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港口高樁碼頭前沿水下爆破振動控制技術應用

2016-12-06 責任編輯:崔瑋娜

李紅勇

(長江重慶航道工程局,重慶,400011)

摘要:本文根據重慶長江果園港港池爆破開挖工程實例,介紹臨近高樁碼頭爆破振動控制措施和技術要點,為今后類似工程提供了可借鑒的經驗和數據。

關鍵詞:高樁碼頭;水下爆破振動控制

 

引言

重慶果園港港池開挖工程在完成碼頭樁基和上層框架結構后,部分港池開挖區還有部分淺點需要爆破開挖,對緊鄰的高樁碼頭保護是清點爆破防護的重點和難點。

2工程現狀

(1)重慶果園港位于重慶市江北區魚嘴鎮,是目前長江最大的水路、鐵路、公路聯運樞紐港口,設計年吞吐能力3000萬噸,為重慶規模最大的集裝箱高樁碼頭。

(2)港池設計底高程149.77m,施工超深0.4m,超寬1m,設計邊坡1:0.75,基巖主要為泥巖,施工期正值長江三峽庫區蓄水期,水深在20~25m之間。

(3)在碼頭樁基和上層框架結構修建前,碼頭前沿的港池炸礁和開挖主體工程基本完成,但仍存在部分設計底高以上的淺區,因搶進度等原因,造成最后清點只能在碼頭完成后進行,這部分需要炸除的淺區基線與碼頭樁基中心線只有5m,根據水下地形測圖,清點高程在0.1~2.5m內,需要采取水下鉆爆方式進行爆破,爆破后采用抓斗挖泥船清除,如圖1所示。

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(4)清點爆破最大的難點是控制爆破產生的振動對緊鄰碼頭的樁基影響,必須采取有效控制爆破地震效應,保證碼頭樁基的安全。

3爆破施工需解決的問題

(1)根據設計單位提供的碼頭樁基設防烈度(設防Ⅶ度)進行安全控制,對應的水平向地面峰值運動速度(峰值振速)為13.0cm/s(10.0~18.0cm/s),為了保證樁基的絕對安全,擬將補爆施工的爆破振速控制在區間值的下限,按不超過9.0cm/s控制。

(2)爆源距樁基碼頭最近只有5m,理論計算最小有效當量炸藥量1.5kg時爆破振動速度達到13.1cm/s,必須采取減振措施,才能滿足設計要求。

4爆破設計

(1)根據《爆破安全規程》中的公式結合爆破距離進行最大單段藥量計算,或者根據最大單段藥量計算安全允許距離。

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即:

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式中   v——質點峰值振動速度,cm/s,取為9.0cm/s;

    K——與爆破點地形、地質等條件有關的系數;

    α——與爆破點地質等條件有關的衰減指數;

    R——爆破地震安全距離,m;

    Q——最大一段裝藥量,kg。

    根據上式計算不同距離和不同裝藥量的振速見表1。

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從以上計算可以看出,當進行距離樁基最近位置(5.Om)爆破施工時,將最大單段藥量控制在1.5kg以內,計算振速不在安全范圍內,需采取減振措施后,按試爆時的實測振速計算合理K值和α值,同時采取控制措施。

  (2)爆破控制措施。

1)在爆源和碼頭樁基之間打減振孔,以衰減爆破振動。在距碼頭前沿2m處打兩排孔徑llOcm,孔距0.2m,排距 0.4m的減振孔,深度大于爆破孔超深底高1.5m,以降低樁基處的爆破振動。如圖2和圖3所示。

120610082.jpg 120610083.jpg

2)在補爆施工時,施工順序按由遠到近原則向碼頭前沿方向推進,同時監測樁基處的爆破振動速度,根據距離的變化,調整單段用藥量,結合監測的振速,確定上述理論計算的合理性,及時修正K、α值,確保爆破振速控制在9.Ocm/s以內。水下鉆爆施工圖如圖4所示。

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3)采用毫秒延時電雷管進行分段逐孔起爆,延期時間控制在75ms以上,并根據爆破區距樁基距離的遠近,控制單段(單孔)最大藥量。距離樁基最近時單段藥量按Ф70藥卷單節質量1.5kg控制,爆破層較厚,超過1.5kg藥量時,采用分層爆破。

4)控制總藥量。減小一次起爆孔數,一般控制在每炮次5個孔以內,距離樁基近的爆破區,每炮次2個孔和單孔起爆。

5)在施工中,為保證安全,對樁基處的爆破振速進行密集監測,測點在距離爆區最近的樁基礎布置3個以上。

6)加強堵塞。炮孔的堵塞長度應大于1.Om,用小碎石夾沙堵塞到孔口,防止堵塞不足或者堵塞質量不好影響爆破效果和降低水擊波。

5爆破效果

(1)首先在距樁基8m處進行試爆,實際監測數據比理論計算爆破振動數據小近30%,鉆爆施工采取由遠到近的方式推進。

(2)通過近三個月的補爆施工,完成了碼頭港池前沿淺點清挖,通過67次監測168組數據,爆破振動速度全部控制在規定的安全振速范圍內。

(3)爆破振動臨測數據表明,在相同藥量、高差和不同距離爆破振動速度均有一定降低,完全滿足設計要求。監測典型圖形如圖5和圖6所示,監測數據見表2。

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(4)爆破后靠近碼頭前沿區采用硬臂式挖泥船進行開挖,有效地避免了繩斗式挖泥船大臂過高無法挖到臨近碼頭前沿淺區的難題,如圖7所示。

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6結語

對照爆破振動監測數據和理論計算爆破振速,由于采取了延時爆破和減振孔等措施,爆破振速有較大衰減,根據典型監測數據回歸計算該工程爆破參數K值為247、α值為2.2,通過回歸計算的爆破參數為今后同等類型的水下爆破工程提供了翔實、可信的經驗數據。

參考文獻

[1]長江重慶航道工程局,等.JTS204—2008水運工程爆破技術規范[S].北京:人民交通出版社,2009.

[2]汪旭光.爆破設計與施工[M].北京:冶金工業出版社,2011.

摘自《中國爆破新進展》