港口高桩码头前沿水下爆破振动控制技术应用
发布时间:2018-05-04 16:02:41 阅读次数:次
李红勇
(长江重庆航道工程局，重庆，400011)
引言
重庆果园港港池开挖工程在完成码头桩基和上层框架结构后，部分港池开挖区还有部分浅点需要爆破开挖，对紧邻的高桩码头保护是清点爆破防护的重点和难点。
2工程现状
(1)重庆果园港位于重庆市江北区鱼嘴镇，是目前长江最大的水路、铁路、公路联运枢纽港口，设计年吞吐能力3000万吨，为重庆规模最大的集装箱高桩码头。
(2)港池设计底高程149．77m，施工超深0．4m，超宽1m，设计边坡1：0．75，基岩主要为泥岩，施工期正值长江三峡库区蓄水期，水深在20～25m之间。
(3)在码头桩基和上层框架结构修建前，码头前沿的港池炸礁和开挖主体工程基本完成，但仍存在部分设计底高以上的浅区，因抢进度等原因，造成最后清点只能在码头完成后进行，这部分需要炸除的浅区基线与码头桩基中心线只有5m，根据水下地形测图，清点高程在0．1～2．5m内，需要采取水下钻爆方式进行爆破，爆破后采用抓斗挖泥船清除，如图1所示。
(4)清点爆破最大的难点是控制爆破产生的振动对紧邻码头的桩基影响，必须采取有效控制爆破地震效应，保证码头桩基的安全。
3爆破施工需解决的问题
(1)根据设计单位提供的码头桩基设防烈度(设防Ⅶ度)进行安全控制，对应的水平向地面峰值运动速度(峰值振速)为13．0cm／s(10．0～18．0cm／s)，为了保证桩基的绝对安全，拟将补爆施工的爆破振速控制在区间值的下限，按不超过9．0cm/s控制。
(2)爆源距桩基码头最近只有5m，理论计算最小有效当量炸药量1．5kg时爆破振动速度达到13．1cm/s，必须采取减振措施，才能满足设计要求。
4爆破设计
(1)根据《爆破安全规程》中的公式结合爆破距离进行最大单段药量计算，或者根据最大单段药量计算安全允许距离。
即：
式中 v——质点峰值振动速度，cm／s，取为9．0cm／s；
K——与爆破点地形、地质等条件有关的系数；
α——与爆破点地质等条件有关的衰减指数；
R——爆破地震安全距离，m；
Q——最大一段装药量，kg。
根据上式计算不同距离和不同装药量的振速见表1。
从以上计算可以看出，当进行距离桩基最近位置(5．Om)爆破施工时，将最大单段药量控制在1．5kg以内，计算振速不在安全范围内，需采取减振措施后，按试爆时的实测振速计算合理K值和α值，同时采取控制措施。
(2)爆破控制措施。
1)在爆源和码头桩基之间打减振孔，以衰减爆破振动。在距码头前沿2m处打两排孔径llOcm，孔距0．2m，排距 0．4m的减振孔，深度大于爆破孔超深底高1．5m，以降低桩基处的爆破振动。如图2和图3所示。
2)在补爆施工时，施工顺序按由远到近原则向码头前沿方向推进，同时监测桩基处的爆破振动速度，根据距离的变化，调整单段用药量，结合监测的振速，确定上述理论计算的合理性，及时修正K、α值，确保爆破振速控制在9．Ocm／s以内。水下钻爆施工图如图4所示。
3)采用毫秒延时电雷管进行分段逐孔起爆，延期时间控制在75ms以上，并根据爆破区距桩基距离的远近，控制单段(单孔)最大药量。距离桩基最近时单段药量按Ф70药卷单节质量1．5kg控制，爆破层较厚，超过1．5kg药量时，采用分层爆破。
4)控制总药量。减小一次起爆孔数，一般控制在每炮次5个孔以内，距离桩基近的爆破区，每炮次2个孔和单孔起爆。
5)在施工中，为保证安全，对桩基处的爆破振速进行密集监测，测点在距离爆区最近的桩基础布置3个以上。
6)加强堵塞。炮孔的堵塞长度应大于1．Om，用小碎石夹沙堵塞到孔口，防止堵塞不足或者堵塞质量不好影响爆破效果和降低水击波。
5爆破效果
(1)首先在距桩基8m处进行试爆，实际监测数据比理论计算爆破振动数据小近30％，钻爆施工采取由远到近的方式推进。
(2)通过近三个月的补爆施工，完成了码头港池前沿浅点清挖，通过67次监测168组数据，爆破振动速度全部控制在规定的安全振速范围内。
(3)爆破振动临测数据表明，在相同药量、高差和不同距离爆破振动速度均有一定降低，完全满足设计要求。监测典型图形如图5和图6所示，监测数据见表2。
(4)爆破后靠近码头前沿区采用硬臂式挖泥船进行开挖，有效地避免了绳斗式挖泥船大臂过高无法挖到临近码头前沿浅区的难题，如图7所示。
6结语
对照爆破振动监测数据和理论计算爆破振速，由于采取了延时爆破和减振孔等措施，爆破振速有较大衰减，根据典型监测数据回归计算该工程爆破参数K值为247、α值为2．2，通过回归计算的爆破参数为今后同等类型的水下爆破工程提供了翔实、可信的经验数据。
参考文献
[1]长江重庆航道工程局，等．JTS204—2008水运工程爆破技术规范[S]．北京：人民交通出版社，2009．
[2]汪旭光．爆破设计与施工[M]．北京：冶金工业出版社，2011．