爆炸夯实法处理海堤抛石基床.doc

爆炸夯实法处理海堤抛石基床 1 工程概况2 施工设计密实的目的。当炸药在水下爆炸时，首先释放出巨大能量，以高温高压气体的形式作用于周围的水体，其爆温约3000，压力约为98103 MPa1，能量要比锤夯法大得多。其次，压力是借水体传递于抛石基床的，水的可压缩性相对较小，水介质对能量的吸收作用亦相对较小，爆炸引起的水中冲击波随距离增加而衰减的速度相对较慢，因此水下爆炸夯实法的作用深度要比锤夯深得多。再则，伴随着地震效应，抛石基床在强大的震动和自重作用下，石块间必然产生错位契合，小粒径石块向较大空隙处填充，从而减少了空隙率2。所以，对大面积深水抛石基床，采用水下爆炸夯实法是最佳选择。.m3，指压缩1 m3土体所耗用的药量，取15；a、b平面排间距，m，均取45 m；H爆夯基床厚度，m，取6、10； 夯实率，为HH，取15；H基床被压缩的厚度，m；n爆夯遍数，取23。本次爆夯单药包药量取125 kg15 kg。222 一次起爆总药量单药包的药量确定以后，一次起爆总药量与一次布药范围有关，总药量越大，夯实效果越明显。在满足安全距离的前提下，一次布药范围应尽量大些。本次爆夯考虑到港区建筑物，特别是油库的安全及施工的具体情况，确定每次起爆总药量不超过2000 kg。223 药包吊高hhK1Q13式中 K1经验系数，取035050。单药包吊高的取值以抛石基床表面不产生爆坑、不抛散为先决条件。当满足这一条件时，应尽量取小值。本次爆夯取值为09 m。224 起爆水位施工中尽量在最高潮位时起爆。23 平面分段爆夯位置选在抛石基床断面较厚的区段，即桩号00750255之间，总长180 m，面积4050 m2(图3)。爆夯分4段进行，每段45 m。第一段爆3遍，其余段爆2遍，采用抗水性较好的乳化炸药。爆夯布置横断面如图4所示。.s1；K2系数(280550之间）；衰减系数（150185）。242 水下爆夯冲击波安全距离一次起爆药量大于1000 kg时，可用下式计算：11 地理位置温岭石塘中心渔港1防波堤位于浙江中南部，台州湾南端，防波堤建于蚊虫浜屿与半边屿之间，长3525 m，轴线方向为东偏北3413。12 地质条件堤坝轴线附近基岩起伏变化较大，并有多处基岩露出海底。坝轴线附近地质如图1所示，其地形地质情况比较复杂，东西两端暗礁多，内侧东段有较厚的淤泥质粘土层；淤泥质粘土层厚18 m95 m之间，亚粘土层厚088 m142 m不等。地质分布不均匀，物理力学指标不同，容易引起不均匀沉降，故对抛石基床采用爆炸夯实法。对护面工程和上部结构工程，力求在坝体稳定后施工，以防断裂变形。图1 地形地质示意图13 坝体结构坝形为抛石高基床混合坝，约需石方20万立方米，坝长3525 m，最大坝高249 m，最大底宽861 m，顶宽147 m。外海侧坝面水上规则摆放一层8 t砼钩连体块，水下抛放二层4 t扭工体块，港内侧坝面大块石护面，堤顶中部设R20埋石混凝土防浪墙，墙顶标高129 m。堤心石采用10 kg100 kg混合块石。如图2所示。堤底部为平抛10 kg100kg块石，顶标高20 m，顶宽29 m，长度180 m，边坡115，抛石层厚6 m10 m。本次爆夯密实的范围即为上述海堤基床。21 设计思想以往对水下抛石基床通常用浮式起重设备吊起5 t10 t的重锤，从一定高度自由落下，夯击基床，而对本工程却不适用。一是面积大，需要很长时间才能夯实一遍，工期不允许；二是水深，即使在低潮位时，整个基床都在水下，水的浮力阻隔，使锤击能量损耗大，而且潮涨潮落，有效工作时间短，工效低；三是风浪大，流速急，工作环境恶劣，施工难度大，质量无法控制。若用自然密实法，即让其在自重、风浪、潮流的作用下自行慢慢密实，这不但工期长，而且日后会出现不均匀沉降。水下爆炸夯实法是利用水中悬挂的炸药包引爆后产生的冲击波能量和地震效应，使基床石块相互产生错动，以减少孔隙率，达到图2 坝体断面结构图22 爆夯参数水下抛石基床爆夯的施工标准，我国目前尚无统一规定，计算的方法与结果也各不相同。我们按港口工程技术规范规定3：夯实基床的夯沉量一般为抛石厚度的1020，力求控制在1520。根据以往的经验及试验来确定参数，指导施工。221 单药包药量计算单药包药量按下式计算：QQoabHn式中 Qo爆夯单耗，kg图3 爆夯分段布置图图4 爆夯药包布置横断面24 安全距离水下爆夯与被保护对象的安全距离按地震波、冲击波和飞散物3种爆破效应分别核算，并取其最大值。241 爆破地震安全距离爆破地震的震速不得超过建筑物的地面安全振动速度，爆破地震安全距离按下式计算：式中 Rd爆破地震安全距离，m；Q一次起爆最大药量，kg；V安全振动速度，cm式中 RH水中冲击波安全距离，m；Q一次起爆药量，kg；K3系数。一次起爆药量小于或等于1000 kg时，水下爆夯冲击波安全距离取值参考表1。表1 水下爆夯冲击波安全距离药量kgQ5050Q200200Q1000K3游泳者安全距离m90014002000250潜水者安全距离m120018002600320木船安全距离m20030050050铁船安全距离m100150250025243 飞散物安全距离水下爆夯个别飞散物安全距离较小，对地面或水面以上人员的影响可不考虑。31 施工程序抛石整平测量爆前试验药包制作药包串联定位放样药包布置联接电路撤离现场安全警戒起爆测量计算总结。32 爆夯前测量基床抛石至设计方量后，进行初步探测。对抛石不足的部位要补抛，使整个基床基本平整，然后进行地形测量，以作为爆夯前的基础资料。33 爆夯前试验对计算的各种参数在爆夯前进行试验校核，有必要的作一些修正。另外，在大面积爆夯前，对准爆率、炸药耐水时间、浪潮对药包位置移动、沉石重量、浮子浮力、尼龙绳强度的影响等，作一些实地试验观察。然后，以试验数据指导施工。34 药包制作串联 如图5所示，为了加强安全准爆，采用2发同厂同批号的并联电雷管起爆，放置炸药之中，用橡胶袋包扎，密封胶封口，外面垫一层泡沫塑料，装入编织袋，用尼龙绳捆扎好，并与30 kg垂重石相联接，使石块与药包相距09 m，以保证药包就位后不再移位。把相邻的药包按一行的只数联接起来，联接绳长度大于55 m。电线应比尼龙绳长一些，以免承受拉力时电线拉断。电线接头处扎防水胶带，抹防水胶。一排药包联接的两头各留2倍于水深的尼龙绳与电线，缚好浮于抛浮水面，以便药包摆放后互相连接。图5 药包制作连接示意图1电雷管；2炸药；3橡胶袋；4泡沫塑料；5编织袋；6封口防水胶；7电线； 8绳子；9垂重石35 药包布置首先在经纬仪指导下，使船驳位于规定位置，抛好四角锚，调整锚绳达到准确位置。预先在船驳的边檐及定位绳上标上尺寸刻度，在两驳之间拉一根定位绳，然后用小船按刻度的位置摆放药包，也可用单船定位，每摆放一排，移动定位一次，在船边按刻度摆放。如图6所示。图6 船驳定位布药示意图1船驳；2锚缆；3定位绳；4船驳边沿刻度；5布药点36 起爆起爆前，先将各药包之间的电线联接好，并与电源开关接通，然后将船驳、人员撤离到安全距离以外。待到潮水涨至高平潮时，即可起爆。爆后检查爆炸情况，清理现场，然后测量地形、计算结果。37 施工参数具体施工参数见表2。表2 水下爆夯施工参数3 施工方法编 号1121124122 4213 22桩 号0075 01200120018800750120018802550165025500750165潮位高程m318641263222329132542889覆盖水深m571955175710562156895712爆夯长度m450675450675900900药包平均行距m514545484546药包平均排距m484545474544药包悬高m090909090909药包个数个66906690120120单药包重量kg135125150140140150基床平均底高程m10090100808098爆前堤顶宽m2493272943253413354 爆夯效果分析 图7 各断面夯沉曲线42 夯沉率根据实测，4个断面累计夯沉率为2010、1415、2063、1964，符合设计要求。43 沉移观察在防浪墙浇筑完毕后，在坝顶设立了11个沉降观察点，9个位移观察点，见图8。图8 沉降、位移观测点平面布置示意图431 沉降观察经半年11次观察，堤两端沉降较小，中间沉降稍大。原因为中间较大部分处于淤泥或亚粘土地基上，该层地基在堤重作用下，固结稳定尚需一段较长时间。从总体趋势看，每次沉降量明显减少，说明大坝趋向稳定。但8月3日沉降量较以前增大，这是大坝经受了7月30日8台风的冲击影响，大坝突然受力所致。8月30日以后沉降逐渐减少，同台风以前的趋势，这说明大坝经受了台风考验，仍是稳定的。432 位移观察从5月4日11月10日对坝顶设置的9个位移点，每隔半月观察一次，累计位移如图9。图9 大坝位移量曲线大坝整体朝外海移动，累计最大位移10 mm，日均位移005 mm。历次观察中最大值是在8台风后，位移量达3 mm，在近期观察中已趋向于零。433 裂缝观察坝顶防浪墙共发现裂缝2条，一条在00244处，一条在03055处。经7个月观察，经历了8台风的冲击，A端裂缝没有增大，B端仅增大1 mm，说明达到设计要求，基床夯实，大坝稳定。44 效果分析经上述观察分析，水下爆炸夯实法处理抛石基床有如下优点：(1)节约费用。与锤夯法相比，约节省费用150万元；(2)节约时间。与锤夯法相比，约节省时间180 d；(3)夯实效果好。大坝最大累计沉降58 mm，最大位移10 mm，都在设计允许范围内，且均渐趋稳定，达到预定效果；(4)工艺简单，质量保证。采用悬浮包法，布药方便、定位准确、误差少。参考文献1 霍永基水下爆炸爆破，1994，112 魏有堂水下爆夯技术设计与施工爆破，1994，113 董雅文港口工程技术规范北京：人民交通出版社，1988作者单位：陶松垒杭州应用工程技术学院（杭州，310012）李祖兴张子和41 爆夯前后断面变化情况图7为典型断面的夯沉曲