重力式碼頭基床爆夯質(zhì)量控制及安全控制

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1、 重力式碼頭基床爆夯質(zhì)量控制及安全控制 1、前言 爆夯作為成熟的工藝，已有《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》 為基本依據(jù)，但在實際工程中，各個參數(shù)的選取仍要根據(jù)具體情況確 定。最重要的是要滿足兩點： 1 安全控制； 2 施工質(zhì)量。安全控制方面 應(yīng)符合國家相關(guān)規(guī)定；對于重要安全目標(biāo)應(yīng)加大安全系數(shù)。關(guān)于爆夯 質(zhì)量，應(yīng)設(shè)計（理論計算）合理并在實際檢測中應(yīng)達到預(yù)期的要求。 由于在施工的過程中，外部的干擾和各種影響不斷增多，因此，在確 保安全要求情況下，必須采取有效的控制措施來提高爆夯施工質(zhì)量

2、。 2、工程概況 廈門嵩嶼港區(qū) 1#泊位為新建一個 10 萬級碼頭，岸線長為 407 米，新建一個岸線長度 120 米的工作船碼頭，碼頭前沿底標(biāo)高均為 -17.0 米（廈門理論最低潮位面，下同）；西護岸長 142.56 米；碼頭頂面標(biāo)高為 +8.2 米，水工主體采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)形式?；苍O(shè)計標(biāo)高為 -8m、 -12m 和-17m。本工程施工區(qū)周圍環(huán)境較為復(fù)雜。 1#泊位東側(cè)是正在建設(shè)的 2#泊位，南側(cè)和西側(cè)為港池及海域，南側(cè)距離廈門嵩嶼港區(qū)主航道較 近，經(jīng)常有大型集裝箱船等各種船只過往、停靠。本泊位以及毗鄰的 2#泊位施工

3、現(xiàn)場有挖泥、拋石、炸礁、等各種工序交叉作業(yè)，對爆夯 影響很大 .1#泊位北側(cè)為嵩嶼電廠， 由于電廠一些設(shè)備對爆破夯實造 成的震動很敏感，若是震動過大則會導(dǎo)致設(shè)備自動跳閘，會影響到整 個廈門市的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用電。為施工中不要影響到電廠生產(chǎn)， 在施工前有關(guān)部門還邀請六位專家在爆夯前進行了技術(shù)方案的論證， 達成主要意見如下： “藥量從小到大，基床爆夯最大起爆藥量不得超過 400kg，單段最大起爆藥量不得超過 200kg ”。 3、第一段基床爆夯 根據(jù)施工安排及拋石進度，基床爆夯先從小淪泊

4、位開始，其基本數(shù)據(jù) 見下表： 小淪泊位基床面標(biāo)高（ m）基床頂面寬度（ m）基床護坦寬度（ m）拋 石厚度（m）拋石平均厚度（m）平均水深～ 3.1 爆夯原理藥包爆炸時將產(chǎn)生高溫、 高壓、氣體膨脹，在水中產(chǎn)生沖 擊波和氣泡脈動，這些強烈壓力作用在拋石體時，造成拋石體棱角變 形斷裂，隨之石塊之間發(fā)生位移， 相對位置發(fā)生變化， 空隙體積減少，基床拋石體被壓實。 與此同時，藥包爆炸的一部分能量轉(zhuǎn)化為地震波，地震波使拋石基床出現(xiàn)顛簸和搖晃，拋石基床在這種垂直和水平方向 震動的作用下，使原有的松散穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭到破壞，石塊產(chǎn)生滑動、轉(zhuǎn)

5、 動、錯位，小石塊充填到大石塊之間的縫隙中， 拋石體重新排列組合， 密度增大，達到拋填體在更高荷載下的穩(wěn)定平衡。同時，由于膨脹氣 體產(chǎn)生的高壓作用將使拋填體受到 “錘擊 ”效應(yīng)，從而使拋填體進一步密 實。水下爆炸夯實拋石體實際上是爆炸引起的沖擊波、 高壓氣體脈動。 地震波及流體運動與拋石體相互作用的結(jié)果。 3.2 爆夯參數(shù)計算根據(jù)《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》水下爆 夯單包藥量設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定： q= q0 ‘× a× b×式H×η中： /n q0‘—爆破夯實單耗，指爆破

6、壓縮單位體積石體所需的藥量（ kg/m3 ）。 取 4.0～5.5 kg/m3 對較松散石體取大值，較密實石體取小值； a、b—藥包間距、排距（ m）； H—爆破夯實前拋石層平均厚度（ m）； η—夯實率（ %），對沒有前期預(yù)壓密歷史的石體可取 10%～15%，對有 前期預(yù)壓密歷史的石體視預(yù)壓密程度可作適當(dāng)折減； n—爆破夯實遍數(shù)，對無前期預(yù)壓密歷史的石體可取 3～4 遍，對有前期預(yù)壓密歷史的石體可取 2～3 遍。 在廈門嵩嶼港區(qū) 1#泊位基床爆夯施工中，爆夯的平均水深大于 20m，能量利用率比較高，同時考慮到拋石級配比較好

7、，所以在本工程計算藥量取值時，對單耗?。?q0‘=4kg/m3 η =12%。在本工程中對爆夯引起的振動控制比較嚴(yán)格， 設(shè)計要求一次爆夯總藥量要小于 400kg，單段起爆總藥量要小于 200kg。為了既滿足振動安全要求，又保證爆夯施工質(zhì)量，在決定爆夯參數(shù)時要充分考慮兩 方面的因素。 規(guī)程規(guī)定，爆夯的分層夯實每層厚度 H 不宜大于 12m，在本工程中，要求 H 小于 6m 通過增加分層，減小每次爆夯藥量。對于爆夯網(wǎng)格，取間距 a=4，排距 b=5。由于在本工程中爆夯遍數(shù)取 n=3 遍，所以我們?nèi)≥^大的爆夯網(wǎng)格，這樣在不增加單次爆夯總藥量的情況下，可以用 較

8、大的單個藥包，使爆夯作用有足夠的影響深度，使基床有較好的整 體密實效果。 因為夯后基床需要人工整平，所以爆夯時藥包直接放在基床上，在爆 夯的 3 遍中，為了使夯后效果更好，在不改變總藥量的情況下，前兩 遍用藥量較大，第三遍適當(dāng)減小。 3.3 爆炸網(wǎng)路受一次起爆總藥量 400kg 的限制， 采用群藥包 4m× 5m方 格式網(wǎng)格布藥，布藥排數(shù)為 5 排，每排藥包數(shù)為 6 個，總藥量約為 384kg， 采用 8 段非電雷管延時，既延時時長約為 250 毫秒，這樣既可以保證 每段爆夯引起的震動

9、不產(chǎn)生疊加，又確保了相鄰藥包的安全起爆。 3.4 爆破安全 ．安全技術(shù)措施為保證安全，由專人統(tǒng)一協(xié)調(diào)各有關(guān)單位的警戒 和人員的撤離，在水下爆夯期間，所有人員不得在非安全區(qū)內(nèi)游泳或 潛水作業(yè)，船只不得在非安全區(qū)通行，爆破前派出警戒船，進行海上 警戒。所有警戒點都事先設(shè)定，并有專人負責(zé)。船只和施工人員要密 切配合，及時撤離到安全區(qū)。 爆破作業(yè)人員嚴(yán)格按爆破操作規(guī)程作業(yè)。爆破采用電起爆、起爆器由 專業(yè)爆破員保管和使用。在爆后進行安全檢查、確定無爆炸危險后， 解除警戒。 ．安全評估關(guān)于水下爆夯安全，主要

10、有以下幾方面： 1） 爆夯引 起的地基振動； 2）水中沖擊波； 3）個別分散物； 4）噪音。本工程對 上述危害做出了如下的安全評估，以保障水下爆夯施工安全的進行： a．爆破震動按照國家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》 （GB6722-86）和交通部行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》 （JTJ/T258-98）上所列 數(shù)據(jù)，普通民房的抗震能力 V=2.0～3.0cm/s，鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)房取 V=5.0cm/s，重力式碼頭取 5.0～8.0 cm/s，本工程距爆點最近的電廠輸 煤棧橋為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，因此爆破

11、地震應(yīng)滿足安全地震速度 V≤5.0 cm/s 的要求，已知棧橋到爆點的距離大于 100m，由爆破地震速度計算公式： V=K·（Q1/3/R）a（cm/s） 式中： R：建筑物距爆點最近距離（ m）；本工程取 100m； Q：一次起爆藥量（ kg）；本工程取 200kg；單段最大取 100kg。 K、α 為與傳震介質(zhì)等有關(guān)的系數(shù)、指數(shù)，取 K=530，α=1.82。由上式計算得 V=3.17 cm/s，我們設(shè)計的最大單段藥量爆破產(chǎn)生的震動遠小于安全值， 完全可以保證棧橋的安全。另外，我們也依據(jù)公式詳細計算了電廠以

12、 及其它重要建筑物的地震速度，結(jié)果均在允許范圍之內(nèi)。 b．水中沖擊波本工程為了確保安全，特別執(zhí)行以下兩點原則： 1.只要 有人在爆夯水域內(nèi)水下作業(yè)，一律不進行爆夯作業(yè)，嚴(yán)格規(guī)定爆夯和 水下作業(yè)的時間段。 2.爆夯的時候嚴(yán)格執(zhí)行 《爆炸法處理水下地基和基 礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》（JTJ/T258-98）中有關(guān)對人員和船舶的安全距離的規(guī)定 （具 體見下表） 水中沖擊波對人員和船舶的安全距離 K0 安全距離（ m）木船 50300 鐵船 25150 游泳 2501500 潛水 2501920 c．個別飛散物及噪音爆炸處理基床

13、施工時， 個別飛散物的距離和噪音， 跟覆蓋水深及裝藥量等有關(guān)， 本工程水深較大，單藥包藥量小于 20kg， 所以在本工程中，爆夯安全控制主要針對爆夯引起的基礎(chǔ)振動和水中 沖擊波，在水下 17m 以上深度的基床上爆破，一般不會有飛散物，爆 炸的噪音也比較小。 3.5 起爆采用非電雷管網(wǎng)絡(luò)和有線起爆配合進行爆破入水中，布藥，將 連接起爆體的起爆線引至布藥船上，然后將起爆體與爆破網(wǎng)路連接并 綁上浮漂投船撤至安全區(qū)，指揮員與海域、陸域崗哨聯(lián)絡(luò)，確認(rèn)無人 員、車輛、船只逗留在非安全區(qū)，即指令爆破工將起

14、爆線與起爆器連 接，充電起爆。 3.6 爆夯效果在按上述施工方案進行爆破夯實時， 廈門市地震局在主控 室和主廠房鍋爐平臺以及主廠房外平臺等進行了地震波的監(jiān)測，測得 的地震波范圍為 V=0.127～0.247cm/s，均小于 GB6722—86《爆破安全規(guī)程》對非抗震的大型砌塊建筑物規(guī)定安全震動速度在 2～3cm/s 的要求，因此爆破不會對電廠及其附屬設(shè)施造成危害。 爆后當(dāng)天進行了夯后測量， 按 η= H/H×100%（ ΔH為爆夯前爆夯后高程平均值之差（平均沉降量） ，H 為爆夯前石層平均厚度） 。計算夯沉率為 13%，符合《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》 ，夯實率（ %），對沒有前期預(yù)密的石體可取 10%—15%的要求。 4、結(jié)論 從本工程的爆夯過程可以再次驗證爆夯是一門成熟的施工工藝，本工 程的設(shè)計所依據(jù)的理論和計算公式是可靠的，與錘夯相比，爆夯有其 明顯的優(yōu)點，如工期短，造價低，后期沉降小等。 不可否認(rèn)的是爆夯 對周邊的安全影響較大如：振動、水中沖擊波等，盡管如此，只要設(shè) 計合理，操作嚴(yán)格，在比較復(fù)雜的環(huán)境下，仍可爆夯。