1、松木岛重力式码头沉箱基床爆夯施工工艺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。本文结合大连松木岛码头基床爆夯工作的实践，对爆夯施工工艺进行初步探讨。 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1、前言在港湾、码头以及防波堤建设中，常常使用水下抛石或抛沙基床，并在夯实的基床上修筑建筑物，因而对基床的夯实处理就显得尤为重要。传统的水下重锤夯实法， 工期长、费用高，很难满足快速和大面积夯实的要求，而爆夯法处理水下抛石基床技术是近几年才发展起来的一项新技术。
2、采用该技术不仅工期短见效快，而且成本低，质量也能得到保证， 是一项值得推广的新技术。 2、基本原理当炸药起爆后，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
3、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。 2、工程概况大连松木岛码头为新建二个 1 万级泊位码头，码头总长412 米；码头顶面标高为+3.0 米，水工主体采用重力式沉箱结构形式。基床设计底部标高为-16.5m，顶部标高为-11.0m。本工程施工区周围环境较为复杂，码头东侧是已经投入使用的大化泵房，南侧是主航道，经常有大型集装箱船等各种船只过往、停靠，西侧是在建的铭源码头。 3、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 = q0ab H
4、 / n 式中：q0 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 4.05.5 kg/m3 对较松散石体取大值，较密实石体取小值；、药包间距、排距（m） ；H爆破夯实前抛石层平均厚度（m） ；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。在本工程，爆夯的平均水深大于 10m，能量利用率比较高，所以在本工程计算药量取值时，对单耗取：q0=4kg/m3 =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
5、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， H=5.8m， （已预留 0.3m 沉降量）m。对于爆夯网格，取间距 a=4，排距 b=3.6。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
6、量的情况下，前两遍用药量较大，第三遍适当减小 。 4、爆炸网路受一次起爆总药量 400kg 的限制, 采用群药包 4m5m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。 5、安全评估关于水下爆夯安全，主要有以下几方面：1. 爆夯引起的地基振动；2.水中冲击波；3.个别分散物；4.噪音。本工程应对上述危害做出了如下的安全评估，以保障水下爆夯施工安全的进行：a爆破震动按照国家标准爆破安全规程 （GB6722-86）和交通部行业标准爆炸法
7、处理水下地基和基础技术规程 （JTJ/T258-98）上所列数据，普通民房的抗震能力 V=2.03.0cm/s，钢筋砼框架结构房取V=5.0cm/s，重力式码头取 5.08.0 cm/s，本工程最近的建筑物距到爆点的距离为 120m，由爆破地震速度计算公式：V=K（Q1/3/R）a（cm/s）式中：R：建筑物距爆点最近距离（m） ；本工程取 100m； Q：一次起爆药量（kg） ；本工程取 400kg。K、 为与传震介质等有关的系数、指数，取 K=530，=1.82。由上式计算得 V=4.6 cm/s，我们设计的最大单段药量爆破产生的震动小于安全值，完全可以保证建筑物的安全。b水中冲击波本工程
8、为了确保安全，特别执行以下两点原则：1.只要有人在爆夯水域内水下作业，一律不进行爆夯作业，严格规定爆夯和水下作业的时间段。2.爆夯的时候严格执行爆炸法处理水下地基和基础技术规程 （JTJ/T258-98）中有关对人员和船舶的安全距离的规定，具体见下表 4.2-2。c个别飞散物及噪音爆炸处理基床施工时，个别飞散物的距离和噪音，跟覆盖水深及装药量等有关，本工程水深较大，单药包药量小于 20kg，所以在本工程中，爆夯安全控制主要针对爆夯引起的基础振动和水中冲击波，在水下 11m 以上深度的基床上爆破，一般不会有飞散物，爆炸的噪音也比较小。表 1 水中冲击波对人员和船舶的安全距离 6、起爆 采用非电雷
9、管网络和有线起爆配合进行爆破入水中，布药，将连接起爆体的起爆线引至布药船上，然后将起爆体与爆破网路连接并绑上浮漂投船撤至安全区，指挥员与海域、陆域岗哨联络，确认无人员、车辆、船只逗留在非安全区，即指令爆破工将起爆线与起爆器连接，充电起爆。7、基床水下爆夯效果在爆夯前，针对待爆夯地段，以每 10 m 为一个断面，每个断面上每 2.5 m 一个测点，测出待爆地段的平面图，并将每个断面位置在岸上作标记。测量采用水准仪和探杆配合的方式进行。在爆后采用同样的方式进行测量，作出爆后的断面图，将其与爆前的断面进行比较，就可得到沉降情况分布曲线，并由此可计算出平均夯实率。爆后当天进行了夯后测量， 按 =H/H
10、100% （H 为爆夯前爆夯后高程平均值之差（平均沉降量） ，H 为爆夯前石层平均厚度） 。计算夯沉率为 12%，符合爆炸法处理水下地基和基础技术规程 ，夯实率（%） ，对没有前期预密的石体可取 10%15%的要求。 8、结束语观测与分析结果表明，采用爆炸法夯实水下抛石基床有如下优点： (1)与传统的重锤夯实法比较可大大节省工程费用和缩短工期。 (2)爆炸处理后，夯实效果明显。本工程夯实量达 0.60.8 m，这确保了基床抛石落到下卧持力层上，并且基床自身也得到密实，大大增强了稳定性。 (3)爆夯法施工工艺简单，所需人工和机械设备少，是一项值得大力推广与应用的新技术。水下基床爆夯效果受到多方面因素影响，如单药包重量、挂高、布药方式与尺寸等。在浅海中进行爆夯处理时，应注意潮位的影响。低潮位时装药，高潮位时进行爆炸处理，这样效果最好。
