爆破挤淤法在福建福宁湾围垦防坡堤应用分析

2017-08-01梁金池

中国水能及电气化 2017年7期

关键词：堤身药包淤泥

梁金池

(福建省水利水电工程局有限公司，福建泉州 362000)

爆破挤淤法在福建福宁湾围垦防坡堤应用分析

梁金池

(福建省水利水电工程局有限公司，福建泉州 362000)

爆破挤淤技术在潮汐电站工程和海洋围垦工程建设中发挥着非常重要的作用。本文以福建福宁湾围垦北岸消浪堤为例，对爆破挤淤施工技术的具体应用进行了分析。工程施工后取得了良好的施工效果，具有实用性、高效性和经济性。

防坡堤；爆破挤淤法；应用

1 工程概况

福宁湾(沙头)围垦工程消波堤的软基，设计采用爆破挤淤方法进行处理，对地层勘测后发现，地层为透水性差、强度低、含水量大的不良结构。消浪堤要求具备防冲抗浪功能，其主要目的是确保松山水闸在台汛期的安全运行，因此，消浪堤要承受较大横向载荷。场地位于松山村南面的海滩，属浅海滩涂-潮间带地貌，场地地形起伏平缓；岸坡主要为岩岸，植被不发育，岩石大部分裸露，地形陡峭，坡度约40°～70°，局部为陡坎状，节理较发育，自然岩坡稳定。

2 爆破挤淤法

福宁湾围垦工程在施工之前进行了详细的地质勘查和水闸的模型试验，取得了一定的基础资料，并对消浪堤的施工方法进行了方案比较，消浪堤的基础施工方法在排水固结和爆破挤淤之间进行施工工艺比较，最后选定了爆破挤淤法。

2.1 短期效应比较

因为淤泥深度约5～17m，按分层堆载、每层1m、间歇期2个月的施工方法，采用排水固结法需要两年时间，且还要进行结构护面等。而爆破挤淤只需45天，可加快基础挤淤并一次达到基础承载的目的。

2.2 模型试验比较

为进行消浪堤基础固结或换填基础而进行模型试验，从结构受力方面分析，排水板打设的基础固结承载着台风期的横向风浪冲击较差，发挥效能等方面不比爆破挤淤好。

3 爆破挤淤法的作用原理

爆破挤淤法，是将炸药包布置在抛填堤头“泥石”交接面前方1～2m、深度0.4～0.6倍淤泥层厚度处，通过爆炸使淤泥被挤向四周，然后压缩成坑。在爆炸振动、爆炸超压和冲击等荷载耦合作用下，上覆抛石体会定向滑入爆坑。在进行爆破挤淤施工时，可以将淤泥的内部看作瞬时不排水的状态，在受到了强大的爆炸冲击力后会对深层淤泥产生干扰，降低结构强度，导致深层淤泥顺着轴线方向定向滑移。随着抛填自重荷载的进一步加大，当爆炸应力波对深层淤泥产生的扰动剪应力高出抗剪强度后，抛石体会顺着滑移线定向滑移到轴线方向并产生下沉，进而达到置换泥石的目的。爆破挤淤施工工艺如图1所示。

图1 爆破挤淤施工工艺(单位：m)

4 爆破挤淤施工

4.1 爆破器材的选择与使用

4.1.1 爆破器材的选择

该工程选用普通袋装乳化炸药，炸药的防水性可以达到工程施工要求；选用具有良好防水性的普通工业导爆索作为引爆器材；起爆选用2发并联的同批号、同厂出品的8号工业电雷管并用胶布绑扎在导爆索上，要求将起爆雷管的聚能穴朝向导爆索的传爆方向。

4.1.2 爆破网络的连接

施工前，将导爆索加工制成起爆体放入到药包中，然后将药包埋入到海泥2/3深度，最后从水面将导爆索引出，并和主导爆索连接到一起，最后利用电雷管进行起爆。在对网络进行连接时，需要以相同的方向将各个药包的导爆索搭接到主导爆索上，搭接长度保持在15cm以上[2]。使用防水胶布将搭接处绑扎好，搭接处不允许出现打圈或打结的情况。主导爆索和支导爆索的船舶方向夹角需要低于90°。起爆网络见图2。

图2 起爆网路(单位：m)

4.2 抛填参数的设计

进行爆破挤淤施工时，抛填参数设计的合理性直接决定设计断面是否可以达到要求。一方面爆破挤淤对爆炸荷载有一定的要求，另一方面要求在进行挤淤施工时要有足够的石料，并尽量避免超出设计断面。因此，抛填宽度、抛填高程、抛填进程等参数是控制的重点。根据该工程设计断面的外形，在进行爆破挤淤施工时，为了保证爆破后宽度一次性到位，在进行抛填时，设计采用“堤身先宽后窄”的方法进行抛填施工。为了提高堤身的防浪冲刷能力，抛填过程中尽量将大块石抛到堤身外侧。抛填参数见表1。

表1 抛填参数

4.3 爆破参数的设计

4.3.1 线药量设计

装药量按下式计算：

Ql=q0LsHm

(1)

式中Ql——线药量，kg/m；

q0——爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量，kg/m3；

Ls——一次推填的循环进尺，Ls=6m；

Hm——置换淤泥层厚度，Hm=10m。

对q0的影响因素比较多，例如淤泥深度、淤泥物理学指标、覆盖水深、石料块度、炸药类型等。在确定q0时需要分析所有可能影响爆破效果的因素，结合类似工程，该工程将取值范围设计为0.12～0.15。由此得Ql=7.2～9kg/m。

4.3.2 装药量设计

每炮的装药量Q=QlL=345.6～432kg[L为装药长度，L=48m(落底宽度)]，该工程取值Q= 420kg，堤头爆填与两侧侧爆填参数设计见表2和表3。

表2 堤头爆填参数设计

表3 两侧平台爆夯参数设计

4.3.3 设计药包的埋设深度HB

按《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》中的公式进行计算：

(2)

式中Hmw——计入到覆盖水深的折算淤泥厚度，m；

Hm——需要置换的淤泥厚度，m；

γm——淤泥重度，取16.3kN/m3；

γw——海水重度，取10.3kN/m3；

Hw——覆盖水深，m。

根据表4进行药包泥下埋设深度H2的取值。

表4 药包在泥面下的埋入深度

按2-2断面，HB=0.45Hm，1-1断面，HB=0.5Hm。

5 爆破施工关键施工技术

5.1 布药工艺

在进行爆炸挤淤时要将炸药布置到设计位置，选用履带式直插装药设备进行装药。该设备是利用挖掘机改装而成的，可以在陆地上进行装药，不受风浪的影响。装药速度快，完成一次堤头爆破作业只需要1～1.5h，适用于厚度为4～20m的淤泥。

5.2 堤头爆填

使用深孔梯段爆破技术进行堤心石的开采，使用20t自卸车进行堤头的填筑，然后用推土机进行整平。在进行爆破挤淤施工时严格按照确定的堆高高度和抛填宽度(48m)进行堤身的抛填施工。对于体积比较大的石料尽可能在外海侧进行抛填。爆填进尺达到6m时，即可进行抛填作业。将药包埋入到推填堤芯前方2m内的淤泥下。利用爆炸产生的动能排开淤泥，然后立即将石料填入到爆坑中，并落到持力层上。爆填堤头后立即进行补抛，然后继续向前推进，完成一个爆填循环后进入下一个循环。

5.3 堤身侧向爆填

该工程采用 “控制加载爆炸挤淤置换法”进行堤身侧向爆填施工。因为存在淤泥包，为了保证平台的落底密实度和落底深度，需对堤身进行整形和加宽，这就需要进行侧爆。在施工过程中，需要按照设计深度埋设炸药。侧爆一次性处理的深度一般需根据工程实际情况确定。一般来说，可以在堤头爆填50m时进行堤芯侧爆填，堤芯侧爆填的循环进尺控制在30m。

每次爆破作业前后都需要测量堤身断面，并挖出堤身内侧和外侧的淤泥，使用基础块石进行补抛。对于水下平台不足部分使用大块石进行补抛，最后进行护面和抛填护底石的施工，采用爆沉累积算法和自沉算法以及体积平衡法进行分析，发现误差，立即对爆破参数和抛填参数进行调整。

6 爆破质量检测

按规范要求采用钻孔检测法和体积平衡法进行了检测。其中采用钻孔检测法检测，每个断面布设1～2个钻孔。体积平衡法指的是通过统计设计断面方量和上堤方量来分析爆破质量。

钻孔检测表明：该工程抛石层落底宽度和落底标高达到了设计要求，抛石持力层和抛石层底截面衔接良好，堤心位置没有出现明显夹泥层，堤身达到了设计要求。

体积平衡分析表明：各段抛填量都达到了设计方量的95%，达到了堤身落底置换淤泥的基本要求。证明爆破挤淤参数合理，施工效果良好。

7 结语

综上所述，在消浪堤基础施工过程中，使用爆破挤淤法进行施工可一次性置换到位，短期效应好，具有良好的防护作用。且造价与同类方法差距不大。在实际施工过程中，对冲击波、爆破振动、飞石等采取了相应的控制措施，未对周围环境产生影响。

[1] 李彰明.软土地基加固理论、设计与施工[M].北京：中国电力出版社，2006：32.

[2] 王灵敏，曾金年.浙江省滩涂围垦与区域经济的可持续发展[J].海洋学研究，2006，24(7)：13-19.

[3] 徐学勇，汪稔，孟庆山，等.深厚淤泥爆破挤淤震动效应测试与控制技术[J].岩土力学，2008，29(12)：3256-3260.

Analysis on Applying Blasting and Silting Method in Fujian Funingwan Reclamation Breakwater

LIANG Jinchi

(FujianWaterConservancyandHydropowerEngineeringBureauCo.,Ltd.,Quanzhou362000,China)

The blasting and silting technology plays an important role in the construction of tidal power plant engineering and ocean reclamation engineering. In the paper, the break water on the north bank of Fujian Funingwan reclamation is adopted as an example. Concrete application of blasting and silting construction methods is analyzed. Excellent construction effects are achieved during engineering construction. It is practical, efficient and economical

breakwater; blasting and silting method; application