［摘　要］在重力式碼頭基床密實(shí)的施工中，經(jīng)常采用爆炸夯實(shí)，與傳統的錘夯施工方法相比，爆夯具有工期短，造價(jià)低，后期沉降小的優(yōu)點(diǎn)，特別是在水比較深，基床厚度比較大的情況下，爆夯的優(yōu)勢更明顯。隨著(zhù)爆夯的廣泛應用，爆夯施工對周邊環(huán)境影響較大的問(wèn)題成了制約爆夯技術(shù)應用和發(fā)展的因素。在越來(lái)越重視安全的今天，如何解決爆夯質(zhì)量控制與安全方面的矛盾，是爆夯施工管理面臨的課題。本文結合廈門(mén)嵩嶼港區1#泊位基床爆夯工作的實(shí)踐，對爆夯質(zhì)量控制與安全控制的問(wèn)題進(jìn)行初步探討。

　　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(shù)規程》為基本依據，但在實(shí)際工程中，各個(gè)參數的選取仍要根據具體情況確定。最重要的是要滿(mǎn)足兩點(diǎn)：1安全控制；2施工質(zhì)量。安全控制方面應符合國家相關(guān)規定；對于重要安全目標應加大安全系數。關(guān)于爆夯質(zhì)量，應設計（理論計算）合理并在實(shí)際檢測中應達到預期的要求。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1#泊位為新建一個(gè)10萬(wàn)級碼頭，岸線(xiàn)長(cháng)為407米，新建一個(gè)岸線(xiàn)長(cháng)度120米的工作船碼頭，碼頭前沿底標高均為-17.0米（廈門(mén)理論最低潮位面，下同）；西護岸長(cháng)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�；�床設計標高為-8m、-12m和-17m。本工程施工區周?chē)�環(huán)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(mén)嵩嶼港區主航道較近，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#泊位施工現場(chǎng)有挖泥、拋石、炸礁、等各種工序交叉作業(yè)，對爆夯影響很大 .1#泊位北側為嵩嶼電廠(chǎng)， 由于電廠(chǎng)一些設備對爆破夯實(shí)造成的震動(dòng)很敏感，若是震動(dòng)過(guò)大則會(huì )導致設備自動(dòng)跳閘，會(huì )影響到整個(gè)廈門(mén)市的工農業(yè)生產(chǎn)及生活用電。為施工中不要影響到電廠(chǎng)生產(chǎn)，在施工前有關(guān)部門(mén)還邀請六位專(zhuān)家在爆夯前進(jìn)行了技術(shù)方案的論證，達成主要意見(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，其基本數據見(jiàn)下表： 

　　3.1 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(dòng)的作用下，使原有的松散穩定結構遭到破壞，石塊產(chǎn)生滑動(dòng)、轉動(dòng)、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(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，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)。地震波及流體運動(dòng)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(shù)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(shí)單耗，指爆破壓縮單位體積石體所需的藥量（kg/m³）。取4.0～5.5 kg/m³對較松散石體取大值，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（%），對沒(méi)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(shí)遍數，對無(wú)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(mén)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(shí)考慮到拋石級配比較好，所以在本工程計算藥量取值時(shí)，對單耗�。簈0‘=4kg/m³ 

　　 η=12%。在本工程中對爆夯引起的振動(dòng)控制比較嚴格，設計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(mǎn)足振動(dòng)安全要求，又保證爆夯施工質(zhì)量，在決定爆夯參數時(shí)要充分考慮兩方面的因素。

　　規程規定，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取n=3遍，所以我們取較大的爆夯網(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。

　　因為夯后基床需要人工整平，所以爆夯時(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4m×5m方格式網(wǎng)格布藥，布藥排數為5排，每排藥包數為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(cháng)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(zhuān)人統一協(xié)調各有關(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內游泳或潛水作業(yè)，船只不得在非安全區通行，爆破前派出警戒船，進(jìn)行海上警戒。所有警戒點(diǎn)都事先設定，并有專(zhuān)人負責。船只和施工人員要密切配合，及時(shí)撤離到安全區。

　　爆破作業(yè)人員嚴格按爆破操作規程作業(yè)。爆破采用電起爆、起爆器由專(zhuān)業(yè)爆破員保管和使用。在爆后進(jìn)行安全檢查、確定無(wú)爆炸危險后，解除警戒。

　　3.4.2．安全評估關(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。本工程對上述危害做出了如下的安全評估，以保障水下爆夯施工安全的進(jìn)行：

　　a．爆破震動(dòng)按照國家標準《爆破安全規程》（GB6722-86）和交通部行業(yè)標準《爆炸法處理水下地基和基礎技術(shù)規程》（JTJ/T258-98）上所列數據，普通民房的抗震能力V=2.0～3.0cm/s，鋼筋砼框架結構房取V=5.0cm/s，重力式碼頭取5.0～8.0 cm/s，本工程距爆點(diǎn)最近的電廠(chǎng)輸煤棧橋為鋼筋砼結構，因此爆破地震應滿(mǎn)足安全地震速度V≤5.0 cm/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、指數，取K=530，α=1.82。由上式計算得V=3.17 cm/s，我們設計的最大單段藥量爆破產(chǎn)生的震動(dòng)遠小于安全值，完全可以保證棧橋的安全。另外，我們也依據公式詳細計算了電廠(chǎng)以及其它重要建筑物的地震速度，結果均在允許范圍之內。

　　b．水中沖擊波本工程為了確保安全，特別執行以下兩點(diǎn)原則：1.只要有人在爆夯水域內水下作業(yè)，一律不進(jìn)行爆夯作業(yè)，嚴格規定爆夯和水下作業(yè)的時(shí)間段。2.爆夯的時(shí)候嚴格執行《爆炸法處理水下地基和基礎技術(shù)規程》（JTJ/T258-98）中有關(guān)對人員和船舶的安全距離的規定（具體見(jiàn)下表）

水中沖擊波對人員和船舶的安全距離 

　　c．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爆夯引起的基礎振動(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(xiàn)起爆配合進(jìn)行爆破入水中，布藥，將連接起爆體的起爆線(xiàn)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，指揮員與海域、陸域崗哨聯(lián)絡(luò )，確認無(wú)人員、車(chē)輛、船只逗留在非安全區，即指令爆破工將起爆線(xiàn)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(chǎng)房鍋爐平臺以及主廠(chǎng)房外平臺等進(jìn)行了地震波的監測，測得的地震波范圍為V=0.127～0.247cm/s，均小于GB6722—86《爆破安全規程》對非抗震的大型砌塊建筑物規定安全震動(dòng)速度在2～3cm/s的要求，因此爆破不會(huì )對電廠(chǎng)及其附屬設施造成危害。

　　爆后當天進(jìn)行了夯后測量， 按η=ΔH/H×100% （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）。計算夯沉率為13%，符合《爆炸法處理水下地基和基礎技術(shù)規程》，夯實(shí)率（%），對沒(méi)有前期預密的石體可取10%—15%的要求。

　　4、結論

　　從本工程的爆夯過(guò)程可以再次驗證爆夯是一門(mén)成熟的施工工藝，本工程的設計所依據的理論和計算公式是可靠的，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。 不可否認的是爆夯對周邊的安全影響較大如：振動(dòng)、水中沖擊波等，盡管如此，只要設計合理，操作嚴格，在比較復雜的環(huán)境下，仍可爆夯。