肖金闖

（上海東華建設(shè)管理有限公司，上海 201612）

引言

基床夯實(shí)一般采用重錘夯實(shí)和爆破夯實(shí)方法，對(duì)于中厚基床且周圍環(huán)境許可條件下，采用爆夯方法不僅可加快施工進(jìn)度，且可節(jié)約施工成本。本工程選用爆夯方案，并根據(jù)工程具體情況確定爆夯施工參數(shù)及改進(jìn)意見。

1 工程概述

示例工程位于福建省古雷半島西側(cè)海域。為新建2個(gè)5萬t級(jí)多用途泊位（水工結(jié)構(gòu)按靠泊10萬t級(jí)集裝箱船設(shè)計(jì)）和1個(gè)5千t級(jí)多用途泊位、消拖泊位、預(yù)留岸線及配套設(shè)施，陸域總面積 42.36萬m2。碼頭主泊位長(zhǎng)706 m、結(jié)構(gòu)預(yù)留段長(zhǎng)63.84 m；小泊位長(zhǎng)350 m、預(yù)留岸線250 m。擬爆夯的碼頭基床總長(zhǎng)約為1 377 m。碼頭基床由10～100 kg塊石拋填而成，換填拋石層由1～300 kg塊石拋填而成，基床上部為重力式沉箱結(jié)構(gòu)?；岔敻叱虨?16.3～-6.1 m，換填拋石層底高程-28.5～-16 m，拋石厚度7.2～12.2 m，爆夯頂高程按設(shè)計(jì)基床頂高程以下1 m控制。

根據(jù)專家論證會(huì)要求，確定爆夯后基床平均夯沉率不小于15 %。

2 爆夯方案

2.1 周邊環(huán)境條件分析

本工程施工環(huán)境較好，爆區(qū)周邊建筑、構(gòu)筑物除暫留一幢民房作為監(jiān)理單位臨時(shí)辦公生活用房外，其他均已拆除，該民房與爆區(qū)最近距離為770 m；另有項(xiàng)目部臨時(shí)活動(dòng)房與爆區(qū)最近距離為800 m；水上南側(cè)與已建泊位最近距離約465 m、西側(cè)與航道內(nèi)邊線最近距離約320 m，與正在施工的古雷航道炸礁區(qū)的最近距離約690 m，爆破區(qū)及附近區(qū)域沒有海底電纜、水下管線、漁業(yè)養(yǎng)殖等其他需保護(hù)目標(biāo)、也沒有客船航線。

2.2 爆破密實(shí)機(jī)理

利用懸浮于已拋塊石基床上方的炸藥包爆炸產(chǎn)生的高能量沖擊波及伴隨其產(chǎn)生的地震效應(yīng)，使已拋的基床塊石相互擠壓錯(cuò)動(dòng)，達(dá)到建設(shè)拋石體內(nèi)的空隙，并使拋石體坐落于堅(jiān)硬地基上，從而達(dá)到基床夯實(shí)效果，減少后期基床負(fù)荷后產(chǎn)生的沉降。

2.3 爆夯參數(shù)的初定

根據(jù)《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》（JTS 204-2008）及本工程施工圖設(shè)計(jì)交底會(huì)議紀(jì)要，換填拋石層及拋石基床按一次爆夯工藝考慮，基床爆夯夯沉量及預(yù)留的1 m拋石基床再進(jìn)行錘夯收尾。爆夯分三遍，并根據(jù)試驗(yàn)段試爆效果確定最終的爆夯施工的影響參數(shù)。

1）布藥網(wǎng)格

藥包采用4.0 m×4.0 m正方形網(wǎng)格布置。以主泊位拋石基床為例，見圖1。

圖1 爆夯藥包布置平面示意

2）單藥包藥量計(jì)算

單藥包藥量套用《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》（JTS 2004-2008）4.3.14.1條公式計(jì)算，結(jié)合本工程具體情況：q0=5 kg/m3；a=b=4 m；η取不低于15 %；n=3（爆夯遍數(shù)）。

3）懸浮高度計(jì)算

懸浮高度控制范圍為：h2≤（0.35～0.5）Q1/3。同時(shí)考慮爆后石面平整度的要求，本工程藥包懸浮高度取在石層上方50 cm處。

4）爆破參數(shù)計(jì)算結(jié)果見表1、表2。

5）一次齊發(fā)起爆藥量

單段最大藥量控制在62 kg以內(nèi)、一次起爆最大藥量控制在500 kg以內(nèi)。

表2 小泊位碼頭基床爆夯參數(shù)

2.4 試驗(yàn)段的選取

為驗(yàn)證上述爆夯參數(shù)的合理性，選取小泊位預(yù)留岸線從靠岸端向海方向約64 m進(jìn)行典型施工試驗(yàn)。通過試驗(yàn)后拋石基床夯沉率的實(shí)際值與預(yù)期值（15 %）進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整本施工方案的施工參數(shù)，作為后續(xù)基床拋夯實(shí)施工的依據(jù)。

夯沉率只取基床設(shè)計(jì)頂寬范圍內(nèi)的爆夯前、后拋石體斷面平均頂高程數(shù)據(jù)計(jì)算，為保證夯沉率的準(zhǔn)確，拋石基床每遍爆夯前后均進(jìn)行斷面高程測(cè)量，斷面間距為5 m，同一斷面的測(cè)點(diǎn)間距為2 m，采用 ATK定位測(cè)深鋼管，陸上水準(zhǔn)儀測(cè)量，以確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。

3 施工工藝

3.1 爆夯工序

本工程采用導(dǎo)爆索傳爆網(wǎng)絡(luò)和毫秒微差爆破技術(shù)，工序流程如圖2。

圖2 施工工序流程

3.2 布藥工藝

考慮布藥寬度及爆破作業(yè)階段性集中進(jìn)行的特點(diǎn)，采用駁船以線形方式布藥。主要工藝流程如下：

1）在船上按爆夯參數(shù)制作藥包，加入配重體并置于船邊；

2）根據(jù)實(shí)測(cè)水深捆扎藥包繩索，備好漂浮物；

3）根據(jù)設(shè)計(jì)間距用導(dǎo)爆索將一排藥包聯(lián)接好，并備好控制繩索；

4）在爆區(qū)定位駁船，采用GPS和測(cè)繩定位藥包；

5）沿船邊將藥包放至基床表面，一次放一排；

6）移動(dòng)布藥船放置第二段藥包。以此循環(huán)，直至完成布藥施工。

3.3 起爆系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)

為保證在深水中爆夯的安全準(zhǔn)爆，起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中起爆系統(tǒng)選用導(dǎo)爆索起爆頭起爆藥包，導(dǎo)爆管用雷管起爆導(dǎo)爆索，用擊發(fā)針起爆導(dǎo)爆管，擊發(fā)針接頭連接爆破母線，爆破母線引至擊發(fā)電源。爆夯網(wǎng)絡(luò)布置如圖3。

圖3 爆夯網(wǎng)絡(luò)平面示意

4 安全警戒范圍

4.1 爆破振動(dòng)安全距離

地面安全振動(dòng)速度按表3取用。

表3 建筑物地面安全振動(dòng)速度

爆破振動(dòng)安全距離計(jì)算公式：

式中：Q為最大單段藥量（kg）；V為安全振動(dòng)速度（cm/s）；R為與爆源的安全距離（m）；K、α為與爆破振動(dòng)安全距離有關(guān)的系數(shù)、指數(shù)，與爆區(qū)的地質(zhì)、地形條件有關(guān)。按表4取用，本工程取K=300、α=1.9。

表4 不同地形條件的K、α值

根據(jù)上述公式計(jì)算，得出延時(shí)起爆時(shí)為最大單段藥量（起爆最大允許藥量）見表5。

表5 起爆的最大允許藥量計(jì)算結(jié)果

本工程周邊建筑、構(gòu)筑物除暫留一幢民房作為監(jiān)理單位臨時(shí)辦公生活用房外，其他均已拆除，該民房與爆區(qū)最近距離為770 m，按毛石房屋安全振動(dòng)速度0.45 cm/s考慮，查表1、表2允許藥量為15 873 kg；項(xiàng)目部臨時(shí)活動(dòng)房與爆區(qū)最近距離為800 m，按土坯房安全振動(dòng)速度0.45 cm/s考慮，查表1、表2允許藥量為17 801 kg；爆區(qū)與已建南14#泊位最近距離約465 m，即便按最嚴(yán)格的安全振動(dòng)速度 0.45 cm/s考慮，查表1、表2允許藥量為3 495 kg，況且南14#泊位碼頭為高樁碼頭，屬于透水型建筑物，因爆破振動(dòng)通過水介質(zhì)傳播，對(duì)透水型建筑物的影響小于重力式碼頭；施工圍堰與爆區(qū)最近距離約80 m，安全振動(dòng)速度按1.0 cm/s考慮，根據(jù)起爆的最大允許藥量計(jì)算表，允許藥量為62 kg，故最大單段藥量控制在62 kg以內(nèi)、一次起爆最大藥量控制在500 kg以內(nèi)，在靠近施工圍堰處爆破時(shí)將采取多分段措施，確保允許藥量滿足要求。

4.2 爆破飛散物安全距離

由于本工程覆蓋水深大于6 m，因此可不計(jì)飛石影響。爆破主要飛散物全部落水，爆破飛散物安全距離取50 m。

4.3 爆破沖擊波安全距離

考慮拋石基床的爆夯最大單段藥量小于62 kg，據(jù)查規(guī)范的有關(guān)規(guī)定應(yīng)符合以下安全距離：木船300 m；鐵船150 m；游泳1 400 m；潛水1 800 m。

本工程基床爆夯區(qū)與正在施工的古雷航道炸礁區(qū)的最近距離約690 m（最近距離為炸礁六區(qū)），炸礁作業(yè)船舶為鐵船，根據(jù)上述規(guī)范規(guī)定安全距離為150 m，對(duì)航道炸礁區(qū)施工作業(yè)無影響。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，對(duì)施工船舶水上警戒距離按500 m，對(duì)游泳、潛水人員的水上警戒距離按1 800 m，在爆區(qū)周邊布置4艘警戒船，陸上無需警戒（超過50 m），同時(shí)密切關(guān)注航道過往船只，做好施工船只避讓。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 關(guān)于爆夯用藥量

本工程實(shí)際單藥包重量只為本文爆破參數(shù)計(jì)算的1/3左右，根據(jù)沉箱沉降位移觀測(cè)成果，小泊位碼頭截止胸墻施工前，沉箱平均沉降為53 mm，大碼頭已完成填芯的沉箱平均沉降56 mm。因此，按《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》單藥包重量計(jì)算公式所計(jì)算的單藥包重量偏大。

5.2 關(guān)于夯沉率確定

《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》中對(duì)夯沉率取值為10 %～15 %，實(shí)際施工中，我們發(fā)現(xiàn)小泊位碼頭持力層為砂或粘土，爆夯夯沉率基本能達(dá)到15 %的要求，大泊位碼頭持力層為全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化，盡管與小泊位碼頭相比，加大了單藥包重量和一次起爆藥量，但夯沉率還是很難達(dá)到15 %的要求。從沉箱的沉降位移觀測(cè)成果可知，它的沉降量很接近，因此，夯沉率取值尚應(yīng)考慮持力層土質(zhì)、拋石級(jí)配等因素，夯沉率驗(yàn)收時(shí)，按規(guī)范取值比確定為某一值更具合理性。

5.3 爆夯基床的塊石規(guī)格

近年來大型重力式碼頭施工時(shí)，只要工程所在地條件允許，中厚基床（一般厚度大于6 m）都采用爆破夯實(shí)工藝。采用該工藝施工，在沖擊波及隨其產(chǎn)生的地基振動(dòng)作用下，基床拋石體受到外力作用較為均勻，對(duì)減少后期上部結(jié)構(gòu)不均勻沉降有極大好處，且可加快施工進(jìn)度。相比于傳統(tǒng)的重錘夯實(shí)工藝，爆破夯實(shí)工藝優(yōu)點(diǎn)是明顯的。隨著施工機(jī)械化水平的提高，基床也改變了以前人力拋填采用機(jī)械拋填以及基床爆夯工藝的普遍采用，建議基床拋石的規(guī)格適當(dāng)加大，但應(yīng)控制塊石級(jí)配，做到大小塊石相互搭配。