爆破排淤填石法處理水下地基的施工控制技術(shù)

王忠偉

貴州新聯(lián)爆破工程集團(tuán)有限公司

摘要：爆破排淤填石法處理水下地基和基礎(chǔ)的一項(xiàng)新的施工技術(shù)，它利用炸藥爆破釋放的能量、排除淤泥質(zhì)軟土并換填塊石置換，從而達(dá)到改良地基和基礎(chǔ)的目的。

關(guān)鍵詞：爆破排淤填石法；水下地基；施工控制技術(shù)

爆炸排淤填石法的使用已經(jīng)有了諸多的成功案例，而且施工便捷、施工時(shí)間短、造價(jià)比較低，主要適用的條件是淤泥質(zhì)軟的土地基，能夠用在拋石置換水下淤泥質(zhì)軟基的防護(hù)堤、護(hù)岸、圍堰、駁岸、圍堤等工程。本文主要探討爆破排淤填石法處理水下地基的施工控制技術(shù)。

一、工程概況及特點(diǎn)

1.工程概況

某防波堤工程，結(jié)構(gòu)為混合式斜坡石堤，第一期工程長(zhǎng)為500m，堤頂標(biāo)高為8m，堤頂寬度為8m，防浪墻頂部標(biāo)高為9.5m，堤底寬度在78m左右。防波堤外側(cè)邊坡為1：1.5，采用人工預(yù)制塊體吊安護(hù)面；內(nèi)側(cè)戧臺(tái)上邊坡為1：1.3，采用插砌條石護(hù)面，內(nèi)戧臺(tái)下邊坡為1：1.5，采用拋、理大塊石護(hù)面。上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆砼胸墻護(hù)頂。主要工程量：拋填石方量約為50萬(wàn)m3，預(yù)制及吊安人工塊體7088塊，現(xiàn)澆砼1萬(wàn)m3左右。

2.工程特點(diǎn)

本防波堤工程所在水域水深線為-10m，表層淤泥厚度為4m～9.25m，該淤泥層不能作為持力層，按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求必須予以清除。由于本工程水下軟基處理工程量大、工期緊，必須趕在臺(tái)風(fēng)季節(jié)來(lái)臨之前，完成主體結(jié)構(gòu)的施工任務(wù)。因此，必須制定切實(shí)可行的施工組織設(shè)計(jì)方案來(lái)指導(dǎo)施工。按照常規(guī)施工工藝，所有淤泥土需水下開(kāi)挖外運(yùn)（挖至持力層），再拋

填塊石，無(wú)法滿足施工工期的要求。經(jīng)方案比選，擇優(yōu)選用爆破擠淤填石這一特殊的軟基處理工藝，以達(dá)到淤泥清除與填石置換雙重效果，并通過(guò)爆破形成平臺(tái)及堤心斷面。

二、爆破排淤填石法的基本原理及相關(guān)參數(shù)

1.爆破排淤填石法的基本原理

爆破排淤填石法為我國(guó)首創(chuàng)。該法的基本原理是：在堤頭適當(dāng)位置的淤泥內(nèi)埋設(shè)群藥包，爆炸將淤泥向四周擠出并向上拋擲形成爆坑，鄰近爆坑的堤頭堆石體，在爆炸負(fù)壓與強(qiáng)烈壓縮、振動(dòng)作用下滑向爆坑，形成瞬時(shí)定向滑移與泥、石置換。塌落石方滑向爆坑后，形成“爆炸石舌”?！氨ㄊ唷钡拈L(zhǎng)度與厚度決定了泥、石置換效果，其轉(zhuǎn)換效果是由爆炸參數(shù)決定的。繼而，在爆后堤頭拋填，形成新的拋填堤頭。新的拋填體將“石舌”上部浮淤擠走并壓在“石舌”上，形成完整的拋石體。在新的拋填堤頭前方繼續(xù)埋藥爆炸。這樣“拋填一一爆炸”重復(fù)進(jìn)行，直到完成海堤設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為止。如圖1、圖2所示：

1-超高填石；2-爆前剖面；3-爆后剖面；4-補(bǔ)填剖面；5-石舌；6-藥包

圖1 爆破排淤填石示意圖

a端部推進(jìn)排淤

b側(cè)坡拓寬排淤

c爆破形成平臺(tái)及堤心斷面

1-爆前；2-爆后；3-藥包

圖2 爆破排淤填石典型斷面過(guò)程

爆炸法處理水下軟基的工程質(zhì)量檢驗(yàn)是本技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。經(jīng)多年研究與實(shí)測(cè)，已形成了由體積平衡檢驗(yàn)、長(zhǎng)期沉降監(jiān)測(cè)、鉆孔檢測(cè)、物探檢測(cè)、探地雷達(dá)檢測(cè)等方法組成的完整有效的檢測(cè)系統(tǒng)。該檢測(cè)系統(tǒng)既能進(jìn)行竣工檢測(cè)又能對(duì)施工過(guò)程的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2. 施工方案及有關(guān)參數(shù)的確定

以樁號(hào)0+000m為防波堤軸線長(zhǎng)度起始點(diǎn)，0+000m分界線以東為堤根段，采用直拋塊石成堤。0+000m分界線以西為防波堤主段，根據(jù)該區(qū)域的地質(zhì)資料，采用不同的地基處理方法。0+000m～0+024m段，淤泥厚為1～3米，采用直接拋石擠淤處理基礎(chǔ)。0+024m～0+500m段，淤泥厚度4～9米，采用爆炸排淤填石置換的處理方法。

2.1 0+024m～0+500m段落施工步驟

第一步，堤頭爆炸處理。藥包布置在堤壩頭單循環(huán)進(jìn)尺6～7m，經(jīng)堤頭爆炸--拋填--爆炸循環(huán)進(jìn)尺后，形成穩(wěn)定的施工堤身。

第二步，側(cè)向爆炸處理。當(dāng)?shù)躺磉M(jìn)尺到一定長(zhǎng)度后，在堤兩側(cè)布藥，進(jìn)行

側(cè)向炸填處理。一次處理40～50m，經(jīng)側(cè)向處理后堤身達(dá)到設(shè)計(jì)要求的斷面寬度。

第三步，兩側(cè)平臺(tái)爆夯。

第四步，理坡及堤頂加高到設(shè)計(jì)高程。

2.2拋填參數(shù)

堤頂拋填高程 3.0m

堤頂拋填高度 26～28m

2.3爆炸參數(shù)

A.堤頭推進(jìn)爆炸

一次爆填進(jìn)尺量 6～7m

布藥寬度 30m

一次爆炸用藥量 640kg

一次爆炸導(dǎo)爆索量 400m

堤頭爆炸次數(shù)（含堤頭加強(qiáng)爆） 82次

堤頭爆炸合計(jì)用炸藥量 52480kg

堤頭爆炸合計(jì)導(dǎo)爆索量 32800

B.側(cè)向爆炸填處理

一次側(cè)向爆填處理長(zhǎng)度 40m

一次爆炸藥量（兩側(cè)同時(shí)處理） 960kg

一次爆炸導(dǎo)爆索量 800m

兩側(cè)爆炸次數(shù) 12次

堤頭弧形側(cè)爆用炸藥量 900kg*2

堤頭弧形側(cè)爆導(dǎo)爆索量 700m*2

兩次爆填合計(jì)藥量 13320kg

兩次爆填合計(jì)導(dǎo)爆索量 11000m

C.兩側(cè)平臺(tái)爆夯

一次爆夯處理長(zhǎng)度 60m

一次爆夯藥量（兩側(cè)同時(shí)爆炸） 960kg

一次爆夯導(dǎo)爆索量 800m

兩側(cè)爆夯次數(shù) 8次

堤頭弧形平臺(tái)爆夯炸藥量 720kg*2

堤頭弧形平臺(tái)爆夯導(dǎo)爆索量 700m*2

平臺(tái)爆夯總炸藥量 9120kg

平臺(tái)爆夯總導(dǎo)爆索量 7800m