控制加载爆炸挤淤置换法在海堤工程中的应用

2015-12-02颜家淦福建省陆海建设管理有限公司福建福州350000

江西建材 2015年20期

■颜家淦 ■福建省陆海建设管理有限公司，福建福州 350000

1 工程概况

福州港罗源湾港区可门作业区6#、7#泊位围堤工程位于福建省福州市连江县境内、罗源湾南岸，具体位于下宫乡境内。

西围堤长664.62m，桩号为K0 +000～K0 +664.62，淤泥层厚度为13.4～24.21m，淤泥具有高压缩性、中～高灵敏性，工程性质极差。西围堤三面临海，堤根与陆地相连，周边环境条件为:东边距离已建的5#泊位堆场约560m、距离海上无人小岛-门前屿约280m;西边距离华电储运公司堆场约600 米;南边距离水闸管理房约350m、距离大洋采石场约700 米、距离大洋村民房约1200 米;北面距离航道约2000 米、距离海带养殖区约420 米、距离海蛎养殖区约400 米。

2 爆破挤淤置换法原理和控制要点

2.1 爆破置换挤淤法原理

爆破挤淤置换的方法是在抛石体外缘一定距离和深度的淤泥质软基中埋放炸药包群、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，在受到震动后滑入空腔形成新的石舌，达到置换淤泥的目的。通过多次堤头推进爆破，堤心石在这多次的爆破中不断下沉，最后达到设计要求的堤心石基础底标高，完成开山石置换淤泥处理软土地基的目的。纵向爆破一段距离后，在堤身两侧进行爆破填石可使围堤达到设计断面要求。

随爆炸参数、淤泥厚度及淤泥性质而异，这种“抛填-定向滑移下沉”过程将出现多次，直到抛石体落到设计持力层上，并形成设计要求断面。

因爆破挤淤填石法在形成堤身断面的过程中，经过数十次上百次爆破震动，堤身的密实度较一般抛石堤密实得多。

2.2 爆破挤淤置换法控制要点

(1)根椐土工计算原理和堤身设计高度，经过理论分析计算，确定堤身抛填高度。通过抛填高度的控制，最大限度地达到挤淤效果，既要保证堤上抛填车辆和布药机具的运行方便和安全，又要求爆后堤顶不能超高;(2)根据抛填高度和堤身设计断面，计算堤身抛填宽度。通过抛填宽度控制，使堤身宽度尤其是堤身落底宽度得到保证，同时尽量减少理坡工作量;(3)由抛填高度和宽度估算堤身自重加载挤淤深度，确定堤身要达到设计深度还需要挤除的淤泥厚度值;(4)根据经验和爆炸作用机理确定爆破参数。

3 抛填及爆炸参数设计

根据爆破参数与药量公式进行相关参数计算，得出抛填及爆破参数表(表1)

表1 抛填及爆破参数表

爆填纵断面(推进)示意图

4 施工方案

4.1 施工方法

根据本工程的淤泥层厚及施工组织安排，在爆破处理软基施工时，抛填采用“堤身先宽后窄”的方法，爆破挤淤采取“端部及两侧同时爆填”的工序施工。大块石尽量抛在堤身外侧，以利防冲抗浪，同时为抛石护坦和护面施工储备块石。

4.2 爆填施工工艺

4.2.1 施工主要工序流程为

4.2.2 爆填施工工艺

⑴测量放线:依据抛填参数进行抛填控制放线，并按照抛填进程及时设立抛填导标。

⑵抛填施工:严格按照设计抛填参数进行堤身抛填。抛填石料应满足设计要求，即开山石含泥量不大于5%。抛填时，尽量将大块石抛在堤身的两侧，使堤身在施工期有较强的抗风浪能力。

⑶爆破施工:按爆破参数进行端部及两侧布药，布药采取直插式布药器布药(见直插式布药器布药示意图)，布线网络见爆破网路示意图，实施爆破挤淤施工。爆破后及时进行多次的补抛加载，保证爆后的连续挤淤过程顺利完成。

⑷循环推进:按抛填参数、爆破参数进行下一进尺的抛填、爆破。堤头抛填进尺按4～5m 计，按抛填参数完成抛填后进行下一进尺的爆破挤淤施工，如此按“抛填—爆破”循环进行，直至达到设计堤长。

⑸局部补炮:在布药过程中，如因布药器遭遇石舌、零散块石、孤石等原因导致部份药包布设效果不佳，将视情况进行局部补炮。如侧向药包布设不佳，进行单侧补炮;如端部药包布设不佳，进行双侧补炮。补炮前先对堤身两侧进行触探，探明泥石交界位置。

⑹检测验收:依据有关验收标准、设计断面要求对堤身进行检测验收，验收合格的堤段方可进行理坡等后续工序施工。

直插式布药器布药示意图

5 爆破挤於置换法应注意的几个问题

(1)堤根过渡段淤泥厚度可能起伏变化较大，应根据前一进尺的布药情况适当调整爆破设计参数，以达到最佳的爆破处理效果。

(2)施工中严格控制陆抛石料质量，石料为开山石，含泥量不大于5%;严格控制爆前抛填宽度及高程，爆前堤顶抛填高度为+7.5m，端部(及两侧)爆填后形成石舌，爆后按设计断面及时进行多次的补抛加载，保证爆后的连续挤淤过程。

(3)布药设备的选用要合理。选用的布药设备应满足:①满足装药深度要求;②满足药包的体积要求;③药包脱钩可靠;④装药效率高;⑤满足安全要求。

(4)爆破器材的选择与使用应根据现场实际情况并结合相关爆破规程的要求进行选择和使用，才能做到安全性能好、环境污染小和处理效果好。

6 爆破振动对周边环境的影响

施爆地点距离村庄约1200 米，主要保护目标为水闸房，但较远的村庄的建筑物地基较差，大多建在软基上，抗震较差，因此典型试验段爆破施工时严格控制单段最大起爆药量为120kg，并采用微差爆破技术，把爆炸的震动速度控制在2.3cm/s 以内。在爆破后对房屋、海上养殖等进行跟踪观测，未见异常情况。

依据爆破地震速度公式和距周围建筑物的距离，可计算得出一次同时起爆的最大允许药量(见下表)。

经分析，本工程主要保护目标为水闸房，其安全振动速度按2.3cm/s 考虑，水闸房距整个工程爆破地点最小距离约350m，该处施工过程中最大单段药量和一次起爆药量分别为120Kg、570Kg，参照上表和实际施工情况，已保证爆破振动对水闸房的影响在允许范围内;其它建筑物与爆破地点距离均较远(均大于500m)，爆破振动的影响均可控制在允许范围内。

7 爆破挤於置换法的质量控制

7.1 抛填自沉量的质量控制

(1)在围堤爆炸挤淤施工中，必须严格控制抛填石料的质量，围堤堤头一定范围内采取二次放坡的方法超高抛填压载，以促进抛填自沉量。

(2)控制石料的抛填速率，保证石料有足够的自沉时间且控制石舌向前的进尺量。在自沉量过大时应及时进行补抛，以增加石料的荷载。

(3)为控制爆炸断面形状，抛填按照先横向后纵向的方法，保证落底宽度达到要求。

(4)抛填时由专人负责计量与指挥协调，做好抛填资料收集统计。

7.2 爆炸促沉量质量控制

(1)淤泥厚度变化大，增加地质钻探资料，以确定单药包使用量。

(2)采取振动式布药方法，确保布药深度。

(3)布药前，用布药机械或人工进行泥石交接位置探测，并作好标记，确保布药间距和避开块石。

(4)每次爆破前后对围堤断面进行认真测量，并结合抛填统计资料，对爆破效果作出评估分析，施工中应及时对围堤薄弱处进行补强及加强等多次爆炸，以增加爆炸促沉量，以确保填石进一步挤入淤泥层中。

8 效果检测

西围堤采用爆破挤於置换法进行软基处理后，对处理后的效果采用钻孔检测法和体积平衡法进行检查。

8.1 钻孔检测法

爆破挤淤堤共有5 个典型断面，分别为K0 +000～K0 +150、K0 +150～K0 +250、K0 +250～K0 +350、K0 +350～K0 +450、K0 +450～K0+664.62 断面，根据设计要求，每个典型段选取一个断面进行钻孔检测，每个断面钻3 个点，分别位于堤轴线、内坡落底边缘往堤轴线方向1m 处、外坡落底边缘往堤轴线方向1m 处。断面选取是待该典型段施工结束后，由设计、监理、业主三方根据地质及施工情况，指定薄弱位置进行检测。

《钻孔检测结果统计表》中ZK01、ZK02、ZK03 对应为K0 +138 断面的钻孔位，ZK04、ZK05、ZK06 对应为K0 +228 断面的钻孔位，ZK07、ZK08、ZK09 对应为K0 +328 断面的钻孔位，ZK10、ZK11、ZK12 对应为K0 +405 断面的钻孔位，ZK13、ZK14、ZK15 对应为K0 +500 断面的钻孔位。

通过对堤身钻孔取样检验可获得如下数据:①抛石层底部高程;②抛石层下泥、石混合体的厚度，含水量以及泥、石比例;③混合体与持力层间是否夹有淤泥层;④爆后持力层高程。

根据设计及规范要求，委托福建岩土工程勘察研究院对堤身抛石分布及厚度进行钻孔检测。