.2底部平整度驗收

使用多波束測深儀進行全覆蓋掃描，測線間距≤5m。驗收標準為：設計標高以上0.3m范圍內，高差≤30cm；局部凹陷深度超過50cm的區(qū)域面積占比≤2%。對重要結構物基礎區(qū)域，增加潛水員探摸檢查，用手持測距儀復核局部平整度，確保無尖銳凸起或懸空巖體。

6.1.3爆破殘留物控制

清渣作業(yè)完成后，進行三次專項排查：首次使用磁力探測儀清除未爆雷管等金屬殘留物；二次采用聲吶掃描探測孤立礁石；三次由潛水員手持探摸桿沿基槽行走，重點檢查墻角、溝槽等隱蔽部位。殘留礁石體積超過0.5m3時，必須進行二次爆破處理。

6.2爆破影響監(jiān)測評估

6.2.1水質與生態(tài)監(jiān)測

爆破前在爆區(qū)上下游500m處布設3個水質監(jiān)測斷面，檢測pH值（6.5-8.5）、溶解氧（≥6mg/L）、懸浮物（≤50mg/L）等指標。爆破后24小時、72小時、7天分別取樣，對比分析污染物衰減規(guī)律。同步進行水生生物調查，采用網具采樣和聲學探測評估魚類資源量變化，若種群密度下降超過20%，啟動生態(tài)補償方案。

6.2.2建筑物變形觀測

對爆破影響范圍內的建筑物布設沉降觀測點，間距15-20m。采用精密水準儀進行爆破前、爆破后1小時、24小時、72小時的四階段觀測。沉降速率控制在0.1mm/d以內，累計沉降量≤5mm時判定為安全。對橋梁墩臺等敏感結構，增加傾斜觀測，傾斜率允許值≤0.1%。

6.2.3河床地形變化分析

利用單波束測深儀繪制爆破前后的水下地形圖，通過GIS軟件進行三維對比。重點監(jiān)測：邊坡穩(wěn)定性（坡度變化≤5°）、溝槽形態(tài)（軸線偏移≤0.5m）、相鄰區(qū)域沉降（高差突變≤0.3m）。對異常變形區(qū)域實施加密測量，分析是否由爆破震動引起。

6.3后期維護與生態(tài)修復

6.3.1工