爆破夯实在×××码头工程水下基床夯实中的应用

爆破夯实在×××码头工程水下基床夯实中的应用姓名：2014年04月16日-1-爆破夯实在×××码头工程水下基床夯实中的应用（中交一航局第二工程有限公司，山东青岛266071）摘要：针对×××码头工程，本文介绍了爆破夯实技术的参数分析及引爆方式的选择过程，以及通过对水下爆夯的数据的分析，验证了水下爆破夯实在抛石基床应用中的可行性。Abstract:XiaoChanTanPortProjectAsAnApplicationExampleof,introducetheanalysisofExplosivecompactionandmethodofignition,accordingtothebathymetryandanalysisverifytheExplosivecompactionmethodfeasible.关键词：水下爆破夯实；抛石基床；爆夯参数；安全控制Keywords:UnderWaterExplosiveCompaction;StoneTrench;AnalysisOfExplosive;SafetyControl引言爆破夯实技术已经有70多年历史，在我国，码头基床爆破夯实技术在上世纪八十年代后期得到验证性的应用，近些年随着我国基础设施建设的发展，在港口、码头等工程建设中水下爆夯施工被大量采用。相对于传统的分层锤夯工艺，爆破夯实具有高效经济、后期沉降量小的特点，但对爆破夯实的参数及爆破方式的选择尤为重要，但是在安全控制及环境保护方面需要采取相应的措施进行控制。×××项目码头有着基床深且厚度大的特点，同时在项目2km范围内有电厂及渔业养殖，是爆破夯实技术应用的典型例子，本文将介绍爆破夯实在本工程应用的实现过程，供相似工程参考。1工程概况1.1工程简介海南省洋浦港在洋浦经济开发区境内，洋浦港区×××作业区起步工程码头工程，规模为3个5万吨级多用途泊位（水工结构15万吨级），码头采用重力式沉箱结构，岸线长782m，码头前沿设计底高程-18m，。码头基床设计顶标高为-18.0m和-14.4m，基床抛填厚度4.0m～11.0m不等。基床夯实采用爆夯，爆夯方量约为15万方。1.2水文条件极端高水位：5.23m设计高水位：3.60m设计低水位：0.63m极端低水位：-0.42m-2-1.3地质条件根据本次钻探揭示，场区地层自上而下可划分为：第四系人工填土层、第四系全新统海相沉积层、第四系晚更新统风化玄武岩及残积层、第四系中更新统冲积海积沉积层、第四系早更新统冲积海积沉积层。2爆夯密实原理药包在水中爆炸，产生水中冲击波和高压气体，水中冲击波在水体中传播，同时高压气体在水中迅速膨胀并挤压周围的水体，推动水体向外运动。随着水体流动和膨胀，产生气泡，水中冲击波和气泡作用于水下基床抛石体上，使抛石块体之间相互挤压、移位并产生滑移，相对位置发生变化，孔隙体积减少，抛石体在爆炸作用下被压实。与此同时，药包一部分能量转化为地震波，地震波在抛石基床中来回反射并使其产生振动，抛石基床在这种垂直和水平方向振动的作用下，石块发生滑动、转动、错位，小石块充填到大石块的缝隙中，抛石体重新排列组合，密度增大，从而达到使基床密实的效果。3施工方法以典型施工为例阐述爆破夯实施工方法。本施工段里程为0+482～0+562m，基床底标高为-23m～-24m，基床顶控制标高-18.5m，基床厚度为3.325m～4.425m，基床宽度为22.8m。3.1施工流程：如图3.1-1所示。准备工作移船连接网络和准备起爆药包制作引出导爆索并移船至下一排位置将药包同步入水至基床表面后脱绳GPS定位药包位置调整将一排药包同步至于水面连好一排药包待用施工船定位整个爆区布药完毕安全巡逻检查起爆图3.1-1爆夯施工流程-3-3.2火工品的选取炸药须选用2#岩石乳化炸药,规格如表1所示:表1乳化炸药规格表炸药密度1.05～1.20g/cm3爆速≥4.5×103m/s猛度≥16mm作用能力≥280ml撞击感度0摩擦感度0耐压性能在水深23m浸泡5小时,具有8#雷管起爆感度。3.3爆夯参数设计及本次取值单药包药量Q(kg)按下式计算：nabHqQ0公式1式中0q—爆破夯实单耗（kg/m3），本工程取4.0kg/m3；b—药包间距、排距（m），本工程均取4m、4m；b—药包间距、排距（m），本工程均取4m、4m；H—爆破夯实前石层平均厚度（m）；—夯实率系数（%），本工程取12%；n—爆破夯实遍数，本工程均取3遍。如下断面图，单药包药量：Q=4.0*4*4*6*12%/3=15.36≈15药包悬高2h(m)之计算：2h≤（0.35~0.50）31Q本工程取系数0.4，如单药包药量为15Kg时：h2≤（0.35~0.50）151/3=0.8~1.2，所以我们取值h2为0.8m。本次取值如表2所示：表2爆夯参数表断面号顶标高底标高基床厚度单药包重药包悬高7-7-19.0-24.04.54m14.4Kg0.8m-4-3.4炸药包和配重袋的连接方式炸药包和配重袋的连接方式如图3.4-1所示。图3.4-1炸药包和配重袋及浮漂连接示意图3.5爆夯分层根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》JTJ/T258-98的规定：基床爆夯分层厚度不宜大于12m的要求，在基床拋石厚度≤12m时可不分层；＞12m时须分层。本工程抛石基床厚度≤12m的，不分层，如下图3.4-1所示。图3.5-1基床不分层爆夯断面图3.6起爆系统与网络设计为保证深水条件下的爆夯安全准爆，起爆系统与网络设计为：爆夯药包选用防水炸药，采用非电塑料导爆管起爆系统起爆，做到安全、可靠、准爆。所有雷管每20发构成一簇，用2发接力雷管引爆，整个起爆网络用2发电雷管引爆。引爆非电延期导爆管雷管网路用的电雷管采用串联起爆网络，用EF-500型高能脉冲起爆器起爆。此种起爆网路对于控制爆破来说，是十分可靠的，从未发现过拒爆现象。起爆网路如图3.5-1所示。爆夯炸药布置如图3.5-2所示。-5-图3.6-1起爆网路示意图说明：——第一遍及第三遍爆夯药包；——第二遍爆夯药包。图3.6-2爆夯布药平面示意图3.7安全评估安全距离的确定：根据《爆破安全规程》计算爆破震动。311QVKRa公式2式中Q—一次起爆炸药量，微差起爆时取最大一段的装药量；R—爆破点与被保护建（构）筑物的距离，m；V—爆破地震安全速度，取值如表3所示：表3爆破地震安全速度表序号主要建（构）筑物类型安全震动速度（cm/s）1土窑洞、土坯房、毛石房屋12一般房屋、非抗震大型砌块建筑物2～33钢筋砼框架房屋54重力式码头5～85水工隧道10-6-K、a是与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，结合本工程的地质情况，根据《爆炸处理水下地基和基础技术规程》的有关规定，取K=530，a=1.82。根据公式（1）爆破震动速度计算结果如表4所示：表4爆破震速表距离（m）50100150200250300400500爆破地震速度（cm/s）9.62.71.30.770.510.340.220.15根据本工程单段最大起爆药量计算出的爆破地震安全速度，被保护对象的爆破地震速度均小于安全震动速度，即在理论上可认定是安全的。水中冲击波对人员和船舶的安全距离如表5所示。表5安全距离表炸药量502001000游泳者90014002000潜水者120018002500木船200300500铁船100150250在按上述施工方案进行爆破夯实时，洋浦电厂进行了地震波的监测，测得的地震波范围为V=0.87～1.15cm/s，均小于GB6722—86《爆破安全规程》对非抗震的大型砌块建筑物规定安全震动速度在2～3cm/s的要求，因此爆破不会对电厂及其附属设施造成危害。3.7工机械及人员配置施工机械配置如表6所示。施工人员配置如表7所示。表6施工机械配置表序号船机设备单位数量备注1方驳艘1爆夯布药2拖轮艘13交通警戒船艘14高能起爆器台2爆破器材5电雷管检测仪台2爆破器材-7-表7人员配置表序号工种数量备注1爆破工程师2技术负责2爆破员6爆破过程操作3安全员1安全监控4仓管员1炸药管理5警戒员2安全管理4质量控制：4.1爆夯质量控制要点（1）在爆夯前后，对抛石基床进行断面测量，用测深仪进行水深测量，要求2.0m一个断面，2.0米一个点，把测量结果绘制成测深图；（2）当爆夯后发现有较严重的地基基础边坡坍塌时，测深范围必须包括边坡；（3）基床抛石顶层爆夯前局部高差不大于50cm；单药包药量允许偏差不大于5%；药包平面位置偏差不大于药包间距的10%；药包悬高偏差不大于悬高的5%；（4）确定合理悬挂高度，以避免药包中心两倍半径以内的强爆炸作用粉碎或损伤表层块石；（5）为避免爆塌两侧面的基床，根据基床抗剪强度和沉箱应力扩散角，调整每排布药两端药包的药量和悬挂高度等参数；（6）每炮准爆率不低于90%，小于60%应补爆一次，60%～90%局部进行补爆；（7）爆后基床平整，不产生爆坑；若沉降率大于设计要求的15%时，则需重新布药爆夯，直至满足要求为止。4.2安全措施：根据水中冲击波对人员和船舶的安全距离规定，划定安全区域半径为2000m外，由专人统一协调各有关单位的警戒和人员的撤离，在水下爆夯期间，所有人员不得在非安全区内游泳或潜水作业，船只不得在非安全区通行，爆破前派出警戒船，进行海上警戒。所有警戒点都事先设定，并有专人负责。船只和施工人员要密切配合，及时撤离到安全区。5结果评定通过爆夯前后的测量数据对比计算出本次爆夯：最大夯沉率：20%最小夯沉率：15.3%-8-平均夯沉率：17.8%中线夯沉率：15.7%100m以外震速：1cm/s。平均夯沉率为17.8%，局部夯沉率范围为15.3%~20%，满足规范要求，中线夯沉率为15.7%及平均夯沉率为17.8%说明不存在基床边坡塌方。半径100m以外震速为1cm/s说明本次爆夯单包药量控制、单次爆破量及爆破方法满足规范要求。附近电厂测得最大震速为1.15cm/s，符合电厂安全要求，附近民房也未出现裂缝等现象，渔业养殖也未受到影响。综上所诉本次水下基床爆破夯实施工过程安全可控，结果符合设计及规范要求。6结论从本工程的爆夯过程可以再次验证爆夯是一门成熟的施工工艺，本工程的设计所依据的理论和计算公式是可靠的，与锤夯相比，爆夯有其明显的优点，如工期短，造价低，后期沉降小等。不可否认的是爆夯对周边的安全影响较大如，振动、水中冲击波等，尽管如此，只要设计合理，操作严格，爆破夯实方法安全可控，是深水厚基床夯实的首选方案。参考文献：[1]龙维祺,特种爆破技术[M]1北京:冶金工业出版社,1993[2]郭进平，聂兴信．新编爆破工程实用技术大全[M]．北京：光明日报出版社。2002．1841~1848．[3]交通部．水运工程爆破技术规范(S)(JTJ286-90)[M]．北京：人民交通出版社．1992．146~148．