“長宇”輪沉船水下爆破解體
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工程概述：
完成時間：1999年12月 完成單位：上海消防技術有限公司、上海海上救助打撈局 項目主持人及參加人員：程才林、王偉平、張正平、張鳳林、劉文廣、程榮明 撰稿人：程才林 1沉船概況和工程環境 中海(集團)貨輪公司所屬“長宇”輪總長161．50m、寬22．00m、型深13．00m，是一艘載量16000t的艉機型貨輪。1999年7月18日因事故沉沒于南通天生港附近長江中心航道北側約5000m處，沉船點距北
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完成時間：1999年12月
完成單位：上海消防技術有限公司、上海海上救助打撈局
項目主持人及參加人員：程才林、王偉平、張正平、張鳳林、劉文廣、程榮明
撰稿人：程才林
1沉船概況和工程環境
中海(集團)貨輪公司所屬"長宇"輪總長161．50m、寬22．00m、型深13．00m，是一艘載量16000t的艉機型貨輪。1999年7月18日因事故沉沒于南通天生港附近長江中心航道北側約5000m處，沉船點距北岸天生港電廠碼頭約1800m，距南通華能電廠碼頭約2200m，距南岸江堤約3000m。此處江面開闊，航道水深20m以上，為航運的黃金地段，過往巨輪穿梭不斷，小型船隻雲集。兩個發電廠均有冷卻取水口伸入長江，其中天生港電廠四号取水口伸人江中約45m，華能電廠的取水口伸人江中約180m，通過引水鋼管連接延伸至江邊泵房。
上海救撈局受命實施沉船打撈，進行清障疏航。沉船的尾段長約65m，已于1999年10月21日順利整段出水。但沉船前段長約96m，前傾19°、左傾25°，船艏處水深達46m，船體甲闆處水深在20～30m，前段船體嚴重扭曲變形，船幫結構嚴重損壞，船底有多處裂口。如此狀況，常規的整段打撈方案已不可行，決定采用水下爆破解體後分塊打撈的方案。
2 爆破方案設計
2．1對爆破作業的基本要求
(1)爆破作業必須确保周圍環境，尤其是兩個電廠的取水口的絕對安全。
(2)由于水深、流急、風大，炸藥的布設、爆破線路的連接、炸藥雷管的防水抗壓等技術問題必須妥善解決。
(3)爆破解體殘骸的塊度、尺寸必須符合打撈船的抓撈要求。
2．2爆破方案的選擇
對于鋼質船體的水下切割解體，采用聚能切割的方式，雖然理論上比較成熟，炸藥用量少，但實踐中難以實施。為此，根據十餘艘沉船的爆破解體的經驗，主要采用條形藥包接觸爆破切割和集中藥包爆破撕裂相結合的方式，實施沉船解體。即用條形藥包将沉船沿泥線周向切割一圈，使船幫和船底分離，再将船體甲闆、隔艙橫向切斷；在桅杆房、艏尖艙等艙室采用集中藥包使其進一步解體，然後由上海救撈局的"大力"号打撈船(起吊能力2500t)用大抓鬥對殘骸進行抓撈，清理航道，同時回收廢鋼材。因此，爆破時既要使殘骸鋼闆相互基本分離，又不能使它們過分分散，以利于抓牢。
2．3裝藥量的計算及爆破器材的選用
長江水流混濁，在幾十米深的水下，能見度為零，整個布藥工作将連續70h左右，故對炸藥的防水性能提出了更高的要求。為此，根據以往的工程經驗，主體炸藥選用EL乳化炸藥，鑄裝的TNT藥塊(200g,／塊)作為起爆藥塊，毫秒電雷管作為起爆元件。
條形切割藥包的線裝藥量按鋼材每延米切割的斷面積确定。萬噸輪船用鋼闆的厚度為2．2～ 2 .5cm，加上角鋼、槽鋼等加強結構，折合厚度為4cm，故每米折合斷面積400cm2。計算結果，條形切割藥包的線裝藥量為25～：32kg／m。由于沉船處水深達46m，故在相應水深處對所采用的爆破器材做了浸泡72h的起爆可靠性試驗。
2．4水下爆破作業的工藝流程
2．4．1 水下探摸和裝藥預備工作
首先依據船舶的圖紙，通過潛水作業對沉船進行探摸、勘測，了解沉船的狀态、破損情況，内存物情況，淤入泥面的深度等，為爆破解體方案的設計提供依據。然後在沉船預定的切割處(包括縱、橫及垂直方向)安裝導向和固定藥條用的鋼絲繩，并在堆放集中藥包的場所清除雜物和積泥，使通道暢通。
2．4．2切割藥條的布設
(1)沿沉船泥線布放一圈切割藥條，以便将沉船切割成上下兩部分(沉船泥面以下部分再爆破後将被深深嵌入江底淤泥中，不影響通航，一般不再打撈)。共布12條藥條，計5760kg炸藥。
(2)為了将沉船切割成5段，在沉船兩舷各布設4條垂直藥條，共用藥3120kg。
(3)為了将沉船的艏尖艙和第一大艙隔艙壁月亮灣梁頭以及第一、二、三艙隔艙壁梁頭處布設4根橫向藥條，用于切割隔艙艙壁，共用藥2400kg。
(4)在沉船的甲闆上布設橫向藥條4條，縱向藥條8條，共用藥4800kg。
2．4．3集中藥包的布設
在沉船的艏尖艙、錨鍊艙、艏樓内走道桅杆房，及一、二、三、四各艙内前梁頭處，各布設一個集中藥包，藥量在600一1000kg，集巾藥包用藥8620kg。
以上合計總藥量為24700kg。
一次齊爆藥量應控制在設計的2500kg範圍内．藥包位置、藥量與雷管分段見表l。
2．4．4起爆藥包的制作與安放
起爆藥包由5塊鑄裝TNT (合計lkg)疊合組成，每個起爆藥包放置2發毫秒電雷管，每個條形藥包或集中藥包放置兩個起爆藥包。
2．4．5起爆網路
起爆藥包于爆破之日入水布設，起爆網路為"并一串一并"聯形式。起爆網路的串、并聯作業無法在水下進行，故每個藥包的起爆導線長達80～100m，做好标記并捆上浮标後浮在江面上。整個爆破網路的電線應選用耐磨、耐拉的金屬屏蔽導線，以防被水流或風浪沖斷，或被鋼闆磨斷，确保整個起爆網路的安全可靠。
3 爆破作業安全評估
本次爆破作業炸藥用量大，由于爆破作業在水深約40m處進行，無聲響，無飛散物，主要考慮爆炸産生的水中沖擊波對江面船隻的影響及爆破振動對兩個電廠取水口的影響。
3．1水中沖擊波安全距離
按照爆破安全規程的規定，當炸藥量大于1000kg時，經計算，水中沖擊波對過往船隻的安全距離：對于木質船隻，取R=1456m；對于鐵質船隻，取R=728m。
考慮到江面船隻多，其大小、型号、材質不易區分，故将安全警戒區域定為以爆點為中心、半徑1500m的圓形區域。
3．2爆破安全振速
考慮到分段爆破作業産生的多次振動、低頻振動對江岸電廠取水口的影響，當每段齊爆藥量2500kg時，經計算，1800m處的地面振動速度為v=1．54cm／s。電廠取水口的抗振等級高于一般建築物，故在此振速下建築物是安全的。
4 爆後效果檢查與分析
1999年12月19日15時25分起爆，爆破時江面上陸續騰起約30m高的浪花水柱。爆後水下探摸及"大力"号抓撈表明：
(1)起爆網路連接可靠，無啞炮或殘存藥條。
(2)船幫闆爆破切割線比較整齊，槽鋼及角鋼等加強結構均被切斷，桅杆房、艏尖艙、錨鍊艙、l～4艙室内的隔艙壁已完全解體。至12月24日，沉船鋼闆均被抓撈出水。
(3)打撈結束後，南通長江港航監督局對該工程進行了驗收，認為該工程達到了預定的标準，驗收合格。
南京工程兵學院在現場實時監測爆破振動的結果表明，在距爆點1800m的天生港電廠碼頭及取水口處測得的爆破振動速度最大值分别為0．98cm/s和1．09cm／s，振動主頻分别為2．2Hz和2．4Hz。實測值與計算值基本吻合，完全控制在爆破安全規程規定标準的範圍内，周圍設施絲毫未受影響。
實踐表明，水下爆破解體、打撈沉船的方法，具有工期短、速度快、成本低、效率高的優點，能達到快速清航的目的。在某些情況下，能完成浮筒打撈方法無法完成的清航任務，應予推廣應用。
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