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［摘要］在重力式码头基床密实的施工中，经常采用爆炸夯实，与传统的锤夯施工方法相比，爆夯具有工期短，造价低，后期沉降小的优点，特别是在水比较深，基床厚度比较大的情况下，爆夯的优势更明显。本文结合大连松木岛码头基床爆夯工作的实践，对爆夯施工工艺进行初步探讨。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、前言在港湾、码头以及防波堤建设中，常常使用水下抛石或抛沙基床，并在夯实的基床上修筑建筑物，因而对基床的夯实处理就显得尤为重要。传统的水下重锤夯实法， 工期长、费用高，很难满足快速和大面积夯实的要求，而爆夯法处理水下抛石基床技术是近几年才发展起来的一项新技术。采用该技术不仅工期短见效快，而且成本低，质量也能得到保证， 是一项值得推广的新技术。
2、基本原理当炸药起爆后，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，随之石块之间发生位移，相对位置发生变化，空隙体积减少，基床抛石体被压实。与此同时，药包爆炸的一部分能量转化为地震波，地震波使抛石基床出现颠簸和摇晃，抛石基床在这种垂直和水平方向震动的作用下，使原有的松散稳定结构遭到破坏，石块产生滑动、转动、错位，小石块充填到大石块之间的缝隙中，抛石体重新排列组合，密度增大，达到抛填体在更高荷载下的稳定平衡。同时，由于膨胀气体产生的高压作用将使抛填体受到“锤击”效应，从而使抛填体进一步密实。水下爆炸夯实抛石体实际上是爆炸引起的冲击波、高压气体脉动。地震波及流体运动与抛石体相互作用的结果。
2、工程概况大连松木岛码头为新建二个1万级泊位码头，码头总长412米；码头顶面标高为+3.0米，水工主体采用重力式沉箱结构形式。基床设计底部标高为-16.5m，顶部标高为-11.0m。本工程施工区周围环境较为复杂，码头东侧是已经投入使用的大化泵房，南侧是主航道，经常有大型集装箱船等各种船只过往、停靠，西侧是在建的铭源码头。
3、爆夯参数计算根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》水下爆夯单包药量设计应符合下列规定：
q = q0ab H / n式中：q0 —爆破夯实单耗，指爆破压缩单位体积石体所需的药量（kg/m3）。取4.0～5.5 kg/m3对较松散石体取大值，较密实石体取小值；ａ、ｂ—药包间距、排距（m）；H—爆破夯实前抛石层平均厚度（m）；η—夯实率（%），对没有前期预压密历史的石体可取10%～15%，对有前期预压密历史的石体视预压密程度可作适当折减；n—爆破夯实遍数，对无前期预压密历史的石体可取3～4遍，对有前期预压密历史的石体可取2～3遍。在本工程，爆夯的平均水深大于10m，能量利用率比较高，所以在本工程计算药量取值时，对单耗取：q0=4kg/m3 η=12%。在本工程中对爆夯引起的振动控制比较严格，设计要求一次爆夯总药量要小于400kg，单段起爆总药量要小于200kg。 为了既满足振动安全要求，又保证爆夯施工质量，在决定爆夯参数时要充分考虑两方面的因素。规程规定，爆夯的分层夯实每层厚度H不宜大于12m，在本工程中， H=5.8m，（已預留0.3m沉降量）m。对于爆夯网格，取间距a=4，排距b=3.6。由于在本工程中爆夯遍数取n=3遍，所以我们取较大的爆夯网格，这样在不增加单次爆夯总药量的情况下，可以用较大的单个药包，使爆夯作用有足够的影响深度，使基床有较好的整体密实效果。因为夯后基床需要人工整平，所以爆夯时药包直接放在基床上，在爆夯的3遍中，为了使夯后效果更好，在不改变总药量的情况下，前两遍用药量较大，第三遍适当减小 。
4、爆炸网路受一次起爆总药量400kg的限制, 采用群药包4m×5m方格式网格布药，布药排数为5排，每排药包数为6个，总药量约为384kg, 采用8段非电雷管延时，既延时时长约为250毫秒，这样既可以保证每段爆夯引起的震动不产生叠加，又确保了相邻药包的安全起爆。
5、安全评估关于水下爆夯安全，主要有以下几方面：1. 爆夯引起的地基振动；2.水中冲击波；3.个别分散物；4.噪音。本工程应对上述危害做出了如下的安全评估，以保障水下爆夯施工安全的进行：a．爆破震动按照国家标准《爆破安全规程》（GB6722-86）和交通部行业标准《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》（JTJ/T258-98）上所列数据，普通民房的抗震能力V=2.0～3.0cm/s，钢筋砼框架结构房取V=5.0cm/s，重力式码头取5.0～8.0 cm/s，本工程最近的建筑物距到爆点的距离为120m，由爆破地震速度计算公式：V=K·（Q1/3/R）a（cm/s）式中：R：建筑物距爆点最近距离（m）；本工程取100m；
Q：一次起爆药量（kg）；本工程取400kg。K、α为与传震介质等有关的系数、指数，取K=530，α=1.82。由上式计算得V=4.6 cm/s，我们设计的最大单段药量爆破产生的震动小于安全值，完全可以保证建筑物的安全。b．水中冲击波本工程为了确保安全，特别执行以下两点原则：1.只要有人在爆夯水域内水下作业，一律不进行爆夯作业，严格规定爆夯和水下作业的时间段。2.爆夯的时候严格执行《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》（JTJ/T258-98）中有关对人员和船舶的安全距离的规定，具体见下表4.2-2。c．个别飞散物及噪音爆炸处理基床施工时，个别飞散物的距离和噪音，跟覆盖水深及装药量等有关，本工程水深较大，单药包药量小于20kg，所以在本工程中，爆夯安全控制主要针对爆夯引起的基础振动和水中冲击波，在水下11m以上深度的基床上爆破，一般不会有飞散物，爆炸的噪音也比较小。表1水中冲击波对人员和船舶的安全距离
6、起爆
采用非电雷管网络和有线起爆配合进行爆破入水中，布药，将连接起爆体的起爆线引至布药船上，然后将起爆体与爆破网路连接并绑上浮漂投船撤至安全区，指挥员与海域、陆域岗哨联络，确认无人员、车辆、船只逗留在非安全区，即指令爆破工将起爆线与起爆器连接，充电起爆。
7、基床水下爆夯效果在爆夯前，针对待爆夯地段，以每10 m为一个断面，每个断面上每2.5 m一个测点，测出待爆地段的平面图，并将每个断面位置在岸上作标记。测量采用水准仪和探杆配合的方式进行。在爆后采用同样的方式进行测量，作出爆后的断面图，将其与爆前的断面进行比较，就可得到沉降情况分布曲线，并由此可计算出平均夯实率。爆后当天进行了夯后测量， 按η=ΔH/H×100% （ΔH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）。计算夯沉率为12%，符合《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》，夯实率（%），对没有前期预密的石体可取10%—15%的要求。
8、结束语观测与分析结果表明，采用爆炸法夯实水下抛石基床有如下优点： (1)与传统的重锤夯实法比较．可大大节省工程费用和缩短工期。 (2)爆炸处理后，夯实效果明显。本工程夯实量达0.6～0.8 m，这确保了基床抛石落到下卧持力层上，并且基床自身也得到密实，大大增强了稳定性。 (3)爆夯法施工工艺简单，所需人工和机械设备少，是一项值得大力推广与应用的新技术。水下基床爆夯效果受到多方面因素影响，如单药包重量、挂高、布药方式与尺寸等。在浅海中进行爆夯处理时，应注意潮位的影响。低潮位时装药，高潮位时进行爆炸处理，这样效果最好。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、前言在港湾、码头以及防波堤建设中，常常使用水下抛石或抛沙基床，并在夯实的基床上修筑建筑物，因而对基床的夯实处理就显得尤为重要。传统的水下重锤夯实法， 工期长、费用高，很难满足快速和大面积夯实的要求，而爆夯法处理水下抛石基床技术是近几年才发展起来的一项新技术。采用该技术不仅工期短见效快，而且成本低，质量也能得到保证， 是一项值得推广的新技术。
2、基本原理当炸药起爆后，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，随之石块之间发生位移，相对位置发生变化，空隙体积减少，基床抛石体被压实。与此同时，药包爆炸的一部分能量转化为地震波，地震波使抛石基床出现颠簸和摇晃，抛石基床在这种垂直和水平方向震动的作用下，使原有的松散稳定结构遭到破坏，石块产生滑动、转动、错位，小石块充填到大石块之间的缝隙中，抛石体重新排列组合，密度增大，达到抛填体在更高荷载下的稳定平衡。同时，由于膨胀气体产生的高压作用将使抛填体受到“锤击”效应，从而使抛填体进一步密实。水下爆炸夯实抛石体实际上是爆炸引起的冲击波、高压气体脉动。地震波及流体运动与抛石体相互作用的结果。
2、工程概况大连松木岛码头为新建二个1万级泊位码头，码头总长412米；码头顶面标高为+3.0米，水工主体采用重力式沉箱结构形式。基床设计底部标高为-16.5m，顶部标高为-11.0m。本工程施工区周围环境较为复杂，码头东侧是已经投入使用的大化泵房，南侧是主航道，经常有大型集装箱船等各种船只过往、停靠，西侧是在建的铭源码头。
3、爆夯参数计算根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》水下爆夯单包药量设计应符合下列规定：
q = q0ab H / n式中：q0 —爆破夯实单耗，指爆破压缩单位体积石体所需的药量（kg/m3）。取4.0～5.5 kg/m3对较松散石体取大值，较密实石体取小值；ａ、ｂ—药包间距、排距（m）；H—爆破夯实前抛石层平均厚度（m）；η—夯实率（%），对没有前期预压密历史的石体可取10%～15%，对有前期预压密历史的石体视预压密程度可作适当折减；n—爆破夯实遍数，对无前期预压密历史的石体可取3～4遍，对有前期预压密历史的石体可取2～3遍。在本工程，爆夯的平均水深大于10m，能量利用率比较高，所以在本工程计算药量取值时，对单耗取：q0=4kg/m3 η=12%。在本工程中对爆夯引起的振动控制比较严格，设计要求一次爆夯总药量要小于400kg，单段起爆总药量要小于200kg。 为了既满足振动安全要求，又保证爆夯施工质量，在决定爆夯参数时要充分考虑两方面的因素。规程规定，爆夯的分层夯实每层厚度H不宜大于12m，在本工程中， H=5.8m，（已預留0.3m沉降量）m。对于爆夯网格，取间距a=4，排距b=3.6。由于在本工程中爆夯遍数取n=3遍，所以我们取较大的爆夯网格，这样在不增加单次爆夯总药量的情况下，可以用较大的单个药包，使爆夯作用有足够的影响深度，使基床有较好的整体密实效果。因为夯后基床需要人工整平，所以爆夯时药包直接放在基床上，在爆夯的3遍中，为了使夯后效果更好，在不改变总药量的情况下，前两遍用药量较大，第三遍适当减小 。
4、爆炸网路受一次起爆总药量400kg的限制, 采用群药包4m×5m方格式网格布药，布药排数为5排，每排药包数为6个，总药量约为384kg, 采用8段非电雷管延时，既延时时长约为250毫秒，这样既可以保证每段爆夯引起的震动不产生叠加，又确保了相邻药包的安全起爆。
5、安全评估关于水下爆夯安全，主要有以下几方面：1. 爆夯引起的地基振动；2.水中冲击波；3.个别分散物；4.噪音。本工程应对上述危害做出了如下的安全评估，以保障水下爆夯施工安全的进行：a．爆破震动按照国家标准《爆破安全规程》（GB6722-86）和交通部行业标准《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》（JTJ/T258-98）上所列数据，普通民房的抗震能力V=2.0～3.0cm/s，钢筋砼框架结构房取V=5.0cm/s，重力式码头取5.0～8.0 cm/s，本工程最近的建筑物距到爆点的距离为120m，由爆破地震速度计算公式：V=K·（Q1/3/R）a（cm/s）式中：R：建筑物距爆点最近距离（m）；本工程取100m；
Q：一次起爆药量（kg）；本工程取400kg。K、α为与传震介质等有关的系数、指数，取K=530，α=1.82。由上式计算得V=4.6 cm/s，我们设计的最大单段药量爆破产生的震动小于安全值，完全可以保证建筑物的安全。b．水中冲击波本工程为了确保安全，特别执行以下两点原则：1.只要有人在爆夯水域内水下作业，一律不进行爆夯作业，严格规定爆夯和水下作业的时间段。2.爆夯的时候严格执行《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》（JTJ/T258-98）中有关对人员和船舶的安全距离的规定，具体见下表4.2-2。c．个别飞散物及噪音爆炸处理基床施工时，个别飞散物的距离和噪音，跟覆盖水深及装药量等有关，本工程水深较大，单药包药量小于20kg，所以在本工程中，爆夯安全控制主要针对爆夯引起的基础振动和水中冲击波，在水下11m以上深度的基床上爆破，一般不会有飞散物，爆炸的噪音也比较小。表1水中冲击波对人员和船舶的安全距离
6、起爆
采用非电雷管网络和有线起爆配合进行爆破入水中，布药，将连接起爆体的起爆线引至布药船上，然后将起爆体与爆破网路连接并绑上浮漂投船撤至安全区，指挥员与海域、陆域岗哨联络，确认无人员、车辆、船只逗留在非安全区，即指令爆破工将起爆线与起爆器连接，充电起爆。
7、基床水下爆夯效果在爆夯前，针对待爆夯地段，以每10 m为一个断面，每个断面上每2.5 m一个测点，测出待爆地段的平面图，并将每个断面位置在岸上作标记。测量采用水准仪和探杆配合的方式进行。在爆后采用同样的方式进行测量，作出爆后的断面图，将其与爆前的断面进行比较，就可得到沉降情况分布曲线，并由此可计算出平均夯实率。爆后当天进行了夯后测量， 按η=ΔH/H×100% （ΔH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）。计算夯沉率为12%，符合《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》，夯实率（%），对没有前期预密的石体可取10%—15%的要求。
8、结束语观测与分析结果表明，采用爆炸法夯实水下抛石基床有如下优点： (1)与传统的重锤夯实法比较．可大大节省工程费用和缩短工期。 (2)爆炸处理后，夯实效果明显。本工程夯实量达0.6～0.8 m，这确保了基床抛石落到下卧持力层上，并且基床自身也得到密实，大大增强了稳定性。 (3)爆夯法施工工艺简单，所需人工和机械设备少，是一项值得大力推广与应用的新技术。水下基床爆夯效果受到多方面因素影响，如单药包重量、挂高、布药方式与尺寸等。在浅海中进行爆夯处理时，应注意潮位的影响。低潮位时装药，高潮位时进行爆炸处理，这样效果最好。