09年9月浅谈爆炸挤淤施工技术-修改F

浅谈爆炸挤淤施工技术
李松涛
（中交一航局第三工程有限公司大连）
摘要：本文以大连市开发区振连路一标段海堤工程施工为例，介绍了爆炸挤淤处理软基的施工方法，可供类似工程参考。

关键词：爆炸挤淤软基处理施工方法
Construction of sediment extrusion technology explosion
Li Songtao
(No 3 Engineering Company Ltd.of CCCC Frist Harbor Engineering Company Ltd
Dalian)
Summary:In this paper, Dalian Development Zone, Lian Zhen Road seawall construction bid as an example, introduced the construction method of explosion crowded soft ground treatment, a reference for similar projects.
Keyword: explosion crowded Soft ground treatment Construction method
一、工程概况
振连路一标段海堤工程地处棉花岛附近，位于振兴路南侧。

本工程在软基处理上设计有两种施工方法： K1+700~K2+211.426约500m的主线海堤采用爆炸挤淤的施工方法；K1+653.265~K1+700段约50m的主线海堤和103m的支线海堤由于位于大染泵房附近，为了防止爆破地震影响泵房，采用的是挖泥船进行水上挖
根据地质勘探报告显示，本工程海堤段原泥面标高为-4.13~-4.5 m，将粉质粘土层作为海堤基础的设计持力层，标高为-8.87~-10.56m,置换淤泥深度为4.34~6.2m。

在海堤外侧的舌形基础作为护底压脚块的基础，要求在爆破挤淤时一次成型。

图1-2 海堤标准横断面图
二 、基本原理
本工程爆炸处理软基采用“控制加载爆炸挤淤置换法”，是利用堤身自重荷载与爆炸荷载对土体综合作用达到挤淤目的。

其基本原理如下：
(1)根据地质勘探报告、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。

要点是通过抛填高度参数的控制最大限度地达到挤淤效果，又不至于施工不便或引起爆后堤顶超高；
（2）根据抛填计算高度值和堤身设计断面，计算堤身抛填宽度值。

理论上加宽部分的抛填方量应等于外侧平台的方量，通过抛填宽度控制，使堤身宽度尤其是堤身两侧平台宽度得到保证，形成的平台尺寸应尽量与设计尺寸相符合，减少理坡工作量；
（3）施工时，通过对施工环境和爆前爆后断面（包括淤泥包）的监测，控制两侧药包位置和参数，确保堤身断面的完整形成。

三、施工工艺
3.1 施工工艺流程
图3-1 工艺流程图
3.2 施工准备
①进行施工现场勘察及爆破区安全检查，编制完善的典型施工方案，提交当地公安部门批准后，办理火工品购买手续及准备其它爆破辅助材料。

施工方案经
业主、监理工程师批准后组织施工。

②测量原泥面水深，并绘制水深图。

③布药设备选择
根据测量的原泥面水深图及地质资料，布药机应具有在6m 水深的条件下将药包埋入淤泥质粉质粘土的能力。

本工程拟采用50T 的履带式起重机辅助15Kw 振冲式装药器进行布药。

④爆破器材选择
根据防水、安全及环境保护的需要，炸药采用袋装乳化炸药。

为保证药包重量精度和使用方便，药包按设计单药包重量在炸药厂制作.传爆器材采用导爆索。

为安全传爆，要选用每米含炸药重量不小于10g 的导爆索。

3.3 测量放线
根据业主单位提供的坐标控制点、水准点，在不受干扰、牢固可靠且通视好、便于控制的地方设立施工水准点及辅助施工基线。

并据此设立施工标志、水尺等，根据设计施工图进行放样，设立抛填标志。

3.4参数确定
3.4.1堤头一次爆淤回填进尺（推进距离）确定
根据置换淤泥厚度Hm 与回填进尺LH 的对应关系表，考虑到淤泥质粉土的含水量低、强度较高，确定堤头爆淤每次回填进尺（一次推进距离）为7m 。

由于设计高水位为+1.78m ，同时+2.2m ～+2.4m 以上为分层碾压，限制了回填高度，并且按照进度计划要求，本工程必须做到每天一爆，按设计断面，堤头进尺为7m 计算，每天的抛填量约为5000m3~6500m3,如不降低抛填标高将很难达到爆破进度，因此回填顶标高确定为+2.2m ，且在堤头部分将标高略微抬起，保证堤身沉底质量。

3.4.3回填宽度确定
设计堤身的回填宽度为37～39m （0-21~0+18m ），为保证石舌位置和外侧平台的形成，在此基础上向外侧加宽了9m ，即一次回填宽度为46～48m 。

外侧加宽内侧宽度
堤头爆前抛填宽度堤头爆后补抛宽度前一个堤头进尺
外侧宽度
爆填进尺(7m)
爆填进尺(<7m)
前一个堤头进尺
图3-2 堤头推进示意图
3.5抛填过程控制
为保证水下平台的形成，在抛填时应做到“堤身先宽后窄，石料外大内细”，堤头爆炸前抛填时保证平台宽度和厚度一次到位，爆后堤身缩窄到设计堤顶宽度控制方量，尽量减少理坡工作量；为确保护底块石的厚度和重量，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。

（如图）
图3-3 抛填示意图
在施工时，应按抛填参数和爆炸参数两个方面进行施工控制。

堤头爆炸前抛填时保证平台宽度和厚度一次到位，爆后堤身缩窄到设计堤顶宽度控制方量，尽量减少理坡工作量，水下平台因“宁低勿高”。

3.6堤头爆炸挤淤
3.6.1 施工原理
堤身抛填进尺达到设计进尺后，进行堤头爆炸挤淤。

爆炸挤淤是指在堤身前方一定距离和深度的淤泥中埋放药包群，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。

根据地质资料本工程设计置换深度的为4.34~6.2 m。

经多次推进爆破，即可达最终置换要求。

图3-4 堤头爆淤横断面示意图
图3-5 堤头爆淤纵断面示意图
3.6.2药包参数的确定
药包布置在抛石堤坡脚前方1~2m（见上图）；
药包的埋入深度可根据覆盖水深Hw 与埋入深度HB 之间的对应关系表查出，
00根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程JTJ/T258-98》中关于线药量于单孔药量的计算公式可以得出，单药包的重量在25kg~30kg 之间，侧向爆夯和坡脚爆夯的单药包的重量均为20kg 。

药包布置间距根据爆破排淤填石单耗量与线药量及一次布药孔数确定，本工程药包布置间距均为3.5m 。

图3-6 堤头药包布设图
3.6.3 施工方法
用50t 履带吊将装药器吊至海面后，由测量人员确定其位置，保证其垂直后开动钻机，达到指定深度后停钻，将钻头拔出，在上提的过程中在配重砂袋的压力下，药包从钻头底部的仓门进入淤泥中。

埋设完毕后将导爆索从装药器中取出，固定与岸边的竹竿上，每根导爆索连
接一根竹竿。

起爆前同时发出预告信号，使安全距离以内的人员撤至安全区域，发出起爆信号后起爆。

待工作人员现场检查，确定无盲炮现场安全后，发出解除警戒信号。

测量人员进入现场进行纵断面测量，做好记录，绘出爆前爆后的纵断面图进行比较。

堤头爆后，按爆炸挤淤施工抛填参数设计要求的宽度继续向前推进，当堤头达到新的设计进尺后，再次在堤头布设群药包实施爆炸挤淤，如此“抛填-爆炸-抛填”循环进行，直至达到设计堤长。

每次堤头爆炸前后均进行堤头断面测量。

3.6.4 效果分析
以下图为例进行爆炸挤淤效果分析。

K2+163
-4-2024-6
K2+153
K2+143
K2+133
6 2.73 2.61
2.60
2.59 2.56 2.45 1.440.27-0.46
2.72
2.65 2.63 2.37 1.85
1.470.500.400.00
-0.592.5651015202530
图3-7 堤头爆后效果分析图
根据地质勘查报告显示，该断面需置换淤泥深度约为4.5m ，测量结果显示，堤头爆后下沉量约2.0m ，根据普肯顿公式计算自重挤淤深度下沉深度约为2.6m ，总置换深度为4.6m ，实际置换深度大于设计置换深度，达到了置换淤泥的效果。

3.7外侧爆填
堤身在推填过程中，当堤身爆填推进达到里程K2+121后，选取K2+165～K2+130段35m 范围进行堤身外侧爆炸处理(即：侧向爆填)，完整形成堤身外侧水下平台，挤出堤底可能残留的淤泥。

侧向爆炸前后均进行堤身横断面测量。

图3-8 平台形成示意图
3.8坡脚平台爆夯
3.8.1 施工方法
侧爆后，在堤外侧坡脚水下平台的块石表面进行布药，实施坡脚平台爆夯。

一次坡脚爆夯的处理长度取35m。

每次坡脚平台爆夯前后均进行堤身横断面测量。

坡脚爆夯的工作原理是在侧向爆夯的形成的石舌表面再进行一次爆夯，以形成水下平台（如图）。

爆夯后，对水下平台不足部分补抛大块石。

图3-9坡脚爆夯工作原理示意图
3.8.2 效果分析
以K2+115断面为例进行分析
本工程设计置换平均深度4.5m,实际置换平均深度4.8m
图3-10 坡脚爆夯后效果分析图
经测量后的断面显示，爆后外侧平台标高为-3.2m，设计平台顶标高为-3.0m，外侧平台基础基本形成，但部分断面石舌不到位,需进行补爆。

3.9检测验收
①钻孔检测：
按照规范要求在堤身选取钻孔点进行钻孔检测，确定淤泥层是否被全部挤走，石料落底到持力层。

钻孔触摸应揭示抛填体的厚度、混合层厚度。

②体积平衡验收：
根据规范要求，体积平衡法适用于具备抛填计量条件，抛填石料流失量较小的工程。

根据实抛方量及断面测量资料推算置换范围及深度。

我项目部对抛填方量严格监控，并且对每次侧爆后的断面进行了测量。

经观测，石量流失量较小。

具备上述规范要求，故对本工程采用体积平衡的方法进行质量检验。

计算方法说明（以K2+100～K2+093为例）：
经现场人员统计，该进尺范围内（7m）实际抛填方量为3960m3。

故该7m范围的实抛断面面积为：
实抛断面面积（S）=实际抛填方量(V)÷实际进尺量(d)
S=3960÷7=565.7 m2
经实测，该进尺范围的爆后断面与设计断面比较如图：
图3-11 爆后断面与设计断面比较图
其中A1、A2部分面积为爆后断面与设计断面比较需要增加的面积；B部分面积为爆后断面与设计断面比较需要减去的面积。

A1面积S1=48.3㎡；A2面积S2=3.43㎡；B面积S3=10.39㎡。

设计断面面积S4=660㎡
体积平衡系数计算公式K为：
%
100
660
)
39
.
10
43
.3
3.
48
7.
565
(
⨯
-
+
+
=91.97%＞90%
计算结果显示该段爆炸挤淤效果满足规范要求。

③沉降观测法：
对爆炸挤淤并回填结束的施工段，每100米设置一组沉降观测点，单点连续观测时间不少于3个月。

沉降观测数据如下：
沉降观测表3
沉降观测表4
通过以上沉降观测数据显示，本段路基累计沉降量不大，并趋于稳定，可以满足路基设计要求。

四、小结
4.1 施工要点分析
在本方法中，填料的物理力学性质是内因，控制抛填加载是手段，必要的爆炸是使挤淤过程得以完成的附加外载。

通过抛填加载的控制和爆炸载荷的控制，使挤淤过程按设计进行，确保堤身达到设计断面，满足质量要求。

4.2 优缺点分析
经研究，采用爆炸挤淤的施工方法处理软基有以下几个优点：
①工作效率高，节省工期：爆炸挤淤施工段的挖泥量约在150000m3,如果采取
海上挖泥的工艺施工，考虑到场地较狭小、船机吃水受限制等因素，只能安排小型挖泥船施工，每天挖泥量约为1500m3，且受风浪影响较大，按一个月25个工作日计算，共需要4个月。

堤身回填量约为170000m3,在石料及车辆供应及时的情况下按每天回填4000m3计算,共需要43天。

外侧基础抛石共17600m3,如果采用抛石船抛石，每天按1000m3计算,共需要18天。

因此，堤身及外侧平台基本成型一共需要6个月的时间；而采用爆炸挤淤的施工方法，爆炸挤淤仅需要两个月，加上挖除剩余石料用去一个月时间，相比挖泥施工而言工期缩短了3个月。

另外，爆炸挤淤施工相对挖泥施工而言在前期手续办理等方面也更加快捷。

②成本较低：相对挖泥、抛石施工来说爆炸挤淤施工较为经济。

爆炸挤淤的单价为11元/m3,开山石回填方量约170000 m3,合计1870000元；而参考支线段的挖泥，此处的挖泥单价为22.37元/m3 ，挖泥量约为150000 m3,合计3355500元。

相比较而言，爆炸挤淤施工节约资金约150万元。

③效果明显：经过体积平衡计算，体积平衡系数为90%～95%；钻孔探摸后，混合层厚度小于1m；经沉降位移观测，路堤沉降值在规范允许范围内；爆淤结果满足设计及规范要求。

同时，经过典型施工，我们也发现了该施工方法的几个不足之处：
①施工方法不成熟，采用经验数据较多：经测量发现，有部分断面外侧平台无法保证一次到位，且爆后平台位置的标高普遍过高，增加了二次回填、补爆、反挖等工作量，从工期上和成本上都有部分损失。

②爆夯效果受泥质影响较大:在淤泥层下有2～3米的淤泥质粉质粘土，含水量低，强度较高，如爆炸产生的冲击力未将其彻底破坏，基础将产生较大的沉降，影响堤身安全。

因此，需要根据淤泥质粉质粘土的厚度及时调整药包的间距和药量，保证石料落底。

③挤淤导致产生大面积的淤泥包：经过数次堤头爆和侧爆后，堤头前方及外侧淤积大量淤泥，随着置换淤泥的厚度不断的加大，原来的药包药量已不能保证爆炸成生的“空腔”体积能满足石料落底的要求，因此需不断加大药量以保证置换效果。

在完成爆炸挤淤施工后，在平台外侧形成了大面积的淤泥包，最高处标高已达到+0.5m，低潮时已露出水面（见图）。

由于平台基础标高较低，为防止淤泥回流至基础内，我们又在平台外侧进行了一次挖泥，以清除堆积的淤泥包，并放缓边坡防止回淤。

另外，随着淤泥包的扩散，如果周围有已经挖泥处理的基础、航道或其他不
可污染建筑物，施工将受到影响。

④在爆炸施工过程中产生的震动波和冲击波对周围的建筑物和船只将产生较大影响，因此，该项施工作业期间，应禁止其他无关船舶通行或在附近水域作业。

参考文献：
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[2]邓玉雷耿鹏吴子骏高晓初.微差爆破技术在爆炸排淤工程中的应用[A].第六届全国工程爆破学术会议论文集[C].深圳:海天出版社,1997.
[3]谭昌明姜朴.挤淤法修筑防波堤稳定性的试验研究[J].岩土工程学报,1998.。