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摘要：爆夯是一种利用炸药爆炸法夯实基础的新技术，近年来被广泛地应用于码头建设。本文介绍了重力式码头抛石基床的爆夯设计和实施。结果表明，基床爆夯达到了预期效果，水下爆夯的平均沉降率为17.48%。为该技术在类似工程施工积累了经验。所得成果可供相关研究人员参考。
关键词：水下爆夯；参数确定；抛石基床；施工工艺；沉降
1 工程概况
1.1工程简介
某电厂总建设规模6×1000MW超临界燃煤机组，一期工程建设规模为2×1000MW。本工程基床夯实部分有煤码头、重件码头、引堤（直立段）三部分。本工程基床夯实厚度为5-7m，厚度较大，按施工工艺煤码头、重件码头、直立堤基床夯实皆采用爆破夯实为主，锤夯为辅施工工艺，爆夯总方量约264210m3，爆夯总面积约约22781m2，锤夯面积约470m2。本工程基床抛石存在两个阶梯，煤炭码头及相接的直立堤4个沉箱位置基床顶标高为-17.8m，引堤（直立段)其他位置基床顶标高为-14.8m，重件码头基床顶标高为-11.8m。基床抛石阶梯位置见图1。
图1基床抛石阶梯位置图
1.2 施工环境及条件
本工程所处位置三面为开阔海面，每年4月至9月份主要受东南涌浪影响，其中每年5~6月西南涌浪影响现场较大，施工条件恶劣，施工易受影响。本工程所在地每年4月至9月份也是台风高发期，对水上施工最不利。
2 风险分析、评价
施工过程中，因海上施工风浪条件大，不能进行锤夯或爆夯施工；锤夯施工过程中，因钢丝绳断裂或加固不牢导致夯锤掉落海中；爆夯施工过程中，出现盲炮现象；夯实施工过程中，遇附近船只强行进入施工区域时；施工过程中，遇台风、海啸等时。
3 施工组织及施工安排
由于重件码头在主体工程开工后7个月后要优先提供业主使用，所以各工序必须要合理安排，基床夯实先从重件码头开始施工[1]，然后是直立堤和煤码头。基床夯实在基床抛石完成后立即进行。本工程基床夯实厚度为5-7m，厚度较大。按施工工艺煤码头、重件码头、直立堤基床夯实皆采用爆破夯实为主，锤夯为辅施工工艺。
5 爆夯法施工
5.1 爆夯法施工原理
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、破碎，随之石块之间发生位移，相对位置发生变化，孔隙体积减少，基床抛石体被压实[2]。
5.2爆夯法施工部位
本工程锤夯的施工部位主要为重件码头和直立堤基床的阶梯处、直立堤基床中间的阶梯处两个部位，其余部位基床皆为爆夯。
5.3试夯施工
爆夯施工前先进行试爆夯以检验爆破所采用的参数是否合理，能否满足工程质量要求；确定合理的夯沉量；检测对周围建筑物安全的影响，以确定合理的设计药量。通过试验爆夯段的施工结果及相互对比分析，调整、优化爆夯设计参数，从而指导后续施工[3]。试验段选在重件码头处，长度为100m，测量范围为爆区前后10m。试爆夯后立即进行断面测量，每10米一个断面，每2米一个测点，断面测量的宽度为抛石基床顶面两侧各宽出两个测点，爆后测量在爆后当天晚上测量完毕。根据测量所得数据计算爆夯夯沉量，检验爆破所采用的参数是否合理，确定合理的夯沉量。如果夯沉量达不到要求，则进行补爆。
5.4爆夯法施工
本工程采用布药船定位，人工同步投放法布药。本工程炸药采用编织袋装乳化炸药，导爆索传爆网路。
（1）布药前测量基床顶面高程。测量内容：爆夯前抛石基床断面，每10米一个断面，每2米一个测点。断面测量的宽度为抛石基床顶面两侧各宽出两个测点。
（2）药包制作：使用乳化炸药，按设计的重量和数量制作药包。
（3）布药：考虑到布药宽度及每天引爆频率高的特点，采用自航1000t方驳作为布药船，采用线形方式布药。
（4）爆炸网路：采用群药包，布药网格为4.0m×4.0m。爆破主要起爆器材采用非电毫秒差导爆管雷管及导爆索。
（5）起爆：采用导爆索网路和有线起爆配合进行爆破，将连接起爆体的起爆线引至岸上，方驳撤到安全距离后，指挥员与海域警戒哨联络，确认无人员、船只逗留在非安全区，即指令爆破工将起爆线与起爆器联接，充电起爆。
（6）爆后断面测量：每遍爆夯后均进行断面测量，每10米一个断面，每2米一个测点，断面测量的宽度为抛石基床顶面两侧各宽出两个测点，爆后测量在爆后当天晚上测量完毕。
（7）计算夯沉量：以爆前、爆后测量基床高程计算其算术平均值[4]。
按δ=△H/H x 100%
计算夯沉率，其中△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。
5.5施工顺序
爆夯施工紧跟抛石步伐，分为9个阶段。
第一阶段：重件码头基床，100m；第二阶段：剩余重件码头基床和部分直立堤基床，100m；第三阶段：直立堤基床，100m；第四阶段：剩余直立堤基床基床，94m；第五阶段：煤炭码头基床，100m；第六阶段：煤炭码头基床，100m；第七阶段：煤炭码头基床，100m；第八阶段：煤炭码头基床，100m；第九阶段：剩余煤炭码头基床，约31m。
5.6爆夯法夯实验收标准[5]
药包制作及布放允许偏差应符合表1的规定。
每炮准爆率应不低于90%，小于60%应补爆一次，60%至90%之间应局部补爆。爆夯验收参照《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》有关规范执行。根据多项工程和实验的总结，本工程的夯实率应大于10%。由于爆炸震动是基床密实的主要原因，如果爆夯与基床抛石同时进行，则先爆夯基床的震动会对后爆夯基床产生密实作用，因此后爆夯基床的夯实率会相对减小[6]。爆夯前后用测深仪测深，断面间距可取为5m且不少于3个断面。
6 爆夯质量
6.1爆夯效果
爆夯施工结束后，根据爆后断面测量、高程测量，计算出实际平均沉降率为17.48%，其值满足设计沉降率η＞10%的要求，密实效果良好。拒爆率为6%左右，达到设计要求。
6.2基床夯实质量
根据实际测量资料，爆夯作业完成后，基床面普遍存在平整度较差、局部地方需要补抛块石等情况，不能满足爆夯作业平整度的要求。为确保工程施工质量，在补抛后、基床整平前，对基床采用重锤满夯一遍，保障基床表层块石的密实及基床面的平整，保障该分部工程的施工质量。
6.3爆夯作业对相邻段基床的影响
在施工中，为了解爆夯相邻段基床的影响，有针对性地制定测量方案进行检查研究。经过爆夯的基床，距离爆破点15m的位置沉降约80-100mm;距离爆破点60m的位置沉降约30mm。在多次爆夯施工时，特别是爆夯与抛石工序穿插进行的情况，存在一部分相互影响的沉降量，在实际施工中应予考虑。
7 结语
水下爆夯施工工艺在重力式码头基床施工中得到广泛的应用，其效果显著。水下爆破夯实基床工艺具有工期短、造价低、作用能量大、密实效果好等特点，对于宽厚基床的夯实，明显地优于传统的重锤夯实法，且质量可控，是一种比较理想的施工工艺。
参考文献：
[1] 解占强，张金柱.爆夯法处理水下抛石基床在曹妃甸的应用[J].水运工程，2011（3）：154-158.
[2] 潘伟，李春元.深水高基床防波堤工程爆夯施工工艺[J].中国港湾建设，2007,6（3）：94-96.
[3] 梁萌，康松涛，梁贵文.超大异型沉箱施工技术[J].中国港湾建设,2008,12（6）：40-42.
[4] 陈东明，黄建阳.大型沉箱没水安装施工新工艺[J].施工技术，2005,34（5）：10-12.
[5] JTS 257-2008 水运工程质量检验标准[S].
[6] 李俊如，高建光.广西钦州港二期码头抛石基床的水下爆夯[J].岩土力学，2003（6）：917-921.
论文作者:邓凤学
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/20
标签：码头论文; 夯实论文; 断面论文; 测量论文; 工程论文; 水下论文; 药包论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;