重力式碼頭基床爆夯質(zhì)量控制與安全控制.doc

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重力式碼頭基床爆夯質(zhì)量控制與安全控制 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(chǔ)技術(shù)規(guī)程》為基本依據(jù)，但在實(shí)際工程中，各個(gè)參數(shù)的選取仍要根據(jù)具體情況確定。最重要的是要滿足兩點(diǎn)：1安全控制；2施工質(zhì)量。安全控制方面應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定；對(duì)于重要安全目標(biāo)應(yīng)加大安全系數(shù)。關(guān)于爆夯質(zhì)量，應(yīng)設(shè)計(jì)（理論計(jì)算）合理并在實(shí)際檢測(cè)中應(yīng)達(dá)到預(yù)期的要求。由于在施工的過(guò)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(lái)提高爆夯施工質(zhì)量。2工程概況廈門(mén)嵩嶼港區(qū)1#泊位為新建一個(gè)10萬(wàn)級(jí)碼頭，岸線長(zhǎng)為407米，新建一個(gè)岸線長(zhǎng)度120米的工作船碼頭，碼頭前沿底標(biāo)高均為-17.0米(廈門(mén)理論最低潮位面，下同)；西護(hù)岸長(zhǎng)142.56米；碼頭頂面標(biāo)高為+8.2米，水工主體采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)形式。基床設(shè)計(jì)標(biāo)高為-8m、-12m和-17m。本工程施工區(qū)周圍環(huán)境較為復(fù)雜。1#泊位東側(cè)是正在建設(shè)的2#泊位，南側(cè)和西側(cè)為港池及海域，南側(cè)距離廈門(mén)嵩嶼港區(qū)主航道較近，經(jīng)常有大型集裝箱船等各種船只過(guò)往、?？?。本泊位以及毗鄰的2#泊位施工現(xiàn)場(chǎng)有挖泥、拋石、炸礁、等各種工序交叉作業(yè)，對(duì)爆夯影響很大。1#泊位北側(cè)為嵩嶼電廠，由于電廠一些設(shè)備對(duì)爆破夯實(shí)造成的震動(dòng)很敏感，若是震動(dòng)過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備自動(dòng)跳閘，會(huì)影響到整個(gè)廈門(mén)市的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用電，。為施工中不要影響到電廠生產(chǎn)，在施工前有關(guān)部門(mén)還邀請(qǐng)六位專家在爆夯前進(jìn)行了技術(shù)方案的論證，達(dá)成主要意見(jiàn)如下：“藥量從小到大，基床爆夯最大起爆藥量不得超過(guò)400kg,單段最大起爆藥量不得超過(guò)200kg”。3第一段基床爆夯根據(jù)施工安排及拋石進(jìn)度,基床爆夯先從小淪泊位開(kāi)始，其基本數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:小淪泊位基床面標(biāo)高（m）基床頂面寬度（m）基床護(hù)坦寬度（m）拋石厚度（m）拋石平均厚度（m）平均水深-17.0018.005.508.2～11.79.95173.1爆夯原理藥包爆炸時(shí)將產(chǎn)生高溫、高壓、氣體膨脹，在水中產(chǎn)生沖擊波和氣泡脈動(dòng)，這些強(qiáng)烈壓力作用在拋石體時(shí)，造成拋石體棱角變形斷裂，隨之石塊之間發(fā)生位移，相對(duì)位置發(fā)生變化，空隙體積減少，基床拋石體被壓實(shí)。與此同時(shí)，藥包爆炸的一部分能量轉(zhuǎn)化為地震波，地震波使拋石基床出現(xiàn)顛簸和搖晃，拋石基床在這種垂直和水平方向震動(dòng)的作用下，使原有的松散穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭到破壞，石塊產(chǎn)生滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、錯(cuò)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(dá)到拋填體在更高荷載下的穩(wěn)定平衡。同時(shí)，由于膨脹氣體產(chǎn)生的高壓作用將使拋填體受到“錘擊”效應(yīng)，從而使拋填體進(jìn)一步密實(shí)。水下爆炸夯實(shí)拋石體實(shí)際上是爆炸引起的沖擊波、高壓氣體脈動(dòng)。地震波及流體運(yùn)動(dòng)與拋石體相互作用的結(jié)果。3.2爆夯參數(shù)計(jì)算根據(jù)《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》水下爆夯單包藥量設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：q=q0’abHη/n式中：q0’—爆破夯實(shí)單耗，指爆破壓縮單位體積石體所需的藥量（kg/m3）。取4.0～5.5kg/m3對(duì)較松散石體取大值，較密實(shí)石體取小值；ａ、ｂ—藥包間距、排距（m）；H—爆破夯實(shí)前拋石層平均厚度（m）；η—夯實(shí)率（%），對(duì)沒(méi)有前期預(yù)壓密歷史的石體可取10%～15%，對(duì)有前期預(yù)壓密歷史的石體視預(yù)壓密程度可作適當(dāng)折減；n—爆破夯實(shí)遍數(shù)，對(duì)無(wú)前期預(yù)壓密歷史的石體可取3～4遍，對(duì)有前期預(yù)壓密歷史的石體可取2～3遍。在廈門(mén)嵩嶼港區(qū)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(shí)考慮到拋石級(jí)配比較好，所以在本工程計(jì)算藥量取值時(shí)，對(duì)單耗取：q0’=4kg/m3η=12%。在本工程中對(duì)爆夯引起的振動(dòng)控制比較嚴(yán)格，設(shè)計(jì)要求一次爆夯總藥量要小于400kg，單段起爆總藥量要小于200kg。為了既滿足振動(dòng)安全要求，又保證爆夯施工質(zhì)量，在決定爆夯參數(shù)時(shí)要充分考慮兩方面的因素。規(guī)程規(guī)定，爆夯的分層夯實(shí)每層厚度H不宜大于12m，在本工程中，要求H小于6m通過(guò)增加分層，減小每次爆夯藥量。對(duì)于爆夯網(wǎng)格，取間距a=4，排距b=5。由于在本工程中爆夯遍數(shù)取n=3遍，所以我們?nèi)≥^大的爆夯網(wǎng)格，這樣在不增加單次爆夯總藥量的情況下，可以用較大的單個(gè)藥包，使爆夯作用有足夠的影響深度，使基床有較好的整體密實(shí)效果。因?yàn)楹缓蠡残枰斯ふ剑员粫r(shí)藥包直接放在基床上，在爆夯的3遍中，為了使夯后效果更好，在不改變總藥量的情況下，前兩遍用藥量較大，第三遍適當(dāng)減小。3.3爆炸網(wǎng)路受一次起爆總藥量400kg的限制,采用群藥包4m5m方格式網(wǎng)格布藥，布藥排數(shù)為5排，每排藥包數(shù)為6個(gè)，總藥量約為384kg,采用8段非電雷管延時(shí)，既延時(shí)時(shí)長(zhǎng)約為250毫秒，這樣既可以保證每段爆夯引起的震動(dòng)不產(chǎn)生疊加，又確保了相鄰藥包的安全起爆。3.4爆破安全3.4.1．安全技術(shù)措施為保證安全，由專人統(tǒng)一協(xié)調(diào)各有關(guān)單位的警戒和人員的撤離，在水下爆夯期間，所有人員不得在非安全區(qū)內(nèi)游泳或潛水作業(yè)，船只不得在非安全區(qū)通行，爆破前派出警戒船，進(jìn)行海上警戒。所有警戒點(diǎn)都事先設(shè)定，并有專人負(fù)責(zé)。船只和施工人員要密切配合，及時(shí)撤離到安全區(qū)。爆破作業(yè)人員嚴(yán)格按爆破操作規(guī)程作業(yè)。爆破采用電起爆、起爆器由專業(yè)爆破員保管和使用。在爆后進(jìn)行安全檢查、確定無(wú)爆炸危險(xiǎn)后，解除警戒。3.4.2．安全評(píng)估關(guān)于水下爆夯安全，主要有以下幾方面：1）爆夯引起的地基振動(dòng)；2）水中沖擊波；3）個(gè)別分散物；4）噪音。本工程對(duì)上述危害做出了如下的安全評(píng)估，以保障水下爆夯施工安全的進(jìn)行：a．爆破震動(dòng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-86）和交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》（JTJ/T258-98）上所列數(shù)據(jù)，普通民房的抗震能力V=2.0~3.0cm/s，鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)房取V=5.0cm/s，重力式碼頭取5.0~8.0cm/s，本工程距爆點(diǎn)最近的電廠輸煤棧橋?yàn)殇摻铐沤Y(jié)構(gòu)，因此爆破地震應(yīng)滿足安全地震速度V≤5.0cm/s的要求，已知棧橋到爆點(diǎn)的距離大于100m，由爆破地震速度計(jì)算公式：V=K（Q1/3/R）a（cm/s）式中：R：建筑物距爆點(diǎn)最近距離（m）；本工程取100m；Q：一次起爆藥量（kg）；本工程取200kg；單段最大取100kg。K、α為與傳震介質(zhì)等有關(guān)的系數(shù)、指數(shù)，取K=530，α=1.82。由上式計(jì)算得V=3.17cm/s，我們?cè)O(shè)計(jì)的最大單段藥量爆破產(chǎn)生的震動(dòng)遠(yuǎn)小于安全值，完全可以保證棧橋的安全。另外，我們也依據(jù)公式詳細(xì)計(jì)算了電廠以及其它重要建筑物的地震速度，結(jié)果均在允許范圍之內(nèi)。b．水中沖擊波本工程為了確保安全，特別執(zhí)行以下兩點(diǎn)原則：1.只要有人在爆夯水域內(nèi)水下作業(yè)，一律不進(jìn)行爆夯作業(yè)，嚴(yán)格規(guī)定爆夯和水下作業(yè)的時(shí)間段。2.爆夯的時(shí)候嚴(yán)格執(zhí)行《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》（JTJ/T258-98）中有關(guān)對(duì)人員和船舶的安全距離的規(guī)定（具體見(jiàn)下表） 水中沖擊波對(duì)人員和船舶的安全距離K0安全距離（m）木船50300鐵船25150游泳2501500潛水3201920c．個(gè)別飛散物及噪音爆炸處理基床施工時(shí)，個(gè)別飛散物的距離和噪音，跟覆蓋水深及裝藥量等有關(guān)，本工程水深較大，單藥包藥量小于20kg，所以在本工程中，爆夯安全控制主要針對(duì)爆夯引起的基礎(chǔ)振動(dòng)和水中沖擊波，在水下17m以上深度的基床上爆破，一般不會(huì)有飛散物，爆炸的噪音也比較小。3.5起爆采用非電雷管網(wǎng)絡(luò)和有線起爆配合進(jìn)行爆破入水中，布藥，將連接起爆體的起爆線引至布藥船上，然后將起爆體與爆破網(wǎng)路連接并綁上浮漂投船撤至安全區(qū)，指揮員與海域、陸域崗哨聯(lián)絡(luò)，確認(rèn)無(wú)人員、車輛、船只逗留在非安全區(qū)，即指令爆破工將起爆線與起爆器連接，充電起爆。3.6爆夯效果在按上述施工方案進(jìn)行爆破夯實(shí)時(shí)，廈門(mén)市地震局在主控室和主廠房鍋爐平臺(tái)以及主廠房外平臺(tái)等進(jìn)行了地震波的監(jiān)測(cè)，測(cè)得的地震波范圍為V=0.127～0.247cm/s，均小于GB6722—86《爆破安全規(guī)程》對(duì)非抗震的大型砌塊建筑物規(guī)定安全震動(dòng)速度在2～3cm/s的要求，因此爆破不會(huì)對(duì)電廠及其附屬設(shè)施造成危害。爆后當(dāng)天進(jìn)行了夯后測(cè)量，按η=ΔH/H100%（ΔH為爆夯前爆夯后高程平均值之差（平均沉降量），H為爆夯前石層平均厚度）。計(jì)算夯沉率為13%，符合《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》，夯實(shí)率（%），對(duì)沒(méi)有前期預(yù)密的石體可取10%-15%的要求。4結(jié)論從本工程的爆夯過(guò)程可以再次驗(yàn)證爆夯是一門(mén)成熟的施工工藝，本工程的設(shè)計(jì)所依據(jù)的理論和計(jì)算公式是可靠的，與錘夯相比，爆夯有其明顯的優(yōu)點(diǎn)，如工期短，造價(jià)低，后期沉降小等。不可否認(rèn)的是爆夯對(duì)周邊的安全影響較大如：振動(dòng)、水中沖擊波等，盡管如此，只要設(shè)計(jì)合理，操作嚴(yán)格，在比較復(fù)雜的環(huán)境下，仍可爆夯。 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