肖绍清  杨朝阳  林中原

(厦门球探篮球比分_球探体育app下载-直播|官网公司，福建厦门，361012)

摘要：“世纪之光”货轮沉没于威海成山头海域，需拆解船体并彻底清捞，不留残骸。根据该货轮结构特征、沉船状态、海底介质、水深等条件，基于炸药爆炸切割、爆炸冲击及膨胀驱动的作用原理，在船体上布置条形药包，在船舱中布置集中药包，切割、撕裂、膨胀驱动船体，使船体结构充分解体。在69m水深处试验了雷管浸泡24～72h、药柱浸泡48～104h的抗水性能，试验了药柱径向、轴向殉爆性能；在船体上试验条形药包切割效果。联合采用条形药包和集中药包，成功爆破拆除了该沉船。

关键词：沉船；深水；爆破；拆除；条形药包；集中药包

1工程简介

“世纪之光”货轮沉没于山东威海海域，需爆破拆除船体以便于抓捞，达到清障目的。

“世纪之光”为香港籍货轮，船长289m，船宽47m，型深24m，吃水17．3m，9大货舱，沉没时有该航次载运的矿砂17万吨。沉船位置是37°38．433N／123°07．535E，沉船点水深69m，沉船艏向137°，船艏甲板水深51m，船舯5号～6号货舱交接断裂处水深43m，船艉7号～8号货舱交接处甲板水深49m，沉船陷泥约4m。沉船的艉部断裂，艉封板朝上，沉船最高点距水面约7m，舵轴距水面约15m。沉船点的海底泥质为沙性硬质黏土；沉船点属开阔海域，24h为不规则的往返潮；沉船海区潮差2～3m，流速约2～3节，由于是无遮蔽的开阔海区，6～7级以上大风时海面浪、涌较大。

沉船艉部断裂，约呈90°倒竖；左倾约10°，前倾约呈100°倒竖状。倒竖的沉船艉段左右舷两大重油舱破损严重。左舷油舱甲板凹凸小平，有明显裂缝；右舷重油舱破口长度达5m左右。1号～4号货舱未变形，自5 号货舱后沉船出现裂缝，船体拱起，拱起处最高点距水面43m并向左扭曲，甲板呈波浪形凹凸不平，靠近艉部，船体扭曲变形严重，沉船的左右二舷护栏全部倒塌。沉船的第8号、第9 号舱交接处明显向左弯曲，整体断裂，断裂处钢板锋利。

总之，“世纪之光”沉船沉没后在水下已出现严重扭曲变形、断裂倒竖现象，且该海区受水深、涌浪大、低温等恶劣条件的影响，但该沉船30km范围内无任何建(构)筑物。

选择在70m水深下能可靠传爆、起爆、爆炸的爆破器材，爆破拆除“世纪之光”沉船，其解体后的残骸重量、尺寸满足打捞船的抓捞要求。

2爆破拆除方案选择

对于水下钢质船体的爆破切割拆除，已有多次可借鉴的成功实践^【1～3】，主要方法有聚能切割索切割方式，条形药包、集中药包或二者相结合的方式。但是，切割索在水中的切割能力明显降低，切割效果不理想；在船体上布设切割索丁作量非常大，水下作业时间长；因此，对于水深近70m的“世纪之光”沉船不宜采用聚能切割索爆破拆除方式。

在近70m海水下，水压大、温度低、海流急、能见度差，要求每次水下作业时间不超过30min；潜水员作业难度大、工作效率低、危险性高。沉船已严重扭曲变形，不易布设条形药包或聚能切割索。在水中，相对条形药包而言，布设集中药包的工序少、操作简单、时间短。

因此，综合考虑多方因素，采用集中药包为主、条形药包为辅的爆破拆除方案。

3深水下爆破器材性能试验

选用山东银光化工集团有限公司生产的爆破器材，分别是：长度500m、橡胶卡口塞的非电导爆管毫秒雷管，直径140mm、密度1．30g/cm³的胶质炸药震源药柱；外皮为塑料、线密度为12g／m、每圈长度120m的高抗水导爆索，均为定制产品。

导爆索药芯为高能炸药，微溶于水，且两端铅封，整圈无搭接点，并整圈不拆开使用，有很好的抗水性，故不试验其抗水性能。

但是，厂家没有大于30m水深的雷管、震源药柱抗水性能指标，因此需进行近70m水下的雷管、震源药柱性能试验。由此，在69m水深的海底，试验了雷管、震源药柱的抗水性能。

3．1雷管抗水试验

将雷管置于69m海底分别浸泡24h、48h，但导爆管需拉出水面，每组10发；雷管需配重，不能被海流移动和漂浮，并做好导爆管的保护，不能使导爆管受力。这些浸泡后的导爆管雷管经电火花枪激发，导爆管能被正常引爆、传爆，雷管能可靠起爆震源药柱。

3．2震源药柱抗水试验

将震源药柱置于69m海底分别浸泡48h、72h、96h、104h，每组2节药柱；需做好药柱海底的固定，不能被海流移动。这些浸泡后的震源药柱固定在10mm的钢板上，安放好雷管后置于海底并引爆；起爆后钢板上均有爆炸压痕或钢板部分撕裂现象。

3．3震源药柱殉爆试验

震源药柱在深水下，相互之间应可靠传爆。为此，试验了药柱轴向和径向殉爆性能。2条药托轴线对齐固定在钢板上，如图l听示（略），安放雷管的药柱为主动药柱，没有雷管的为被动药柱，即殉爆药柱，主动与被动药柱端问距离分别设置为4cm、8cm，置于水下起爆；在被动药柱处的钢板存在爆炸压痕，表明被动药柱被引爆。2条药柱平行固定在钢板上，如图2所示（略），药柱间距离为2cm、4cm，在水下起爆，间距为2cm时在被动药柱处的钢板存在爆炸压痕，间距为4cm时压痕不明显。

3．4试验结果

抗水试验表明，雷管及震源药柱均具备良好的抗水性能，在水深69m之内的水下使用是安全可靠的，能满足施工要求。

殉爆试验说明，震源药柱具有良好的水下轴向、径向殉爆性能，因此在船体上布设单条形药包或并行双条形药包均能可靠传爆。

4爆破方案设计

4．1  设计思想

依据沉船结构特征、沉船状态、海底介质的特点和吊捞船的吊力要求和潜水作业条件的要求，采用条形药包爆炸切割及集中药包爆炸冲击波和膨胀驱动的作用原理，在船体上接触式安放条形药包、在船舱中悬挂集中药包，使船体被切割、撕裂和结构解体。

根据船体已倒竖、断裂的状态，主要以断裂处划分为4个爆破单元，每个单元单独爆破拆除。倒竖的9号货舱、10号船艉舱为第一单元，6号～8号货仓为第二单元，3号～5号货舱为第三单元，艏尖舱、1号～2号货舱为第四单元。

4．2爆破参数设计

4．2．1  条形药包线装药量

条形切割药包的线装药量按钢材每延米切割的断面积确定。该万吨轮船用钢板的厚度为2．2～4．0cm，加上角钢、槽钢等加强结构，折合厚度为5cm，则每米折合断面面积500cm²。

切断的钢板厚度2．2～10．0cm的装药量计算式^[4]：

              Q=10δF

式中  Q—TNT药量，g；

      F—钢板切割断面积，cm²；

    δ—钢板厚度，cm。

由此计算得到线装药量为Q=10δF=10×5×500=25kg。由于考虑到水对炸药的负面作用，且使用的是胶质炸药，因此实际使用的胶质炸药线装药量需加大，应不小于40kg。

    4．2．2  集中药包水中冲击波超压、正作用时间和比冲量

    炸药在水中爆炸时，水中冲击波超压、正压作用时间、比冲量的库尔计算公式^[4,5]为：

△p=522(Q^1/3／R)^1.13

                                    t=0.092Q^1/3(Q^1/3/R)^-0.22

                                                                         i=57.6 Q^1/3(Q^1/3/R)^0.89

式中  △p—水中冲击波超压值，10⁵Pa；

    Q—一次爆破的TNT炸药当量，kg，毫秒延时爆破为总药量；

   R—药包到船体的距离，m；

  t_o—水中冲击波正作用时间，ms；

  i—水中冲击波比冲量，10⁵Pa·ms。

对于水下爆破拆船而言，集中药包作用在船体上的水中冲击波超压、正压作用时间和比冲量各数值均应尽量大。

4．2．3  布药方式

1号～8号舱沿着泥面线横向切一道，在船舷板与舱隔板结合处竖向切一道，均布设在船体外面，为双条并行药包。

集中药包布置在船舱中下部，到舱口直线距离为24m×2／3=16m。为了比较多药包与单个药包的作用效果，假设在每个舱总装药量相等的条件下，分别布置1个、2个、4个药包，药包位置如图3所示；各药包中心与A、B、C各点均在同一水平位置上，集中药包视为球形状，O₁、O₂₁、O₂₂、O₃₁O₃₂O₃₃0₃₄为各集中药包中心，A、B、C为船舷上3个作用位置。船舱长28m、宽47m；由此可计算出各药包中心分别到A、B、C之间的距离。假设多药包同时爆炸后形成的水中冲击波互不影响，则在船舷A、B、C各点处的水中冲击波压力、正作用时间、比冲量计算值见表1，震源弹的TNT当量系数为0．95。

表1说明，水中冲击波正作用时间均在同一数量级，即在船舱范围内在总装药量6000kg的条件下，药包数目及药包位置对冲击波正作用时间影响不明显。但是，水中冲击波压力、比冲量有较大差距；假设多药包在同时爆炸后，水中冲击波对船舷的冲击波压力及比冲量具有累加效应，则对表1中相同作用位置的数据相加后列入表2中。

表2中数据不完全符禽实际水中冲击波压力和比冲量，但是能说明：布置4个药包最优、2个次之、1个最差。基于该结果，并为了减少水下布置药包工作时间，且尽量使药包在舱盖板下，不采用1个集中药包的布药方式；因此采用多药包布药方式，具体为相邻两船舱，一个舱采用2个，另一个舱采用4个集中药包。

  4．2．4装药量计算

船长289m，宽47m，高24m，l号～8号货舱、10号驾驶舱长28m，9号货舱长27m，船艏舱长10m。线装药量q=2×[3．14×(0．14／2)²×1×1．30×10³]=40kg；每个舱集中药包的总装药量为6000kg，则炸药使用数量统计见表3。

  4．2．5起爆药包及起爆网路

与条形药包等长度的双根导爆索捆绑在条形药包上，增强条形药包的传爆可靠性。水下药包均用非电导爆管雷管起爆，船体外的条形药包采用2段雷管，船舱中集中药包采用4段雷管。起爆药包于爆破之日入水布设，与水下船体装药搭接捆绑，船体两侧各条形药包分别安放3个起爆药包，首、尾、中间各安放一个；每个集中药包安放2个起爆药包。每个起爆药包配置3～4发雷管，重量40kg。

整个非电导爆管起爆网路采用簇联方式连接，电火花起爆器引爆。

在爆破施工前，船用燃油已被抽完，17万吨矿砂的80％已被清捞。

在10号艉舱船舷上试验了3m长的条形药包，结果累计约2m被完全切割开，但在连接肋骨等加强部位未被切割开；因此在船舱中还应布设集中药包使切割部位进一步解体。

根据表3对各船舱安装条形药包和集中药包，于2012年7月～10月、2013年6月～9月期间，依一～四爆破单元顺序进行了4次较大药量的爆破以及多次不等药量补炸，共使用炸药120t。爆后水下探摸和“基德6”号打捞船抓捞表明，未发现拒爆炸药，倒竖的9号、10号舱高度降低50％以上，其他舱舷板沿条形药包切割处被冲击向外摊开，靠近集中药包附近的船舷板完全破洞和撕裂，舱盖板与船舷板仍部分连接较好但严重变形，舱隔板大部分撕裂，满足抓捞要求。

[1]程才林，等．“长宇”轮沉船水下爆破解体[J]．I：程爆破，2001，7(1)：34～39．

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[4]汪旭光．爆破手册[M]．北京：冶金工业出版社，2010．

[5]陆遐龄，等．水中爆炸的理论研究与实践[J]．爆破，2006，23(2)：9～14．

摘自《中国爆破新进展》