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技術規程》為基本依據,但在實際工程中,各個參數的選取仍要根據具體情況確定。最重要的是要滿足兩點:1安全控制;2施工質量。安全控制方面應符合國家相關規定;對于重要安全目標應加大安全系數。關于爆夯質量,應設計(理論計算)合理并在實際檢測中應達到預期的要求。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量。
2 工程概況
廈門嵩嶼港區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;碼頭頂面標高為+8.2米,水工主體采用重力式沉箱結構形式。基床設計標高為-8m、-12m和-17m。
本工程施工區周圍環境較為復雜。1#泊位東側是正在建設的2#泊位,南側和西側為港池及海域,南側距離廈門嵩嶼港區主航道較近,經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#泊位施工現場有挖泥、拋石、炸礁、等各種工序交叉作業,對爆夯影響很大 。1#泊位北側為嵩嶼電廠, 由于電廠一些設備對爆破夯實造成的震動很敏感,若是震動過大則會導致設備自動跳閘,會影響到整個廈門市的工農業生產及生活用電,。為施工中不要影響到電廠生產,在施工前有關部門還邀請六位專家在爆夯前進行了技術方案的論證,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
根據施工安排及拋石進度,基床爆夯先從小淪泊位開始,其基本數據見下表:
小淪泊位基床面標高(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
-17.0018.005.508.2~11.79.9517
3.1 爆夯原理
藥包爆炸時將產生高溫、高壓、氣體膨脹,在水中產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,隨之石塊之間發生位移,相對位置發生變化,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化為地震波,地震波使拋石基床出現顛簸和搖晃,拋石基床在這種垂直和水平方向震動的作用下,使原有的松散穩定結構遭到破壞,石塊產生滑動、轉動、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定平衡。同時,由于膨脹氣體產生的高壓作用將使拋填體受到“錘擊”效應,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果。
3.2爆夯參數計算
根據《爆炸法處理水下地基和基礎技術規程》水下爆夯單包藥量設計應符合下列規定:
q= q0’·a·b·H·η/n
式中:
q0’ —爆破夯實單耗,指爆破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(%),對沒有前期預壓密歷史的石體可取10%~15%,對有前期預壓密歷史的石體視預壓密程度可作適當折減;
n—爆破夯實遍數,對無前期預壓密歷史的石體可取3~4遍,對有前期預壓密歷史的石體可取2~3遍。
在廈門嵩嶼港區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,所以在本工程計算藥量取值時,對單耗取:q0’=4kg/m3 η=12%。