交通部上海打捞局 张正平 张宝国 顾道明

摘要： 本文通过“金航  ”轮沉船的水下爆破解体打捞工程实例，介绍了沉船进行爆破解体的施工工艺及施工方法。整个工程取得了圆满成功，对同类工程的施工有一定的借鉴作用。

一、沉船概况

　　1 、 沉船时间、原因、位置

　　2002 年3 月20 日 2145 江苏远洋运输公司所属的圣文森特籍“金航”轮装载 4000t 废钢材，从日本衣蒲开往福州港时，在闽江口外与南京宏油有限公司所属的“宏油 18 号”轮发生碰撞，“金航”轮进水沉没。沉船位置： 26 ° 10.449'N/119 ° 51.683'E 。

　　2 、 沉船主尺度

　　总 长： 109.05m 总吨位： 3992t 　两柱间长： 96m 净吨位： 2519t

　　型 宽： 16.40m 载重吨： 6600t　型 深： 8.25m

　　3 、沉船状况

　　2002 年 4 月 5 日 我局厦门和福州救助站派潜水员对沉船进行了勘测。沉船目前艏向 205 0 尾向与涨水流向成 10 0 夹角，艏向与落水流向成 45 0 夹角。沉船左、右舷前、后主甲板面与海底泥面距离为 5 米 左右，船体陷入泥内约 3.5 米 左右，沉船呈正沉状态，船体已发生中垂扭曲，艏段船体后倾 4 0 ，艉段船体前倾 1 0 ，沉船二舱中部左舷船旁已破损，破口上宽 7m 左右，下至泥线，下口宽 3m ，附近舷板大面积波浪形皱折、凹陷严重变形。

二、清航打捞方案综述

　　沉船位于闽江口航道附近，严重影响航行船舶的安全，根据福州海事局要求和船东委托，必须将沉船予以清除。由于沉船破损，扭曲中垂厉害，决定采用解体清航打捞方法。在爆破解体前首先采用电吸盘吸捞方式将船内的钢材打捞出水，为了减少该油域爆破后油污染，我们采用从国外进口专用抽油设备进行水下抽油，将沉船内剩油尽量抽空，然后对沉船进行水下爆破解体，最后用专用大抓斗清除船体和货物残骸，经扫测验收，达到泥面上无碍航物，恢复原海图水深的要求。

三、爆破方案设计

　　1 、 总体爆破方案设计

　　根据沉船海域的条件，爆破方案为采用爆破切割、爆破撕裂和爆破挤压相关作业的原理，在沉船上合理布设炸药，对沉船进行解体的定向运动，爆破后使沉船钢板集中，符合“大力号”抓捞要求，防止残骸飞散。在沉船泥线两舷布放一圈条形切割药包，用以切割解体沉船两舷的钢板；将沉船切割成上下两部分 , 并在沉船甲板上、船舷上布设横向、竖向切割药条，将沉船横向切割成 5 段。另外在沉船一舱、二舱、机舱等隔仓壁部位适当布放爆轰药包 , 使得船体和机舱解体摧毁 , 便于“大力号”抓捞。 ( 大力号抓斗自重 110t ，容积 11 立方米 ，  闭合力 600t)

　　2 、 条药的计算加工与布设

　　水下爆破作业要求爆药的防水性能好，铸装的 TNT 药块虽具有良好的抗水性能，但价格昂贵，不能在工程上大量使用，根据以往的工程实践，主体炸药选用江苏溧阳矿山化工材料厂生产的 EL 系列乳化炸药，该厂生产的乳化炸药爆轰感度高、爆炸性能好、爆炸后有毒气体产生量少、抗水性能强、使用安全。铸装的 TNT 药块 ( 200G / 块 ) 作为起爆药，选用江西赣州有色冶金厂生产的毫秒电雷管作起爆元件。

　　药量计算按经验公式确定： Q = K*S * 2

　　Q - 条形药包药量 (kg)　K - 单位断面积耗药量 ( 对于钢材 K=0.025 -0.04kg /cm 2 ) S - 切割处断面积 (cm 2 )

　　2- 系数

　　船用钢板的厚度在 20 － 30mm ，加上角钢、槽钢等加强结构，折合厚度为 40mm ，每米折合断面积为 400cm 2 ，根据计算，条形切割药包每 m 为 20 － 32kg 。

　　2.1 条形切割炸药包的加工

　　条形切割药包由直径 90mm * 500mm 定形塑料袋装的 EL 系列乳化炸药， 5 支并叠在一起，  由帆布或塑料编织布捆成长 26m × 4 条、 30m × 4 条，直径 350mm 、每米重 30kg  左右的大药卷。在药包纵向安放一道直径 24mm 左右的旧钢丝绳，  作为压重与起吊大药包吊索，在条药包适当位置安装二个起炸药包，沉船切割条药量合计 14980kg 。

　　2.2 条药切割炸药条的布设

　　潜水员通过对沉船探摸、勘测、了解，根据设计要求，在沉船预定的切割处安装横向及纵向和固定药条用的钢丝绳。然后由浮吊配合，渐渐将条药吊入水中安放，紧贴沉船两舷船旁，纵向布设，两药条之间相互搭接 0.5m ，用绳子扎紧。

　　3 、 舱内爆破炸药包的加工

　　爆轰炸药包由直径 90mm 塑料代装的 EL 系列乳化炸药， 12 支并叠在一起，由帆布塑料编织布捆成直径 500mm 、长度 7m  － 10m 左右，每米 100 多公斤，于药包纵向安放 1 根直径 24mm 左右的旧钢丝绳，作为配重与吊索。每个药包重量 1000kg ，共 6 个，爆轰药量 6000kg ，本次爆破总药量为 20980kg 。

　　3.1 爆轰药包的布设

　　潜水员预先将沉船中需堆放爆轰药包的场地，清除杂物和积泥，然后将爆轰药包利用浮吊，分别吊入沉船货舱前后仓壁处，以及机舱前后仓壁加强结构部位，首尖仓和尾尖舱桅房等。并用绳索进行固定，防止被水冲动。为了提高水下爆破效果，潜水员在水下布药时应尽可能使药条紧贴被切船体，同时起爆的条药之间相互搭接 0.5m ，并用绳子扎紧，横向和竖向条药都要可靠搭接且扎牢，以确保爆破后解体充分、安全。分段起爆的药条之间距离大于 1m ，以防殉爆窜段。一次齐爆最大炸药量应控制在设计的 15000kg 范围内。

　　3.2 起爆药包的制作与安放：

　　起爆体由 4 块铸装 200GTNT 炸药块捆成起炸药包，每个药包并联 2 发电雷管，  每个条形切割药包与爆轰药包各安放二个起爆药包。电雷管脚线处用环氧树脂密封，再用防水粘胶布包扎，所有起爆线路的接头都用防水自粘胶布密封，以确保雷管和起爆线路的可靠防水，船舶切割炸药包起爆体 34 只，设置 1 段别 8 号毫秒电雷管 68 发，本次爆破舱内爆破药包起爆体 12 个，设置第 3 段别 8 号毫秒电雷管 24 发。当条药布放后，接着由潜水员安放起爆体。本起爆区共需加工 46 个起爆体，毫秒电雷管 92 发 ( 其中 1 段 68 发， 3 段 24 发 ) 。电雷管应事先进行阻值筛选，采用同厂、同批的产品，阻值相差不大于 0.3 Ω。

　　4 、 爆破网络联接

　　因海面风浪大，水流急，故爆破网络采用并一串一并复式电爆网路，即每个起爆体设置 2 发电雷管，  并联后再同相邻炸药包的一个起爆体串联，形成二路独立的串联网路，这二路串联的电阻值做到基本平衡。然后将两串联电路并联接到主爆电线上。整个爆破网路的电线选用耐磨、耐拉的金属屏蔽电线 ( 型号 RVVP2*48/0.2/1.5 2 ) 。以防线路被水流或风浪冲断，或被钢板磨断，确保起爆网路的安全。

　　5 、爆破作业时间

　　炸药包与起爆体加工 1 天，  条形切割药条和爆轰药包入水安放为 2-3 天，起爆药包于爆破当日入水布设。  主起爆线采用高强度的船用电缆线，长达 1200M ，事先进行电阻和绝缘测量，起爆船只远离爆破点 1000M 。

四、爆破安全判据

　　1. 水中爆破冲击波效应

　　目前，国内外在进行水下工程爆破时，对于冲击波通常仍习惯于采用库尔公式计算冲击波压力峰值，并以此来判断船舶水下工程爆破对附近航行船舶破坏和人体、鱼类的伤害程度。

　　海上爆破一般都在茫茫大海中，同陆地上爆破相比较不存在飞石和嘲声危害，主要考虑因素是爆破产生水中冲击波对施工船舶及航行船舶的影响，水中爆破冲击波效应按水中裸露药包爆炸所激起的水中冲击波效应进行考虑，则根据库尔公式进行计算，式中 Q 为 TNT 当量值。

　　Pm = 533[ （ Q1/3 ） /R] 1.13 式中 :

　　Pm - 水中冲击波峰值压力 (kg/cm 2 ) R - 离爆破中心的距离 (m) Q - 最大一段起爆药量值 (kg)

 　经计算 15000kg  乳化炸药在不同距离的水冲击波峰值压力崐 (kg/cm 2 ) ，其中乳化炸药与 TNT 的当量系数为 0.82 。

　　对于海上施工船的安全距离取 R = 800m

　　注：工程船舶的压力限值 P ≤ 25KG /cm 2

　　航行船舶的压力限值 P ≤ 12KG /cm 2 　警戒半径为安全半径的 1.5 - 2 倍

　　2. 地震波效应

　　水的特点：密度大，压缩性比空气小得多，一般情况下，水是不可压缩的，水下爆破时地震波首先通过水底，然后传到陆地，爆破地震波效应按水下裸露爆破所产生的爆破地震波效应进行考虑，按如下公式进行计算。

　　V = 94 [ （ Q1/3 ） /R] 0 。 84　R - 爆破地震安全距离 (m)

　　Q - 炸药量 (kg) ，齐发爆破取总炸药量　秒差爆破取最大一段炸药量

　　V - 地震安全速度 cm/s

　　经计算 15000kg 乳化炸药在不同距离的振动速度值见下表，其中乳化炸药与 TNT 的当量系数为 0.82 。

五、起爆安全实施

　　依据爆破安全规程，综合考虑规程地点的海况及环境，决定将起爆操纵点安放在小艇上进行。

　　由于施工地点处于水域开阔的海面上，爆破安全主要考虑爆破产生的水中冲击波效应对施工船舶的影响。根据冲击波峰值压力表确定施工船舶的安全半径为 800m ，警戒半径 1600m 。

　　2002 年 7 月 26 日 1155 随着一声轰隆巨响，海面升起 20 多米浪花水柱，“金航”沉船粉身碎骨。

六、爆破效果和分析及结论

　　1. 本次爆破解体清航工程，动用“大力号”、“沪救捞 62 ” 二艘作业船。

　　2002 年7 月23 日 至 7 月26 日 “大力号”和“捞 62 ” 完成了扎药、布药及爆破解体沉船的任务。

　　2002 年 7 月 26 日 - 7 月28 日 、 8 月1 日 - 8 月5 日 、 8 月8 日 - 8 月11 日 “大力号”浮吊船三次进点对沉船残骸进行抓捞作业。 8 月12 日 福建海事局委托福建省航道局勘测大队对原沉船位置进行测量验收。

　　2. 爆破后，从“大力号”打捞船抓捞沉船钢板看，船舷板爆破切割线比较齐整，肋骨及角钢等加强结构均被割断，沉船机舱内机器已被完全摧散解体，沉船钢板均被抓捞出水。

　　3. 起爆网络连接可靠，无哑炮或残存药条。

　　4. 施工结束后，经福建省航道局勘测大队勘测，原沉船处无残骸铁板，恢复原航道水深，验收完全合格，本次爆破工程取得圆满成功。

　　5. 爆破清航打捞沉船工期短、速度快、成本低、工序简单、效率高，能达到快速清航目的，某些时候能完成常规打捞方法无法完成的清航任务。

　　6. 海上爆破施工，由于海况复杂，采用电力起爆网路较安全可靠，又可检测，而非电起爆网路，不仅不可检测，而且由于受水流、水压、风浪的影响，容易产生传爆中断现象。

　　7. 海上爆破作业，因受水流、风浪等自然条件影响，故起爆网路应设计成双路或多路复式电力起爆网路，以策安全确保成功。

“金航”轮布药示意图

“金航”轮爆破布药位置及药量统计

　　参考文献：

　　《水下工程爆破》 杨光熙 海洋出版社 北京 1993 年

　　《爆破安全规程》  中华人民共和国国家标准 GB6722-86