廈門港古雷港區(qū)某工程基床拋石爆夯方案分析

肖金闖

（上海東華建設管理有限公司，上海 201612）

引言

基床夯實一般采用重錘夯實和爆破夯實方法，對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5萬t級多用途泊位（水工結(jié)構(gòu)按靠泊10萬t級集裝箱船設計）和1個5千t級多用途泊位、消拖泊位、預留岸線及配套設施，陸域總面積 42.36萬m2。碼頭主泊位長706 m、結(jié)構(gòu)預留段長63.84 m；小泊位長350 m、預留岸線250 m。擬爆夯的碼頭基床總長約為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，爆夯頂高程按設計基床頂高程以下1 m控制。

根據(jù)專家論證會要求，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；另有項目部臨時活動房與爆區(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)殖等其他需保護目標、也沒有客船航線。

2.2 爆破密實機理

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，使已拋的基床塊石相互擠壓錯動，達到建設拋石體內(nèi)的空隙，并使拋石體坐落于堅硬地基上，從而達到基床夯實效果，減少后期基床負荷后產(chǎn)生的沉降。

2.3 爆夯參數(shù)的初定

根據(jù)《水運工程爆破技術(shù)規(guī)范》（JTS 204-2008）及本工程施工圖設計交底會議紀要，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留的1 m拋石基床再進行錘夯收尾。爆夯分三遍，并根據(jù)試驗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）單藥包藥量計算

單藥包藥量套用《水運工程爆破技術(shù)規(guī)范》（JTS 2004-2008）4.3.14.1條公式計算，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）懸浮高度計算

懸浮高度控制范圍為：h2≤（0.35～0.5）Q1/3。同時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 試驗段的選取

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

夯沉率只取基床設計頂寬范圍內(nèi)的爆夯前、后拋石體斷面平均頂高程數(shù)據(jù)計算，為保證夯沉率的準確，拋石基床每遍爆夯前后均進行斷面高程測量，斷面間距為5 m，同一斷面的測點間距為2 m，采用 ATK定位測深鋼管，陸上水準儀測量，以確保測量結(jié)果準確。

3 施工工藝

3.1 爆夯工序

本工程采用導爆索傳爆網(wǎng)絡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)階段性集中進行的特點，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)實測水深捆扎藥包繩索，備好漂浮物；

3）根據(jù)設計間距用導爆索將一排藥包聯(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

為保證在深水中爆夯的安全準爆，起爆網(wǎng)絡設計中起爆系統(tǒng)選用導爆索起爆頭起爆藥包，導爆管用雷管起爆導爆索，用擊發(fā)針起爆導爆管，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)絡布置如圖3。

圖3 爆夯網(wǎng)絡平面示意

4 安全警戒范圍

4.1 爆破振動安全距離

地面安全振動速度按表3取用。

表3 建筑物地面安全振動速度

爆破振動安全距離計算公式：

式中：Q為最大單段藥量（kg）；V為安全振動速度（cm/s）；R為與爆源的安全距離（m）；K、α為與爆破振動安全距離有關(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)上述公式計算，得出延時起爆時為最大單段藥量（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速度0.45 cm/s考慮，查表1、表2允許藥量為15 873 kg；項目部臨時活動房與爆區(qū)最近距離為800 m，按土坯房安全振動速度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，即便按最嚴格的安全振動速度 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，因爆破振動通過水介質(zhì)傳播，對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，安全振動速度按1.0 cm/s考慮，根據(jù)起爆的最大允許藥量計算表，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，對航道炸礁區(qū)施工作業(yè)無影響。

根據(jù)現(xiàn)場條件，對施工船舶水上警戒距離按500 m，對游泳、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），同時密切關(guān)注航道過往船只，做好施工船只避讓。

5 結(jié)語

5.1 關(guān)于爆夯用藥量

本工程實際單藥包重量只為本文爆破參數(shù)計算的1/3左右，根據(jù)沉箱沉降位移觀測成果，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《水運工程爆破技術(shù)規(guī)范》單藥包重量計算公式所計算的單藥包重量偏大。

5.2 關(guān)于夯沉率確定

《水運工程爆破技術(shù)規(guī)范》中對夯沉率取值為10 %～15 %，實際施工中，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到15 %的要求，大泊位碼頭持力層為全風化或強風化，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到15 %的要求。從沉箱的沉降位移觀測成果可知，它的沉降量很接近，因此，夯沉率取值尚應考慮持力層土質(zhì)、拋石級配等因素，夯沉率驗收時，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，只要工程所在地條件允許，中厚基床（一般厚度大于6 m）都采用爆破夯實工藝。采用該工藝施工，在沖擊波及隨其產(chǎn)生的地基振動作用下，基床拋石體受到外力作用較為均勻，對減少后期上部結(jié)構(gòu)不均勻沉降有極大好處，且可加快施工進度。相比于傳統(tǒng)的重錘夯實工藝，爆破夯實工藝優(yōu)點是明顯的。隨著施工機械化水平的提高，基床也改變了以前人力拋填采用機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)格適當加大，但應控制塊石級配，做到大小塊石相互搭配。