重力式码头基床爆夯质量控制与安全控制

重力式码头基床爆夯质量控制与安全控制（一）摘要：在重力式码头基床密实的施工中，经常采用爆炸夯实，与传统的锤夯施工方法相比， 爆夯具有工期短，造价低，后期沉降小的优点，特别是在水比较深，基床厚度比较大的情况 下，爆夯的优势更明显。随着爆夯的广泛应用，爆夯施工对周边环境影响较大的问题成了制 约爆夯技术应用和发展的因素。在越来越重视安全的今天，如何解决爆夯质量控制与安全方 面的矛盾，是爆夯施工管理面临的课题。本文结合厦门嵩屿港区 1#泊位基床爆夯工作的实 践，对爆夯质量控制与安全控制的问题进行初步探讨。关键词爆夯；质量控制；安全控制; 关键词：爆夯质量控制安全控制1 前言 爆夯作为成熟的工艺，已有爆炸法处理水下地基和基础技术规程为基本依据，但在实际 工程中，各个参数的选取仍要根据具体情况确定。最重要的是要满足两点：1 安全控制；2 施工质量。安全控制方面应符合国家相关规定；对于重要安全目标应加大安全系数。关于爆 夯质量，应设计（理论计算）合理并在实际检测中应达到预期的要求。由于在施工的过程中， 外部的干扰和各种影响不断增多，因此，在确保安全要求情况下，必须采取有效的控制措施 来提高爆夯施工质量。2 工程概况厦门嵩屿港区1#泊位为新建一个10 万级码头，岸线长为407 米，新建一个岸线长度120 米 的工作船码头，码头前沿底标高均为-17.0 米（厦门理论最低潮位面，下同）；西护岸长 142.56 米；码头顶面标高为+8.2米，水工主体采用重力式沉箱结构形式。基床设计标高为-8m、-12m 和-17m。本工程施工区周围环境较为复杂。1#泊位东侧是正在建设的 2#泊位，南侧和西侧为港池及 海域，南侧距离厦门嵩屿港区主航道较近，经常有大型集装箱船等各种船只过往、停靠。本 泊位以及毗邻的 2#泊位施工现场有挖泥、抛石、炸礁、等各种工序交叉作业，对爆夯影响 很大。 1#泊位北侧为嵩屿电厂，由于电厂一些设备对爆破夯实造成的震动很敏感，若是震动 过大则会导致设备自动跳闸，会影响到整个厦门市的工农业生产及生活用电，。为施工中不 要影响到电厂生产，在施工前有关部门还邀请六位专家在爆夯前进行了技术方案的论证，达 成主要意见如下：“药量从小到大，基床爆夯最大起爆药量不得超过400kg，单段最大起爆药 量不得超过 200kg” 。3 第一段基床爆夯根据施工安排及抛石进度,基床爆夯先从小沦泊位开始，其基本数据见下表: 小沦泊位基床面标高（m） 基床顶面宽度（m） 基床护坦宽度（m） 抛石厚度（m） 抛石平均厚度（m）平均水深-17.0018.005.508.2 11.79.95 173.1 爆夯原理 药包爆炸时将产生高温、高压、气体膨胀，在水中产生冲击波和气泡脉动，这些强烈压力作 用在抛石体时，造成抛石体棱角变形断裂，随之石块之间发生位移，相对位置发生变化，空 隙体积减少，基床抛石体被压实。与此同时，药包爆炸的一部分能量转化为地震波，地震波 使抛石基床出现颠簸和摇晃，抛石基床在这种垂直和水平方向震动的作用下，使原有的松散 稳定结构遭到破坏，石块产生滑动、转动、错位，小石块充填到大石块之间的缝隙中，抛石 体重新排列组合，密度增大，达到抛填体在更高荷载下的稳定平衡。同时，由于膨胀气体产 生的高压作用将使抛填体受到“锤击”效应，从而使抛填体进一步密实。水下爆炸夯实抛石体 实际上是爆炸引起的冲击波、高压气体脉动。地震波及流体运动与抛石体相互作用的结果。3.2 爆夯参数计算 根据爆炸法处理水下地基和基础技术规程水下爆夯单包药量设计应符合下列规定： q=qOabHn/n式中：qO爆破夯实单耗，指爆破压缩单位体积石体所需的药量（kg/m3）。取4.05.5kg/m3对较松散石体取大值，较密实石体取小值；a、b 药包间距、排距（m）；H爆破夯实前抛石层平均厚度（m）；n夯实率（），对没有前期预压密历史的石体可取10%15%，对有前期预压密历史的石 体视预压密程度可作适当折减；n爆破夯实遍数，对无前期预压密历史的石体可取34遍，对有前期预压密历史的石体可 取 23 遍。在厦门嵩屿港区1#泊位基床爆夯施工中，爆夯的平均水深大于20m，能量利用率比较高， 同时考虑到抛石级配比较好，所以在本工程计算药量取值时，对单耗取：q0=4kg/m3n=12%。在本工程中对爆夯引起的振动控制比较严格，设计要求一次爆夯总药量要小于400kg,单段 起爆总药量要小于200kg。为了既满足振动安全要求，又保证爆夯施工质量，在决定爆夯参 数时要充分考虑两方面的因素。规程规定，爆夯的分层夯实每层厚度H不宜大于12m，在本工程中，要求H小于6m 通过增加分层，减小每次爆夯药量。对于爆夯网格，取间距a=4,排距b=5。由于在本工程中爆夯遍数取n=3遍，所以我们取较 大的爆夯网格，这样在不增加单次爆夯总药量的情况下，可以用较大的单个药包，使爆夯作 用有足够的影响深度，使基床有较好的整体密实效果。因为夯后基床需要人工整平，所以爆夯时药包直接放在基床上，在爆夯的3遍中，为了使夯 后效果更好，在不改变总药量的情况下，前两遍用药量较大，第三遍适当减小。3.3 爆炸网路受一次起爆总药量400kg的限制，采用群药包4mx5m方格式网格布药，布药排数为5 排,每 排药包数为6个，总药量约为384kg，采用8段非电雷管延时，既延时时长约为250毫秒，这 样既可以保证每段爆夯引起的震动不产生叠加，又确保了相邻药包的安全起爆。