央企信托—成都核心区域非标政信集合信托

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信托定融政信知识：

提高了劳动生产效率，保证了工程施工质量，缩短了工期，为整治航道创造了良好的条件

    本文以广西某航道整治工程为例，对水下钻孔爆破施工谈一些体会

     　　关键词：水下钻孔爆破,航道整治,应用　　 　　近年来，随着国民经济的不断发展，国家逐步加大了对交通基础设施建设力度，水运工程施工的机械化水平有了较大提高，引进建造了机械化程度较高的自航式全液压钻孔船、抓石船、运石船等配套机械设备，由于这类先进设备的运用，特别是水下钻孔设备的运用，使水下钻孔爆破成为可能

    水下钻孔爆破极大地降低了工人的劳动强度和工程成本，提高了劳动生产效率，保证了工程施工质量，缩短了工期，为整治航道创造了良好的条件

    本文以广西某航道整治工程为例，对水下钻孔爆破施工谈一些体会

     　　一、水下钻孔爆破的机理 　　水下钻孔爆破主要是指利用炸礁船（又称钻孔爆破船）进行水下钻探爆破

    炸礁船有普通式和自升式两种

    自升式炸礁船的四角有液压支柱，工作时将支柱下至水底后把船顶升出水面一定高度，以避开急流和波浪的影响，保持船舶的稳定

    炸礁船上有钻机和轨道，钻机在轨道上移动以对准钻孔位置

    钻孔方法视河床底质而定，在有覆盖层或为破碎的礁石时，一般采用双套管钻进方法，即先下外套管至覆盖层顶以保护钻孔，再把带钻头的内套管钻至覆盖层底，然后用钻具钻孔至要求深度

    钻完一孔后立即将钻孔冲洗干净并用堵眼管塞住，防止泥砂进入孔内

    全部的孔钻完后，先拔起堵眼管，冲洗钻孔，再把在船上预制好的炸药筒逐个送入孔内，钻孔顶部留40～60厘米用砂堵塞，然后拔起内、外套管，从套管底端取出导线，把各孔导线联成爆破网路并与主导线连接，船舶撤离危险区后通电起爆

    这种爆破方法适用范围广，爆破效果较好，但受水深和流速的限制

     　　二、水下钻孔爆破施工要点 　　水下钻孔爆破施工时，现场水面以下间隔一水层而无法直观岩石表面纹理、溶岩缝等构造情况和爆破效果，水域中急流、横流、漩流的不良流态以及岩面的淤泥、沙砾的覆盖等工况，从而导致施工难度更显突出

    施工时要注意： 　　1、炮孔装药量参数的选定 　　炸药的爆破，是一种高速的化学反应现象，其爆速一般民用炸药可达3500~5000m/s，并伴随着产生空气冲击波、水冲击波和地震波等主要应力

    这些应力对爆点附近的人畜、船舶和建筑物的安全造成威胁与破坏的可能，必须引起足够的重视

     　　炸药在介质（岩石）内爆破时，主要的特性有二，其一是炸药在钻孔的岩石内爆炸时产生高温、高压、高速的爆力向爆点最小抵抗线的方向抛射出去的特性，这个特性是用药量计算和定向爆破的主要理论依据；其二是炸药在岩石内部爆破后，由内至外而产生压缩粉碎圈、抛掷破碎圈、松动破坏圈和龟裂震动圈等

    这是炮孔用药量、炮孔的间距、排距计算的理论依据

     　　自20世纪70年代，我国从国外引进潜孔钻机应用于水下钻孔炸礁以来，由于潜孔钻机的冲击器（冲击锤和钻头联体）始终都置于岩石表面和岩石内部，冲击能量的损失很小而冲击钻孔效果很高

    因此，水下钻孔爆破已成为航道水下炸礁工程最主要和最高效的一种施工方法

     　　《水运工程技术规范》中，对炮孔的装药量的计算公式为： 　　首排炮孔装药量Q=0.9baH

     　　后排炮孔装药量Q=q

    baH

     　　上式中： 　　Q----炮孔装药量（kg）； 　　a----炮孔间距（m）； 　　b----炮孔排距（m）； 　　H

    ----设计开挖岩层厚度，包括计算超深值的厚度（m）； 　　q

    ----水下炸礁单位炸药消耗量（kg/m3），系经验值，可参见《水运工程技术规范》表2.3.2选用

     　　上述炮孔装药量的计算式，主要是以炮孔爆破后包括计算超深的破碎石方量与石方单位炸药消耗量以及经验系数的乘积来确定，计算式结构简单明了，但要使炮孔装药量符合实际情况，不出现因炮孔装药量的原因而产生爆区残留石丁、石埂、爆后石方粗度过大而影响开挖清碴工效或石方过碎而过大加大炸药消耗成本，必须正确选定如下几个有关参数

     　　（1）炮孔装长度L

    的参数 　　《规范》中，水下钻孔孔底标高，同排孔底应同一高程，装药长度应为孔深的2/3~4/5，软岩取较小值，硬岩取较大值，这里关键的问题是，所计算的炮孔装药量是否满足装药长度为炮孔深度的2/3~4/5的参数要求，在水下炸礁的施工实践中，往往由于炮孔直径过小或线装炸药直径与炮孔直径比值小于0.80以上时，炮孔装药长度往往大于炮孔的深度的2/3~4/5的要求，即炮孔装药后，炮孔已没有足够的堵塞长度的空间，甚至炮孔的深度无法装下所计算的装药量

    出现这种炮孔装药长度过大的情况时，便往往出现爆区残留石丁、石埂等爆破不完全的现象，要改变和克服上述问题，主要是适当加大炮孔直径或改过炮孔装药药卷包装质量，适当减少药卷外加扎竹厚度，或采用硬塑管作药卷包装，以有效增加药包的直径的措施，使用药包的直径≥炮孔直径0.8参数的要求

     　　（2）炮孔超钻深度h的参数 　　炮孔超钻深是指除设计开挖岩石厚度，包括计算超深值（陆上钻孔0.2m，水下钻孔0.4m）的厚度以下的超钻深度值，是根据炮孔直径、间距、排距以及炮孔装药量的经验系数而形成设计爆破漏斗尺寸而确定

    《规范》的超钻深度值h为1.0~1.5m的参数选取，这一参数既有理论依据，也含经验因素，但在施工实践中，当出现炮孔装药长度L

    值大于炮孔直径2/3~4/5的参数时，一般爆破效果欠佳，为解决这一矛盾，曾有企图再增加超钻深度至2.0~2.2的，甚至超钻深度达3~4m，从而使炮孔装药盲目增大超钻深度的措施，实践证明，不但底层岩石过于粉碎，而面层岩石块过大而导致开挖清碴困难，甚至往往需二次爆破又导致水下炸礁的单位炸药消耗量与工程造价的大幅增加

     　　（3）水下炸礁单位炸药消耗量及炮孔间距、排距等参数的调整 　　由于水下岩石的硬度、层理、纹理、溶岩的裂隙、水深等地质、地形复杂因素，因此水下炸礁工程获得高效益的最可靠、最根本措施是：在大面积爆破开挖施工前或施工初期，经小面积（100～600平方）石层钻孔爆破和开挖清碴试验，及时检验爆破后的实际效果，如出现爆后石碴粗度过大，机挖清碴工效不高，残留石丁、石埂等爆破不完全，爆后石碴过于粉碎，单位炸药消耗量过大的不良情况时，根据实际情况适当调整炮孔的间距、排距、超钻深度和单位炸药消耗等参数，直至达到爆后效益良好为止

     　　2、钻孔定位 　　（1）在设计的航道进行水下炸礁工程，准确布置每个炮孔位置，是防止漏炸或重炸的基本措施

    根据经验，最好用1/100~1/300比例的航道地形图和全站仪进行定位布置钻孔，不宜使用水平仪或直接用皮尺丈量的距离法定位布置，以确保炮孔的位置与设计位置偏差值≤0.2m的规范要求

    如炮孔的实际位置为溶沟等不良地质而无法钻孔时，也应在计划钻孔位置附近适当位置钻孔

     　　（2）当钻船进入施工场地锚定以后，外套管靠自重下沉到水底钻孔位置的覆盖层上，并用船舷固定盘和下甲板的固定环将其套住

    把内套管插入外套管中并固定在上甲板的固定圈处

    然后，钻具靠自动调节的双套管的导向，准确地通过覆盖层钻进岩石中

    随着潮汐的涨落，固定在船上的内套管可在外套管中伸缩自动适应水位的变化，使钻孔作业避免潮汐、流态、波浪以及流沙淤孔等的影响

     　　3、装药 　　（1）一轮钻孔作业全部完成停机，钻工退离，爆破员带药包上船，并按编号在导管内吊送药包，静止好复核吊索剩余长度，检查药包是否到底，如发现偏差过大，应重新检测，确认无误后，才能将吊索绳头并浮标放入套管内

     　　（2）一轮炮孔全部对号投入药包，由爆破员发出指令后，钻工重新就位提拔出导管

     　　（3）钻工将全部导管拔出后，指挥员发出封船信号、巡逻艇出动警戒，爆破员待爆破网路连接完毕后随作业船退避，泊于指定安全水域

     　　4、起爆 　　（1）作业船泊好停机，爆破指挥员与警戒艇通话，巡视行船动态，船道安全即发出预备信号

     　　（2）预备信号发出五分钟内爆破员应接好终端引爆装置，指挥员再次与警戒艇对话，通知起爆

     　　（3）爆破员接好引爆装置，即报告指挥员准备完毕； 　　（4）指挥员用三声长哨音，指令爆破员起爆，当第三声发出后，爆破员按动引爆装置起爆

     　　（5）起爆后，监炮员向指挥员报告监测情况，如无发现瞎炮则向指挥员发出解除警戒信号，解除封航

     　　三、施工质量控制 　　施工前，施工方反复多次勘察现场，收集、整理、筛选各种信息，精心编制优化、严谨的施工方案，制定周密详细的安全保障措施，开展行之有效的协调工作，集中现代化的航道施工机具设备，挑选管理经验丰富的工程技术人员组成爆破领导小组，为顺利完成工程任务提供了保证

     　　1、施工方法 　　水下炸暗礁工程采用潜孔钻钻孔爆破结合小风钻钻孔松动爆破，运石船清碴

    钻孔时由有经验的爆破人员选定钻孔位置，控制飞石的方向

     　　2、安全保证措施 　　为保证居民的生命安全和构筑物的完好无损，爆破小组从以下几方面作好安全工作： 　　（1）加强与地方政府协调，取得政府有力支持，成立由项目经理部、政府、公安等组成的爆破指挥协调领导小组，统一负责爆破作业现场安全指挥和协调工作，小组下设爆破专职安全员和持证爆破作业人员，以确保爆破施工安全

     　　（2）爆破时一公里水域范围内不得有人进行潜水、游泳等水下活动，并加强警戒和行人疏散

    同时泊于码头港区的船舶需移至安全区

     　　（3）钻孔时如有较厚覆盖层应先用抓石船清除后再施钻

    钻爆由深水至浅水顺序进行

     　　（4）同排炮孔尽量在同一高程面上

     　　（5）同一段别的最大装药量必须小于验算药量

     　　（6）施工人员应作好施工记录，包括孔网布置、钻孔深度、每孔装药量、线路连接等，用以备查

    施钻时应准确放样定位，以避免漏钻现象，线路连接时注意接头绑扎严实，以避免产生盲炮

     　　（7）施爆时通知附近房主打开窗户以减少空气冲击波对门窗等的影响，对近距离内影响特别严重的房屋，放炮时要求人员撤离房外，以策安全

     　　（8）为避免飞石，爆破区内采用稻草、竹排、砂袋覆盖

     　　四、结束语 　　由此可见，航道整治工程采用水下钻孔爆破进行水下炸礁施工时，要根据各现场工程地质、水纹等不同条件，对施工过程进行严格的控制，保证工程高质高效的完成

    　   按照三峡大坝正常蓄水方案，今后三峡库区水位在145～175m上下呈规律变化，比现在高程高出数十m .目前已知文物点有1208处处于三峡淹没区海拔高程175m以下（地下文物767处， 地面文物441处）

     其中重庆市忠县石宝寨周边场镇将被全淹

     　　忠县石宝寨位于三峡地区中部，属省级文物保护单位，西距今县城37km，东至重 庆市万州区51km（水路）

    作为三峡游线著名的旅游景点，1979年 11月经国家旅游局批准对外开放

    石宝寨依附山体，形似“玉印”，故名“玉印山”

    寨顶坝上有“米石”，俗称“流米洞”，又名“石宝”

    据《四川通志》载，“明末，谭宏起义，自称‘武陵王’，曾据此为寨”，故名“石宝寨”

    12层摩崖寨楼飞檐展翼，层层收缩，四周竹树环绕，花木葱茏

    底层宽，顶层窄，气势锐意，激人攀登

    愈往上爬，天地愈宽，到达顶峰天子殿，额枋上书“绀宇凌霄”

     　　石宝寨的奇特，合民间传说、地势、建筑于一体，具有丰富的物质和精神内涵

    而历代文人墨客、过船行者更是对玉印山及周围上下的建筑诗化描绘，传颂远播，把石宝寨的知名度推到空前程度

    石宝寨被石宝镇围绕，小镇尺度小巧，镇内街道蜿蜒转折，随地形起伏，围绕石寨一周，极具地方建筑特色

    石宝镇与隔长江而峙的西沱云梯街相互呼应，构成了这一区域独特的地方建筑风貌，具有很高的风景旅游价值和地方建筑文化价值

     　　目前面临的问题是，三峡工程蓄水至175m，将使石宝镇全淹

    石宝寨 被淹至山门，成为立于长江中的一个孤岛，石宝寨与石宝镇“唇齿相依”的环境联系将不复存在

     　　作为富有特色的“历史地段”，石宝寨地区的保护问题已经引起了规划部门与社会各界的普遍关注

    实际的规划设计工作由北京建工学院承担，其“就地保护”方案利用围堤解决了寨楼与山体被水环绕带来的景观及压力问题，但并未重点解决石宝寨周边场镇淹没问题

    因此在这次概念竞赛中，我们希望对后者作一个探索

    同时，由于三峡水位175m蓄水线下类似大小集（场）镇多达140余个，其中相当部分有传统风貌特色，本研究也对其他类似地段有一定参考价值

     　　二　设计的开始 　　1 自然 　　根据长江水利委员会资料，目前石宝镇一带枯水季节长江水位高程118m，库区蓄水后，玉印山成了四面濒水的孤岛，石宝寨楼门将淹没2m.在这样的客观条件下，有两个问题随之而来：一是原有“街—山（寨）—街”的呼应关系变为“水—山（寨）—水”，自然景观发生了显著改变，而且必将导致进出山交通方式与视点的变化

    二是库区水位并非固定不变，如何整治好水退后的地面景观也是一个难题

     　　2 民俗 　　石宝镇老街围绕玉印山相伴而生，当地居民在山下世代居住，生生不息

    街与山，街与寨已形成牢不可分的共生关系

    逢“一、四、七、九”赶集，不仅是当地人购物、交往的重要时间，也吸引了周围场镇，是当地主要的民俗活动

    这一切，将随着库区蓄水不复存在

     　　3 经济 　　石宝寨地区经济条件与旅游业的兴衰息息相关

    石宝寨的存在使得商业得以繁荣，而必要的商业设施也极大地方便了过往游客

    镇、寨、人处于环环相扣的联系状态

    水库蓄水后，街道消失，居民将移居到1km 以外的新城，经济活动面临着衰落

     　　三　模式的构想 　　1 “跃迁式发展” 　　面对上述特殊条件，我们提出“跃迁式发展jumping develop-ment”的观念，以特殊的思维方式去适应特殊的现实

    石宝寨地区面临的是环境的突变，与之相适应的也应该是居住模式的突变

    在特殊条件下，不宜过多拘泥于当地传统地方做法，可以采用大幅度，甚至是跨越式的演进方式，不妨将其称作“跃迁式发展”

    基于这种观念，我们在水淹没的玉印山周边规划设计出一条新街道

    相对于传统的民居发展过程，这种新形式可以被看做是一次“跃迁式发展”

    或许，这恰恰触及到民居的本质：“因地制宜，不拘一格

    ” 　　2 统一规划与自助修建 　　石宝镇这样多年形成的场镇，在街道之间、邻里之间已形成一种十分牢固的共生关系

    店铺在街道中的位置、规模，对商业效益的高低有极大影响

     我们提出的方案（题为A Flexible Street by Yangtze River），是一条在原有老街位置上重建的街，随着水位的上下变化可以改变空间形态

    我们采用“统一规划——自助修建”这样一条思路

     　　① 统一规划

    选择现在高程在168m左右的街道进行布置，沿用原有街道脉络，从距山体较近的西北向南延伸

    定下4.5m×2.4m的柱网结构

    考虑到通常民居的开间为3～4.5m，设计面宽4.5m；由于采用现代建筑结构，兼顾建筑模数，进深以2.4m为基本模数

    库区蓄水后，水面距街面的高度大致可分为1～3层

    这部分高度也是水位变化时产生空间变化的重要部位，并根据位置不同设置浮动平台，解决水位变化的空间适应性问题

     　　② 居民参与

    根据自身需要与原有位置，居民购买已划分出的柱网（一般为1～3个开间）

    购得确定数量的开间后，也拥有了纵深方向与竖直方向的可扩展面积

    在主体结构上，可以灵活划分自身需要的空间

    政府鼓励居民利用原有民居中的可用构件，部分木板墙体、梁、檩、瓦及门窗均有可能再度使用

    当地居民已有相当的独立建设的能力与传统，同时还应遵循专业人员的指导与建议，在一定的外立面节奏控制范围中进行建设，以创造出一种“新民居”形式

     　　3 季节与形式 　　新街道的形态具有双重性质——“水上的街”与“陆上的街”

    每年的冬季（11月～2月）是库区蓄水期，而夏季（6月～9月）则是落水期

    从空间和气候两个因素考虑，建筑具有固定与浮动两部分，从而产生两种典型剖面形式

     　　① 蓄水期

    水面以上为单层建筑，形似水乡

    主要交通流线为“H”形，西南民居中的凉厅子空间在这里兼作交通敞廊

    逢赶集日，店铺可以在敞廊外侧扩充销售面积

    延伸至水面以下的台阶，作为亲水性空间

    在新的街区中同样重视船与建筑的传统关系，而且将船作为主要交通工具之一

    在2～3个开间之间，可划分出独立的停船点，宽度设计为4.5m ，从水面可以十分便捷地进入建筑

    扩展了街道的通达性，利于发展旅游交通

    根据需要，可以在建筑的固定部分之外增设上下浮动单元，“H”型柱既为结构承重结构又是浮动单元的上下导轨

    浮动单元底部为轻质材料，上面可建房，也可作浮动平台

     　　② 落水期

    水位下降后，原有石板路已完全暴露出来，上下两种交通系统叠合起来，增加了行人的通行容量，也符合夏季该地区旅游旺季的需求

    同时街道尺度改变，由冬季两侧的单层建筑变为2～3层建筑，其中二层楼板是随水位下降而下降，由横梁支撑在二层位置

    同样，居民可以利用原有穿逗式民居中可拆装构件进行填充、分隔

    结合西南地区生活方式，这部分空间适合安排茶馆、小吃

    浮动单元下降后，同样也带来了气候适应性的改变，通透的架空柱廊，上下错位的对应关系，适应西南地区夏季炎热的气候特征

     　　在新建街道的一定位置，结合规划需要，设置了通往山体的联系（走廊、浮桥），与山体的联结位置同样尽量保留原有交通关系，以利用原有部分道路节点与景观对位关系

     　　在设计过程中，焦点始终落在该地区的特殊条件上，探索从“普适设计”到“地方设计”的理念

    然而，“地方设计”也并非简单因循过去的形式与符号，而应探索其内在精神与发展模式，这才是真正的继承

    这份方案更多地探讨了山体周边的景观、人文环境的再生问题上

    选题虽然是虚拟的，但我们希望以这次设计竞赛为契机，对一种新的保护再生模式作一些研究

     　　一处有价值的历史环境，必然是一个多重要素构成的系统，研究其“再生与发展”，需要综合考查物质形态、文化脉络、经济发展等多重要素

    有理由相信，只要能充分认识并主动探索这样的系统，“神形兼备”的历史环境必将更多地呈现出来

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