爆炸挤淤法处理水下基础工艺技术革新

李宋达

摘 要：爆炸法处理软基在港工防波堤项目中采用较多，这次在国内某港口防波堤兼码头工程中采用了爆炸挤淤法处理防波堤坡脚，目的是为了保证码头基础施工，兼顾防波堤的安全性，一是体现了爆炸法处理软基的普遍性，二是结合本工程特点体现了它的特殊性。目前该项目的爆炸处理软基施工已结束，从施工过程中的质量控制和施工结束后的质量检测情况看，该方法在该项目中的应用是成功的。

关键词：爆炸法 挤淤 防波堤坡脚

1 编制依据

1.1《防坡堤设计与施工规范》JTJ298-98；

1.2《港口工程质量检验评定标准》JTS257-2008；

1.3《爆破安全规程》（GB6722-2003）；

1.4《水运工程爆破技术规范》（JTJ204-2008）；

2 工程概况

根据自然条件、地质条件的特点，本防波堤工程采用斜坡堤的结构型式，抛石挤淤成型。码头施工前防波堤已经成型约320米，而且仍在推进。由防波堤抛填挤起的淤泥造成原泥面最高的为-5米，而码头设计抛石基底标高最深的达-23.2米，海底淤泥层厚度较大，而且不均匀，淤泥层厚度从3米到18米不等，地质条件较为复杂。防波堤兼码头的前沿线距离防波堤仅为30米，造成的施工难点为：一是由于淤泥情况施工质量难以保证，二是对极有可能影响防波堤的安全性和稳定性（防波堤堤心下方也存有淤泥层），可能产生大的圆弧滑动。

通过测量防波堤抛填位置，对测量结果经分析讨论，防波堤施工影响了原泥面淤泥的情况，势必影响码头基床挖泥施工，致使码头基床施工不能按照正常施工工艺及工序施工。经过研究，采用爆炸挤淤法对防波堤内侧坡脚进行处理，使其稳固，不影响码头基床的正常施工。

3 主要技术参数的确定

3.1 爆炸法处理地基原理：

抛石体外缘一定距离和深度的淤泥质软基中埋放炸药包，起爆瞬间产生的巨大压力在淤泥中形成空腔，将淤泥破坏挤出去。当空腔继续扩大到一定范围，靠水面薄弱处，能量释放出去，同时抛石体借助自身重力（在本工程中还借助了爆炸产生的水压力），在受到震动后滑入空腔形成新的石舌，达到置换淤泥加固地基的目的。

在布药位置上，采取2层药包，一排位于泥面一下，另外一排位于泥面上方的块石棱体上，采用非电塑料导爆管雷管传爆网络和毫秒微差爆破技术，爆炸时底排炸药先爆，随后顶排炸药爆炸。底排藥包起到爆破挤淤作用，顶排炸药起到一个爆破夯实的作用，增加基础的密实度。

3.2 技术参数

选取试验段的淤泥厚度为10m，泥面以上填石厚度为9.6m，淤泥重度平均为17.3kN/m3，海水重度为10.25 kN/m3，泥面以上水深为6m。

3.2.1线药量

qL=qO·LH·HMW=0.35×5×13.55=23.713（㎏/m）

HMW=HM+γw·HW/γm =10+10.25×6÷17.3=13.55（m）

式中：

qL——线药量，即单位布药长度上分布的药量（㎏/m）；

qO——爆破排淤填石单耗（㎏/m3），取0.35㎏/m3；

LH—爆破排淤填石一次推进的水平距离（m），取5.0m；

HMW——计入覆盖水深的折算淤泥厚度（m）；

HM—置换淤泥厚度（m），含淤泥包隆起高度，本工程为10m；

γm—淤泥重度（kN/M3），取17.3 kN/M3；

γw—水重度（kN/M3），取10.25 kN/M3；

HW—覆盖水深，即泥面以上的水深（m），本工程为6米；

3.2.2一次爆破排淤填石药量

Ql= qL·LL=23.713×50=1185.65（㎏）

式中

Ql—一次爆破排淤填石药量（㎏）；

LL—爆破排淤填石一次的布药线长度（m），取50m；

3.2.3单孔药量

ql= Ql/m=1185.65/26=45.6㎏

m=（LL/a）+1=（50/2）+1=26

式中：

a—为药包间距（m），取2m；

3.2.4药包在泥面以下的埋入深度

《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》中的药包埋深按下式

Hmw= Hm+γw/γm·Hw=10+10.25×6÷17.3=13.55m

式中：

Hmw—计入覆盖水深的折算淤泥厚度（m）；

Hm—置换淤泥厚度（m），含淤泥包隆起高度；

γm—淤泥重度（kN/m3），取17.3kN/m3；

γw—海水的重度（kN/m3），取10.25kN/m3；

Hw—覆盖水深（m）。

药包在泥面下的埋入深度HB按下表计取：

Hm（m） <2 2～4 >4

HB 0.50Hm 0.45Hm 0.55Hmw

所以埋深HB=0.55 Hmw=0.55×13.55=7.45m，覆盖水深的折算淤泥厚度3.55m，故埋入泥面以下为7.45-3.55=3.9m，取4m。

3.2.5施工参数

序号 项 目 爆炸参数

1 埋泥药包至码头前沿线轴距（m） 16米

2 坡脚块石上面药包至码头前沿线轴距（m） 20米

3 药包排数 2排

4 水 深（m） 大于6米

5 泥 面 高 程（m） -5m

6 埋泥药包标高（m） -9m

7 块石上面药包标高（m） -5m

8 药 包 间 距（m） 2m

9 单药包重量（kg） 24

4 施工工艺

4.1测量放线：提前测量施工部位的高程，水下采用水砣，陆上采用水准仪。施工时采用全站仪施工放线。根据施工位置，先立里程标，布药时根据全站仪设置参考线控制布药轴距。

4.2爆破挤淤：

施工布药设备的选用应满足下列使用及安全要求：

根据本工程施工现场的条件，采用从套管内投放药包，拉紧提绳，配合送药杆进行。在淤泥摩擦力较小的区段，选用直插式装药机械进行布药。必要时挖掘机上驳船，采用船上布药。采用该种装药设备施工工艺简单，挖掘机行走部分为履带装置，对堤顶面的平整度要求较低，机械定位速度快，布药效率高。

4.3爆破网络

爆破网络：在淤泥深度小于12米的区段爆破网络由电雷管、主导爆管、支导爆管和药包组成；在淤泥深度大于12米的区段爆破网络由电雷管、主导爆索、支导爆索和药包组成，爆破网路或药包不得出现扯拉缠绕，若发现应及时处理。

爆破网路示意图

4.4 爆破器材的选择

（1）为保证施工质量与安全，减少对环境的污染，本工程施工使用安全爆炸性能好、抗水性能强、环境污染小的乳化炸药。

（2）为保证施工安全，本工程施工选用满足传爆和引爆要求的塑料导爆索作为传引爆器材。

（3）起爆器材采用两发同厂、同批号的毫秒微差电雷管，以减少震动、加强安全起爆。

5质量控制标准

5.1药包制作及布放允许偏差应符合下表规定。

序号 项 目 允 许 偏 差

1 单药包药量Q（kg） ±5%

2 药包平面位置（m） ±0.3

3 药包埋深（m） ±0.3

每炮准爆率不应低于90%，如不能满足，应重新补爆一次或减少下一炮的进尺量。

相邻两炮抛填进尺与设计进尺之差不应大于0.5m。

5.2质量保证措施

5.2.1认真作好每一个施工环节的质量控制工作，并做好完整的记录。堤头抛填要有专人负责计量与指挥协调，药包制作与布设要有专业工程师实施现场监督和指导，爆破前后要对堤身断面进行认真测量。

5.2.2每次爆破施工后，要组织技术人员根据爆炸参数和爆前爆后断面测量结果，对爆填效果做出分析评估。

5.2.3技术人员应及时整理、分析施工资料与数据，并根据施工过程中的工程质量检测结果或可能出现的土层变化情况，对施工参数做出必要的调整。

5.2.4起爆时间应选择在高潮的时间，从而达到最好的置换淤泥效果。

5.2.5采用以下方法，自沉和爆沉累积计算法对施工过程和施工结果进行质量检测，根据抛填断面及每炮爆前爆后测量结果，估算堤身落底深度。

6效果验证

通过爆炸挤淤处理防波堤坡脚，一方面增强了防波堤靠码头侧坡脚的基础稳定性，便于码头的常规工艺施工，另一方面防波堤堤心底部淤泥的排除和爆炸對防波堤本身引起的震动，增加了防波堤本身的密实度，大大增强了防波堤的稳定性。