探索爆破挤淤技术在海堤填筑中的应用

探索爆破挤淤技术在海堤填筑中的应用
爆破挤淤是海底软基处理的一种方法，是通过爆破的办法清除海底的淤泥，实现淤泥和石料的置换。

通过爆炸冲击作用降低淤泥结构性强度，同时利用抛石体本身的自重使爆前处于平衡状态的抛石体向强度降低处的淤泥内滑移，达到泥、石置换的目的。

首先沿建筑物长轴线抛填达到爆炸处理的设计高程与宽度，形成爆前抛石堤纵断面线，然后在抛石堤前端“泥—石”交界面前方一定位置、一定深度处的淤泥层内埋置单排群药包，引爆群药包，在淤泥内形成爆炸空腔，抛石体随即坍塌充填空腔形成“石舌”，同时抛石体前方和下方一定范围内的淤泥被爆炸弱化，强度降低，抛石体下沉滑移挤淤。

随后进行抛石，当淤泥内剪应力超过其抗剪强度时，抛石体沿定向滑移线朝前方定向滑移，达到新的平衡后滑移停止。

继续加高抛填，从而又出现新的定向滑移下沉，如此反复出现多次，直到抛石堤稳定为止，此时单循环结束。

爆破挤淤技术可用于防波堤、护岸、沿海贮灰场围堤、围海选造沿海养殖场围堤，大型沉箱码头、造船厂滑道等的工程淤泥软基处理。

标签：爆破挤淤技术;海堤填筑;应用
一、爆破挤淤技术
1、爆破排淤填石
1.1适用范围爆破排淤填石是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，起爆瞬间在淤泥中形成空腔，抛石体随即坍塌充填空腔形成“石舌”，达到置换淤泥的目的。

经过多次推进爆破置换，使填石最终落到设计持力层上并形成设计断面。

爆破排淤填石新技术，置换的淤泥质软基厚度一般为4～12m，〉12m的超深软基处理工程近年来已有不少成功的例子。

1.2爆破设计
1.2.1爆破药量计算
（1）线药量计算
（2）一次爆破排淤填石药量计算
（3）单孔药量计算
1.2.2布药线平面位置布置
（1）布药线应尽量靠近爆填后坍塌石体即石舌前缘，位于前缘外1～2m，
以保证石体充填爆炸空腔形成石舌的效应。

（2）对端部推进爆破，布药线长度应根据堤身断面稳定验算确定并与堤顶宽度相适应;对侧坡拓宽爆破，布药线长度应根据安全距离控制的一次最大起爆药量及施工能力确定。

1.3爆破填石施工爆破排淤填石施工流程：爆破设计→测量放线→沿纵轴线按抛填断面抛填石料，将端部石料推进至一次爆破进尺，采用装药设备按爆破设计位置将药包埋于端部淤泥中→引爆药包，抛石体向前方滑动形成石舌，中间部分石料落在持力层上，完成端部一个循环进尺→端部爆填完成一定进尺后，两侧坡按抛填断面补抛石料→采用装药设备按爆破设计位置将药包埋于两侧淤泥中→引爆侧爆炸药包，使抛石体进一步落底，同时拓宽泥下抛石层宽度，形成稳定断面→两侧坡设计平台处放置药包→引爆药包，爆破形成设计平台及抛石体设计断面。

爆破施工的主要设备为水上布药船或布药机。

布药机可采用起重设备改装。

装药器可选用加压水冲式、液压水冲式、振动压入式和钻进套管式等类型。

1.4质量检查置换淤泥质软基的空间范围一般允许偏差为填石底面标高0～1.0m，填石底面范围0～
2.0m。

填石置换底面和下卧地基层设计顶面之间的泥石混合层平均厚度应<1m。

用爆破排淤填石法所置换淤泥质软基的平面位置、深度及沉降位移，目前常采用以下几种方法进行检查：
1.4.1体积平衡法
（1）选定一计算段;
（2）统计计算段的实抛方量（不含流失量）;
（3）测量计算段各抛填断面除底面以外的轮廓线;
（4）假定断面底边线，试算计算段方量。

当试算方量与统计方量一致时，即可认定这时的断面底边线的空间位置为置换的范围和深度。

1.4.2钻孔探摸法
钻孔探摸法应准确地判断抛石层与下卧层的分界，提供的柱状图一般均显示在抛填层与下卧层之间一层厚度不等的泥石混合层，并深入下卧层≥2m。

取出土样做室内土工试验以判明各土层的物理力学指标。

1.4.3探地雷达法探地雷达法是利用高频电磁波在不同土质中入射和反射的差异性，达到判明地质分类和分层厚度的目的。

本方法简便易行，检测面广，在江苏田湾核电站南护岸等工程中有过应用，测量结果与钻探结论基本一致。

1.4.4沉降位移观测经爆破排淤填石法处理软基的回填体沉降分地基压缩沉降和回填料自身密实沉降，其中后者在多次爆破震动作用下已基本完成。

沉降位
移观测主要是针对填体下卧层可能产生的变形而安排。

2、爆破夯实
2.1适用范围爆破夯实是在水下块石或砾石地基表面布置裸露或悬浮药包，利用水下爆破产生的地基和基础振动使地基和基础得到密实的方法。

起爆时药包中心至水面的垂直距离h1应满足下式要求，保证药包有一定的覆盖水深，避免爆炸能量过早散发到空气中。

2.2爆破施工布药施工可采用水上布药船或陆上布药机布药。

在低水位石面露出时也可采用人工布药。

布药方式可分别选用点布、线布、面布（一次投放数排药包）。

2.3爆破夯实率检查水下块石或礫石地基和基础经爆破夯实之后，夯实率一般采用水砣、测杆、测探仪等方法进行检查。

水砣测深适用于风、浪、涌和水深较小的工程;测杆测深适用于风、浪、涌较大，无回淤，水深一般的工程;测探仪适用于一般工程特别是风、浪、涌和水深较大的工程。

3、爆破安全距离的确定
（1）水下爆破源与保护对象的安全距离，应按地震波、冲击波、飞散物三种爆破效应分别核算，取其最大值。

（2）爆破地震的地震速度不得超过建筑物的地面安全震动速度，按表4取用。

（3）在水深<30m水域进行水下爆破，水中冲击波的安全距离确定应符合下列规定。

①水中冲击波对人员的安全距离按表5取用。

②水中冲击波对航行船舶的安全距离：位于爆破源上游时为1000m，位于下游或沿海、湖泊区时为1500m。

采用此项技术处理水下地基和基础，施工人员经过简单培训就能掌握，施工中加强协调指挥，合理安排施工工序，可提高效率20%～30%;质量能保证且易控制，检测方法简便，比其它方法处理地基和基础可节省人员和费用。

但在抛填石料施工时要注意车辆的行车安全，卸料时要留一定的安全距离，防止车辆滑入水中，造成不必要的经济损失和人员的伤害。

二、爆炸挤淤主要施工工艺
1、爆破排淤填石端部推进沿纵轴线剖面示意图
2、边坡爆夯处理示意图
1）堤身施工
轴线定位后进行堤身抛石，开山料按10～500kg级配运抵现场，形成堤心，当抛石体完成5～6m时，根据布药参数，进行钻孔装药作业，并进行爆炸。

完成堤心爆填后，抛石体前端下陷，形成前伸“石舌”，在”石舌”上进行二次抛石，经爆填—抛石—爆填多次循环，抛石堤头不断向前推进。

可以采用单孔双药包埋深装药，下药包位于泥面下，上药包位于泥面下，药包纵向位置约为石舌前沿4m。

2）外侧落底拓宽施工
当堤头向前延伸100～150m左右，就可以对抛石体进行侧面扩宽。

经处理后，抛石体侧向塌陷形成“石舌”，在“石舌”上进行二次抛石，经多个爆填的循环，亦使抛石体不断扩宽。

最后，按爆夯参数，再附加一次侧面的爆夯、理坡，海堤下步结构形成设计断面。

3）形成外坡平台施工
采用2遍爆夯。

单药包裸露装药。

三、施工工艺操作要点
1、施工前准备
首先应进行爆破区及周围现场的勘察，特别是周围建筑物设施的安全调查，并送当地公安部门和水上安全监督部门审查批准，办理火工品购买手续，发布爆破施工通告。

此后，连同其他资料文件报业主、监理工程师审查批准后实施。

同时，根据业主提供的坐标控制点，水准点，进行实地校核，发现问题及时提交业主解决，在施工区内建立控制网点，水准点，便于控制施工进展，根据设计施工图纸进行放样，设立抛填标志。

2、起爆网路
爆破挤淤施工的起爆网路比较简单，首先用导爆索加工成起爆体放入药包中，然后将药包埋入泥中一定深度处，同时将导爆索引出水面，并与主导爆索相连（并联），主导爆索可用单股或双股，最后用电雷管（或非电雷管）起爆。

3、抛填参数的设计
抛填参数的设计是爆炸挤淤达到设计断面要求的关键因素，爆炸挤淤一方面强调爆炸载荷的作用，同时要保证在挤淤时有充足的石料，并尽可能的防止超出设计断面，因此抛填高程、宽度、进尺等参数的控制尤其关键。

根据本工程设计断面形状，在爆炸处理软基施工时，抛填采用”堤身先宽后窄”的方法，使得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。

抛填中大块石尽量抛在堤身外侧，以利防浪冲刷。

（一）抛填高程的控制。

根据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。

设计原则是：在方便堤面施工、施工期高潮位时堤顶不过水、爆后堤顶不超高的前提下，抛填高度应尽量高，以最大限度地达到挤淤
效果;同时要考虑减少平台上多余石方量，综合多方面因素。

（二）抛填宽度的控制。

爆破挤淤工程成功与否的关键因素之一就是要保证平台的宽度和厚度，从以往的工程实践中可以知道，在深厚淤泥中平台的形成必须在堤头爆填时一次到位，通过侧爆向两侧拉出平台的作用是有限的，因此在堤头爆填时就要严格控制抛填的宽度。

抛填宽度的计算取决于以下几个因素：断面总的宽度，抛填高程，泥面高程等参数，同时需要兼顾抛填车辆通行。

（三）抛填进尺的控制。

采用“堤身先宽后窄”的方法，使得爆后水下平台宽度一次到位，而爆后补抛时堤身縮窄。

进尺过短易造成坡上大量重复抛填，进尺太长对堤身落底有影响，应综合考虑实际的地质情况，施工状况和坡上重复抛填情况，决定进尺长度。

四、施工管理
1、施工安全
在施工中严格执行《爆破安全规程》，计算水中冲击波安全允许距离、爆破安全警戒距离;爆破器材由专人领取、管理、记录爆破器材使用情况。

根据国家有关规定，爆破器材不准在施工现场过夜。

每天爆破剩余的爆破器材必须如数退回炸药仓库。

对使用爆破器材进行检查，发现不合格产品禁止使用。

爆破完毕后进行安全检查，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。

2、环境安全
严格控制一次起爆药量产生的爆破震动，不超过交通部行业标准《爆破法处理水下地基和基础技术规程》中规定的抗震能力要求，普通民房的抗震能力为震速V=2-3cm/s，钢筋砼框架结构房V=5cm/s，重力式码头V=5-8cm/s，爆破地震速度计算公式：
V=K*（3√Q/R）acm/s
式中：R：距爆破点距离，Q：一次起爆药量，K、a为与传震介质等有关的系数、指数，根据经验对爆炸处理软基筑堤施工，取K=7450、a=1.65.
3、质量安全
（一）工程质量控制标准：施工期与使用期内，不得出现滑移;处理完成后，每20米设置2个沉降观测点，进行长期沉降观测，三个月内的工后沉降量不超过30cm;断面尺寸误差，理坡后符合工程规范标准;抛石为混合料，块度偏大为宜，必须严格控制混合石料中的泥、砂含量，控制标准为：泥砂含量小于10%。

（二）施工中的质量控制要求。

爆炸处理前后须进行测量，堤身处理后用经
纬仪和水准分别测量纵横剖面，测量间距2.0m，侧向处理前后每10m测量一个横断面。

竣工时每20m测量一个完整横断面。

4、抛石置换深度检测。

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。

抛石置换深度与稳定性检验可从宏观判断与多种方法检测两方面进行。

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充分保证的。

抛石置换深度检测有多种方法，比较常用的有体积平衡法、钻孔检测、探地雷达检测。

爆破挤淤（也称爆破排淤填石）处理软土地基是通过置换一定深度的淤泥，使地基达到设计承载力和满足地基在一定时间内沉降要求的施工工艺。

其优点是爆破作业时间短、车辆通过能力强、堤身推进速度快、工程质量可靠等。

适用于抛石置换水下淤泥质软基的防护堤、护岸、海堤等工程。