CN114705096B - 一种组合帷幕减震施工方法 - Google Patents

Abstract

一种组合帷幕减震施工方法，包括如下步骤：(1)施工准备；(2)工作平台布置；(3)传感器布置及连接；(4)试爆；(5)钻机船定位及钻孔；(6)装药与网路连接；(7)帷幕装置安装及调试；(8)警戒并起爆；(9)采集数据及帷幕、设备撤离。应用本发明通过帷幕组合的方式围挡施工区，将施工产生的冲击波挡在施工区进行衰减，减少施工震动对周围建筑物、水生物的影响，提高施工效率，为水下施工控制冲击波的危害提供了强有力的手段。

Description

一种组合帷幕减震施工方法

技术领域

本发明涉及水运工程、水利水电工程中对周围环境防护的施工方法，特别是一种组合帷幕减震施工方法。

背景技术

当前使用的单层气泡帷幕爆破防护措施不能满足安全稳定的要求，存在受水底起伏地形影响，出现水底漏空现象，防护不到位；气泡发生管下放及安装过程被泥沙或者水中杂质堵塞气孔，不能形成封闭的帷幕墙；受水体流动影响，气泡帷幕的分布偏移，不能形成密度均匀的帷幕墙等问题。研究更加有效、可靠的爆破安全防护措施，是一个重要工程技术问题。

发明内容

本发明的目的是为水运建设工程提供一种组合帷幕减震施工方法，通过在爆破区域周围布置气泡帷幕与阻波帘组合，爆破产生的冲击波被衰减于爆破区域内，其衰减效果明显，衰减效率高，采用该方法能够在施工过程对水生物进行保护，通过双重帷幕衰减水下爆炸冲击波，使得水生物受到冲击波的危害大大降低，保证水生物得到很好的保护，为水下爆破施工控制冲击波的危害提供了强有力的手段。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种组合帷幕减震施工方法，包括如下步骤：

(1)施工准备

根据施工组织设计要求及实际施工经验，帷幕爆破施工前需做好施工区域勘测，布置施工平台以及安装测振设备；根据设计孔径、孔距制作气泡发生管，根据设计要求制作阻波帘，在爆破区域周围布置警戒标志、警戒物；检查、测试施工用具及设备运行状态的准备工作；

气泡发生管孔距设计采用如下计算公式：

P₁V₁＝P₂V₂

式中：V₁---在出气孔内的气体体积，单位mm³；P₁---在出气孔内的气体压强，单位MPa；V₂---到达出气孔外的气体体积，单位mm³；P₂---到达出气孔外的气体压强，单位MPa；

其中，到达出气孔外的气体压强采用如下公式计算：

P₂＝ρgh

式中：P₂---到达出气孔外的气体压强。单位MPa；ρ---水的密度。单位kg/m3；g---重力加速度；h---水深。单位m。

气体体积计算公式如下：

式中:V---气体体积。单位mm³；π---圆周率；R---气体半径。单位mm。

(2)帷幕装置安装及调试

工作平台布置完成后，根据设计要求安装制作好的帷幕装置，校核定位并安装稳固，供气使气泡发生管发出的气泡形成稳定的气泡帷幕；

1)气泡发生管安装及检查

根据布置设计要求，将气泡发生管运至安装地点后，气泡发生管的一端系在浮标上，使气泡发生管的端头露在水面上，将气泡发生管沿爆破区域的周围绕一圈使爆破区域被完全围起来，气泡发生管的另一端也抛锚系浮标上露出水面，再将供风连接管各连接上气泡发生管的两端，使其与空压机连接，精确定位后安装完成；

2)阻波帘安装及检查

将制作完成的阻波帘运至安装地点，在爆破区域周边下放阻波帘，控制缆绳慢慢将阻波帘安装至预定位置，形成闭合围挡；

(3)试爆

为确保帷幕装置对爆破冲击波的衰减效果，在爆破过程中起到良好地保护效果，在爆破施工前通过现场试爆对帷幕装置参数进行确定；

(4)钻机船定位及钻孔

用锚艇协助钻机船抛锚锚泊，进行钻孔爆破施工钻机船的平面定位和高程显示，利用具有实时动态分差功能的全球卫星定位系统对钻孔进行定位，将实际钻孔位置与设计孔位的误差控制在允许范围内，定位完成即可开始钻孔；

(5)装药与网路连接

钻孔完成以及钻孔质量检查合格后进行装药，保证将药柱安装到底部，装药完成后，进行起爆网路连接，按照设计要求，连接成完整的起爆网路；

(6)警戒并起爆

起爆前相关施工设备移到安全位置，做好一切安全警戒工作，拉响警戒笛警戒，确保安全距离范围内无人员，水上无其他钻机船即可起爆；

(7)采集数据及帷幕、设备撤离

爆破完成后，收集所采集的监测数据，分析帷幕装置对冲击波的衰减效果，用缆绳提起帷幕装置回收放置，将所用设备撤离施工区域，以备下次爆破使用。

步骤(2)所述的帷幕装置安装及调试的技术要求如下：

(1)安装完成，启动空压机供气，检查气泡发生管的运行情况，观察形成密集的、厚度为30cm-40cm的气泡帷幕，保证形成密度均匀的、封闭的气泡帷幕；

(2)安装过程根据施工区水文情况适当的在帷幕装置下方添加配重，以保证其安装时不移位；

(3)阻波帘用钢架固定，保证其下放过程保持稳固；

(4)安装后，检查每一块阻波帘间是否有间隙，若有间隙，需调整使其封闭连接或重新安装，保证在爆破过程阻波效果好。

步骤(3)所述现场确定的帷幕装置参数如下：包括供风压力、气泡发生管孔径和孔距以及减震效果。

步骤(2)所述的阻波帘安装及检查还可以将阻波帘放置在钻机船边，移动钻机船至放置点下放，精确定位后完成安装阻波帘。

本发明的优点在于：

1、使用帷幕将爆破区域封闭隔离，爆破过程中所产生的冲击波、压力、能量等将会被控制在帷幕以内，衰减到对水生物构不成伤害，达到预期的保护效果。

2、爆破产生的冲击波能量经过两层帷幕反射、能量转换等现象将能量峰值衰减到最低，减少了爆破带来的有害效应，使爆破周围的环境保持安全、环保。

3、帷幕装置结构简单、耐用，操作简便、易于安装、易保养维护；不易损坏，维护成本低，一次制作可以多次循环使用，使用寿命长，实用性强。

附图说明

图1是本发明所述的组合帷幕减震施工方法的总体布置俯视示意图。

图2是本发明所述的组合帷幕减震施工方法的总体布置侧视示意图。

图中标记为：钻机船1、空压机2、供风连接管3、L形分流器4、气泡发生管5、阻波帘6、爆破区域7。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明所述的组合帷幕减震施工方法所用构件的安装方式为：供风连接管3一端与空压机2连接，另一端与L形分流器4连接，L形分流器4的另一端连接上气泡发生管5。

实施例1

本发明所述的组合帷幕减震施工方法的一个实例，包括如下步骤：

(1)施工准备

根据施工组织设计要求及实际施工经验，帷幕爆破施工前需做好施工区域勘测，布置施工平台以及安装测振设备；根据设计孔径、孔距制作气泡发生管5，根据设计要求制作阻波帘6；在爆破区域7周围布置警戒标志、警戒物；检查、测试施工用具及设备运行状态等施工准备工作。

气泡发生管5孔距设计采用如下计算公式：

P₁V₁＝P₂V₂

式中：V₁---在出气孔内的气体体积。单位mm³，取孔径为2mm计算；P₁---在出气孔内的气体压强。单位MPa，取1.2；V₂---到达出气孔外的气体体积。单位mm³；P₂---到达出气孔外的气体压强。单位MPa。

其中，到达出气孔外的气体压强采用如下公式计算：

P₂＝ρgh

式中：P₂---到达出气孔外的气体压强。单位MPa；ρ---水的密度。单位kg/m³，取1000；g---重力加速度。取9.8；h---水深。单位m，根据施工区水深取。

气体体积计算公式如下：

式中:V---气体体积。单位mm³；π---圆周率。取3.14；R---气体半径。单位mm。

(2)帷幕装置安装及调试

工作平台布置完成后，根据设计要求安装制作好的帷幕装置，校核定位并安装稳固；供气使气泡发生管5发出的气泡形成稳定的气泡帷幕。

1)气泡发生管安装及检查

根据布置设计要求，将气泡发生管5运至安装地点后，气泡发生管5的一端系在浮标上，使气泡发生管5的端头露在水面上，将气泡发生管5沿爆破区域7的周围绕一圈使爆破区域7被完全围起来，气泡发生管5的另一端也抛锚系浮标上露出水面。再将供风连接管3各连接上气泡发生管5的两端，使其与空压机2连接，精确定位后安装完成。

2)阻波帘安装及检查

将制作完成的阻波帘6运至安装地点，在爆破区域7周边下放阻波帘6，控制缆绳慢慢将阻波帘6安装至预定位置，形成闭合围挡；或将阻波帘6放置在钻机船1边，移动钻机船1至放置点下放阻波帘6，精确定位后完成安装。

(3)试爆

为确保帷幕装置对爆破冲击波的衰减效果，在爆破过程中起到良好地保护效果，在爆破施工前通过现场试爆对帷幕装置参数进行确定。

(4)钻机船定位及钻孔

用专业锚艇协助钻机船1抛锚锚泊。钻机船1采用GPS进行平面定位和高程显示，利用具有实时动态分差功能的GPS全球卫星定位系统对钻孔进行定位。将实际钻孔位置与设计孔位的误差控制在20cm以内。定位完成即可开始钻孔。

(5)装药与网路连接

钻孔完成以及质量检查合格后进行装药，保证将药柱安装到底；装药完成后，进行起爆网路连接，按照设计要求，连接成完整起爆网路。

(6)警戒并起爆

起爆前将钻机船1等相关施工设备移到安全位置，做好一切安全警戒工作，拉响警戒笛警戒，确保安全距离范围内无人员，水上无其他钻机船即可起爆。

(7)采集数据及帷幕、设备撤离

爆破完成后，收集所采集的监测数据，分析组合帷幕对冲击波的衰减效果；用缆绳提起帷幕装置回收放置，将所用设备撤离施工区域，以备下次爆破使用。

步骤(3)帷幕装置安装及调试的技术要求如下：

(1)安装完成，启动空压机2供气，检查气泡发生管5的运行情况。观察形成密集的、厚度为30cm-40cm的气泡帷幕等，保证形成高质量的、封闭的气泡帷幕。

(2)安装过程根据施工区水文情况适当的在帷幕装置下方添加配重，以保证其安装时不移位。

(3)阻波帘用钢架固定，保证其下放过程保持稳固。

(4)安装后，检查每一块阻波帘6间是否有间隙，若有间隙，需调整使其封闭连接或重新安装，保证在爆破过程阻波效果好。

步骤(3)所述现场确定的帷幕装置参数如下：包括采用额定压力为1.2MPa，额定空气流量为454L/s的空压机2供风，气泡发生管5孔径取1mm和1.6mm的孔距以及阻波率达到90％以上的减震效果。

实施例2

本发明所述的组合帷幕减震施工方法的一个应用实例，包括如下步骤：

(1)施工准备

根据施工组织设计要求及实际施工经验，帷幕爆破施工前需做好人员进场、传感器安装及连接等施工准备工作。

将传感器工装好固定到不锈钢方管的端头，放入3.0m水深位置。用尼龙绳、重物采取抛锚式系泊固定于水面，用钢筋或竹竿、尼龙绳将传感器悬挂于浮体平台下；从爆破区域7向外每隔5m布置一个传感器，并将传感器与采集设备连接并测试是否正常运行。采集设备设置在钻机船1上。

(2)钻机船定位及钻孔

钻机船1抛设六具锚，首尾各一具主锚，两侧各两具边锚，用专业锚艇协助钻机船1抛锚锚泊，以锚机控制锚缆的收放。钻孔爆破施工钻机船1采用GPS进行平面定位和高程显示，利用具有RTK功能的GPS全球卫星定位系统对钻孔进行定位。将实际钻孔位置与设计孔位的误差控制在20cm以内。定位完成后，使用100型中风压潜孔钻机进行水下钻孔，完成钻孔后，对炮孔孔底标高和成孔质量进行检查。

(3)装药与网路连接

钻孔质量检查合格后即进行装药，一般将药底标高的误差控制在20cm以内。如存在装药不到底情况，应使用竹制炮棍将已装药柱轻轻捅压，将药柱捅压到底，则装药结束；若药柱无法捅压到底，则本孔装药不成功，应将药柱拉出回收重新洗孔再装药，若不能回收，可在距离该孔50cm处重新补孔，根据实际装药。

装药后，进行起爆网路连接。按顺序将所有装药孔内的雷管按照设计要求，连接成完整起爆网路，检查有无漏接或错接，将整个起爆线路捋顺。

(4)帷幕装置安装及调试

施工准备工作完成后，安装制作好的帷幕装置。在安装前，根据当地水文情况，在气泡发生器和阻波帘下方添加适当配重。

1)气泡发生器安装及调试

根据布置设计要求，气泡发生管5将爆破区域7绕一圈布置，通过L形分流器4连接形成封闭圈，通过供风连接管3与空压机2连接。安装完成后，启动空压机2供气，稳定状态下空压机2风压为0.52MPa，检查气泡发生管5的出气情况。观察形成密集的、厚度为30cm-40cm的气泡帷幕，保证形成高质量的、封闭的气泡帷幕。

2)阻波帘帷幕安装及检查

在保护物周边下放单块尺寸为长度6m，高度3m的阻波帘6，控制缆绳慢慢将阻波帘6下放安装至预定位置，形成闭合围挡，捞起预先设置在其两端的锚泊缆固定，用GPS校核定位。安装后，检查每一块阻波帘6间是否有间隙，若有间隙，需调整使其封闭连接或重新安装，保证在爆破过程阻波效果好。

(5)爆破施工

气泡发生器和阻波帘6安装以及调试完成后，启动空压机2对气泡发生管3供气，待形成均匀、完整的气泡帷幕；进行爆破前相关安全工作，一切准备就绪，然后起爆，爆破时对帷幕前后的冲击波进行实时监测，完成爆破工作后，将帷幕、设备等撤回，以备下轮爆破使用。

以上实施例是对本发明的解释，而不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种组合帷幕减震施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)施工准备

根据施工组织设计要求及实际施工经验，帷幕爆破施工前需做好施工区域勘测，布置施工平台以及安装测振设备；根据设计孔径、孔距制作气泡发生管，根据设计要求制作阻波帘，在爆破区域周围布置警戒标志、警戒物；检查、测试施工用具及设备运行状态的准备工作；

气泡发生管孔距设计采用如下计算公式：

P₁V₁＝P₂V₂

式中：V₁---在出气孔内的气体体积，单位mm³；P₁---在出气孔内的气体压强，单位MPa；V₂---到达出气孔外的气体体积，单位mm³；P₂---到达出气孔外的气体压强，单位MPa；

其中，到达出气孔外的气体压强采用如下公式计算：

P₂＝ρgh

式中：P₂---到达出气孔外的气体压强，单位MPa；ρ---水的密度，单位kg/m³；g---重力加速度；h---水深，单位m，

气体体积计算公式如下：

式中:V---气体体积，单位mm³；π---圆周率；R---气体半径，单位mm，

(2)帷幕装置安装及调试

工作平台布置完成后，根据设计要求安装制作好的帷幕装置，校核定位并安装稳固，供气使气泡发生管发出的气泡形成稳定的气泡帷幕；

阻波帘安装及检查，将制作完成的阻波帘运至安装地点，在爆破区域周边下放阻波帘，控制缆绳慢慢将阻波帘安装至预定位置，形成闭合围挡；

(3)试爆

为确保帷幕装置对爆破冲击波的衰减效果，在爆破过程中起到良好地保护效果，在爆破施工前通过现场试爆对帷幕装置参数进行确定；

(4)钻机船定位及钻孔

用锚艇协助钻机船抛锚锚泊，进行钻孔爆破施工钻机船的平面定位和高程显示，利用具有实时动态分差功能的全球卫星定位系统对钻孔进行定位，将实际钻孔位置与设计孔位的误差控制在允许范围内，定位完成即可开始钻孔；

(5)装药与网路连接

钻孔完成以及钻孔质量检查合格后进行装药，保证将药柱安装到底部，装药完成后，进行起爆网路连接，按照设计要求，连接成完整的起爆网路；

(6)警戒并起爆

起爆前相关施工设备移到安全位置，做好一切安全警戒工作，拉响警戒笛警戒，确保安全距离范围内无人员，水上无其他钻机船即可起爆；

(7)采集数据及帷幕、设备撤离

爆破完成后，收集所采集的监测数据，分析帷幕装置对冲击波的衰减效果，用缆绳提起帷幕装置回收放置，将所用设备撤离施工区域，以备下次爆破使用。

2.根据权利要求1所述的一种组合帷幕减震施工方法，其特征在于，步骤(2)所述帷幕装置安装及调试包括：

1)气泡发生管安装及检查

根据布置设计要求，将气泡发生管运至安装地点后，气泡发生管的一端系在浮标上，使气泡发生管的端头露在水面上，将气泡发生管沿爆破区域的周围绕一圈使爆破区域被完全围起来，气泡发生管的另一端也抛锚系浮标上露出水面，再将供风连接管各连接上气泡发生管的两端，使其与空压机连接，精确定位后安装完成；

2)阻波帘安装及检查。

3.根据权利要求1所述的一种组合帷幕减震施工方法，其特征在于，步骤(2)所述帷幕装置安装及调试的技术要求如下：

(1)安装完成，启动空压机供气，检查气泡发生管的运行情况，观察形成密集的、厚度为30cm-40cm的气泡帷幕，保证形成密度均匀的、封闭的气泡帷幕；

(2)安装过程根据施工区水文情况适当的在帷幕装置下方添加配重，以保证其安装时不移位；

(3)阻波帘用钢架固定，保证其下放过程保持稳固；

(4)安装后，检查每一块阻波帘间是否有间隙，若有间隙，需调整使其封闭连接或重新安装，保证在爆破过程阻波效果好。

4.根据权利要求1所述的一种组合帷幕减震施工方法，其特征在于，步骤(3)所述通过现场试爆对帷幕装置参数进行确定包括供风压力、气泡发生管孔径和孔距以及减震效果。

5.根据权利要求4所述的一种组合帷幕减震施工方法，其特征在于，步骤(3)所述通过现场试爆对帷幕装置参数进行确定的具体参数如下：包括采用额定压力为1.2MPa，额定空气流量为454L/s的空压机供风，气泡发生管5孔径取1mm和1.6mm的孔距以及阻波率达到90％以上的减震效果。

6.根据权利要求1所述的一种组合帷幕减震施工方法，其特征在于，阻波帘安装及检查将阻波帘放置在钻机船边，移动钻机船至放置点下放，精确定位后完成安装阻波帘。