海塘爆炸抛填挤淤施工关键技术探讨

杨 明

(浙江省第一水电建设集团股份有限公司 杭州 310051)

1 前言

浙江奉化红胜海塘续建工程的软基处理，采用“爆炸(挤淤)置换软基”技术，取得了良好的社会与经济效益。该项技术在国内沿海地区大中型基础设施建设中得到了成功应用，成为水利围垦、港口与航道、沿海公路交通等软弱地基处理极为科学高效、实用易行的施工方法。

爆炸(挤淤)置换法技术原理为:在抛石体外缘一定距离和深度的淤泥质软基中埋放药包群，药包爆炸将淤泥向四周挤出并向上抛掷，起爆瞬间在淤泥中形成空腔，邻近爆坑的堤头堆石体，在爆炸负压与强烈压缩振动作用下形成“爆炸石舌”滑向爆坑，达到置换淤泥的目的。继而在爆后堤头抛填石料，形成新的抛填堤头，新的抛填体将“石舌”上部淤泥挤走并坐落在石舌之上。在新的抛填堤头继续埋设群药包，通过抛填和爆炸循环形成泥石置换，直至符合海堤断面(落底深度和堤身宽度)与长度的设计要求，达到控制工程质量和造价的目的。

2 工程概况

2.1 施工环境

奉化红胜海塘续建工程位于奉化市莼湖镇，海堤为东西走向，南、北侧为海，东、西两侧的海堤堤头是老堤，东、西两侧堤根部为民房，距爆破区最近点约大于2000m以上，海域退潮后为浅水淤泥滩，有利于爆炸抛填挤淤施工。该工程围涂面积1066.67hm2万亩，堤线总长约4600m，海堤前期已完成填筑长度约3600m，中间留有约1000m的围堤缺口。

本设计海堤范围内有原老海堤，在前期已经施工好的100m长度内，施工中出现了爆炸抛填挤淤施工不到位，抛填过程中出现滑移的现象，堤身内外侧石料已经滑移出去20多m，给后序的施工带来了一定的难度，因而也对爆炸抛填挤淤施工提出了较高的要求。

2.2 地质条件

据地质编录资料，地基土自上而下分为6大层。第一层填筑土:中密～密实，场区内分布不甚稳定，工程性质一般;第二层淤泥:流塑状态，该层土场区分布较稳定，工程性质差;第三层粉质黏土:软可塑～硬可塑状态，工程性质一般;第四层砾砂:中密，该层土主要分布在场区内西南侧，工程性质一般;第五层淤泥质粉质黏土:软塑状态，具高压缩性，工程性质一般;第六层圆砾:场区内分布稳定、密实，力学性质较好，可作为该工程的桩基础持力层。

3 施工方案

根据设计断面形状和堤身结构特点，在爆炸处理软基施工时，抛填采用“堤身先宽后窄”的方法，爆炸采取“堤头爆炸，两侧爆炸”的工序施工。使得堤头抛填爆后水下平台宽度一次到位，而爆后补抛时堤身缩窄以控制方量，尽量减少理坡工作量。堤头爆炸时大块石尽量抛在前面，达到爆炸挤淤效果保证堤身达到设计深度。

本工程爆炸抛填(挤淤置换)施工分为三个步骤:

a.先处理老海堤，在石层顶面布置爆夯药包，低潮布药，高潮起爆。根据实测资料，老堤顶面高程在-1.5～-2.5m，高潮位在2.5～3.0m，爆夯水深在4～6m，爆夯两遍。处理的目的是将老海堤爆夯挤淤下沉，同时密实松散抛石体，加大承载能力。

b.堤头爆破，抛石堤顶面高程控制在3.0～4.0m，宽度110m，在抛石堤头水下老海堤顶面布置药包，斜面爆夯挤淤，每次堤头进尺在8～10m。其目的是加深抛石体(老堤和新抛堤)的落底深度，同时根据实际的情况调整抛填高度，保证了爆夯的水深。

c.在堤两侧泥下装药爆炸抛填挤淤，在堤顶面用挖掘机长臂装药，在第二步的基础上侧向爆填，巩固堤身的落底深度及宽度。

4 施工工艺

4.1 工艺流程

施工准备(药包加工)→测量放线→堤头抛填→装药与网路连接→爆炸循环抛填→堤身侧爆循环→爆后挖泥、抛石、理坡跟进→测量验收。

进场后，根据本工程爆炸挤淤工程量所需消耗的炸药量，提前联系生产厂家加工药包。同时，设立施工水准点及施工基线，根据设计施工图进行放样，设立抛填标志。在施工中严格按施工方案确定的抛填宽度和高度进行堤身抛填。当堤身抛填达到设计参数后，按爆炸挤淤的设计要求在堤头正面及侧面布设群药包，实施堤头爆炸。堤头爆炸后补抛并继续向前推进，当抛填达到设计进尺后，再次在淤泥中埋药爆炸，按照“抛填—爆炸—抛填”循环进行，直至达到设计堤长。具体详见堤顶、堤头爆炸抛填推进示意图。

堤顶、堤头爆填推进示意图

为消除堤两侧极易出现较高的淤泥包，还应通过侧爆保证平台的落底深度和密实度。如处理不当，抛填体坡脚宽度和厚度难以保证。本工程设计在堤身前进50m以后，开始进行侧爆处理，一次处理长度30～50m。现场作业可根据波浪与泥包隆起情况调整。

对堤内外侧进行挖泥并补抛基础块石，对水下平台不足的部分补抛大块石，平整坡面，挖除多余的石料。然后抛填护底石和进行护面施工，完成堤身断面施工。

在每次爆炸前后，进行堤身断面测量和抛填量统计，采用自沉和爆沉累计算法及体积平衡法等进行分析，发现与设计有较大偏差时，及时调整抛填和爆炸参数。

4.2 爆破器材选用与制作

本工程采用普通的袋装乳化炸药，水下传引爆器材采用防水性能较好的导爆索和非电导爆管。起爆用1发非电导爆管雷管用胶布紧紧绑扎在导爆索上，起爆雷管的聚能穴应朝向导爆索的传爆方向。当总装药量较大而需分段起爆时，采用9段非电毫秒雷管延时，分段延时310ms左右。起爆非电雷管采用电起爆器。进场后提前联系炸药厂按要求定做药包。每个药包装一个起爆体，起爆体由导爆索或非电导爆管制作而成。

4.3 装药作业

4.3.1 装药机具

根据以往类似工程的经验和实际施工条件，本工程应用大型挖掘机改装的直压式布药机布药，基本可保证施工不受风浪影响。装药机具主要由一台PC360型履带式挖掘机和装药圆管组成。装药圆管内径为220mm，管长15.0m，装药量为30kg/m。

4.3.2 装药

装药操作时，在设计指定位置由布药机提起装药器，完成陆上一次装药。通过PC360型履带式挖掘机的行走和旋转将装药器定位，在设计位置上成孔达到深度后，由挖机工打开装药器底部的药室小门，挖掘机上提装药圆管，此时药包在配重、淤泥和水压作用下落至设计孔位。再提起装药器进行下一循环作业，本工艺埋设一个单药包约4～5min左右。

4.4 爆破网路连接

装药后，将每个药包的导爆管拉出水面，固定在泡沫塑料制作的浮漂上，导爆管松紧要适中，避免导爆管相互缠绕。连接网路时，将每个药包的导爆管按同样的方向，搭接在主导爆索上。搭接长度不小于20cm，搭接处用防水胶布绑扎紧密。支导爆索与主导爆索的传爆方向的夹角必须小于90°。

5 安全与质量控制

5.1 施工安全

在施工中严格执行《爆破安全规程》(GB 6722—2011)，计算水中冲击波安全允许距离、爆破安全警戒距离。从爆炸物品运输、使用全程严格管理，杜绝了任何可能的爆破安全事故的发生，做到了零伤亡事故。尽管施工环境比较优越，但为确保万无一失，在业主的大力协调下，由海事部门在每次爆破时进行海上安全警戒。

5.2 质量控制

根据工程经验，为保证设计断面尺寸质量，理坡后符合工程规范标准，抛石体及测点各项允许偏差可参照下表执行。

抛石体及各测点各项允许偏差统计表

为了达到上述要求，爆炸处理前后须及时进行测量。堤身处理后用全站仪和水准仪分别测量纵横剖面，测量间距2.0m，侧向处理前后每10m测量一个横断面。

抛石置换深度是保证围堤稳定的重要条件。爆炸处理后抛石置换落底标高误差为+0～-1.0m，填石落底宽度要求0～2.0m。

5.3 抛石置换深度检测

a.经上百次爆炸振动作用的围堤，施工期内如果不出现滑移或过量沉降，从宏观上可以判断，在使用期内围堤的稳定性是有保证的。

b.抛石置换深度检测有多种方法:体积平衡法、爆破前后堤顶沉降测量、钻孔探摸法、物探检测。本工程将钻孔探摸法与物探两种检测方法配合使用，可以达到准确经济的效果。

6 结语

奉化红胜海塘续建工程在工期紧张、施工难度大的不利条件下，经相关单位、部门的共同努力，克服了种种困难，爆炸抛填挤淤筑堤合计完成1053m，耗用堤芯石约47万m3。经过对爆炸抛填挤淤置换处理后的堤身进行钻孔探摸检测，结果表明:海塘堤身的宽度、高度及深度基本符合质量及稳定要求。

本工程应用海塘爆炸抛填挤淤置换技术的施工实践，对其设计理论的关键技术方面作出了有益的研究和成功尝试，结果证明该技术具有施工简便、工期短、堤身密实、整体稳定性好及节省投资等优点，可供在以后的类似工程中借鉴指导和应用推广。❋