爆破擠淤法在臺州二電廠圍堤工程中的應(yīng)用

鄧 敏

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，湖北 宜昌，443002)

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爆破擠淤法在臺州二電廠圍堤工程中的應(yīng)用

鄧 敏

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，湖北 宜昌，443002)

爆破擠淤技術(shù)是擠淤置換法的一種，近年來得到了迅速的發(fā)展，在我國已經(jīng)成功推廣。本文介紹該項(xiàng)技術(shù)在臺州二電廠圍堤工程地基處理中的應(yīng)用，取得了成果的經(jīng)驗(yàn)。

軟基 爆破擠淤工藝 效果監(jiān)測 臺州二電廠

1 工程概況

臺州二電廠圍堤工程位于臺州市三門灣，圍堤廠址自然地形為臨海灘涂，圍堤部位一般涂面標(biāo)高-1.50m左右，圍堤全長2000m，呈“L”形布置，采用爆破擠淤對其軟基進(jìn)行處理。圍堤采用斜坡式拋石堤形式，堤頂標(biāo)高7m～9m，頂寬8m，外側(cè)坡比1∶1.8，內(nèi)側(cè)坡比1∶1.5，堤身落底寬度約為48m，堤身落底標(biāo)高約為-15m，淤泥置換厚度15m～24m。圍堤典型斷面如圖1所示。

圖1 爆破擠淤典型施工斷面示意

2 爆破擠淤原理

首先在拋填好的堤頭前方一定位置的淤泥內(nèi)埋置藥包，藥包爆炸將淤泥向四周擠出并向上拋擲形成爆坑，堤頭拋石體在爆炸空腔負(fù)壓和重力作用下定向滑移落入爆坑并形成石舌，深層淤泥因爆破擾動(dòng)而使其抗剪強(qiáng)度大為降低，爆后再次拋填時(shí)，隨著拋填石料自重荷載的增加，當(dāng)被爆炸而受到強(qiáng)擾動(dòng)的深層淤泥內(nèi)的剪應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度時(shí)，拋石體沿著滑移線方向定向滑移下沉、落底，后續(xù)堤頭藥包爆破的多次震動(dòng)作用將加速堤身下沉落底，爆破震動(dòng)效應(yīng)使拋填石相對移動(dòng)，堤身密實(shí)度增加，堤身后期沉降量減小，經(jīng)過多次這樣的震動(dòng)，可將拋石體下面的淤泥擠出，使堤身充分落底。深厚淤泥爆破擠淤施工工藝見圖2所示。

圖2 爆破擠淤施工工藝示意

3 拋填及爆破參數(shù)的選取

根據(jù)本工程圍堤結(jié)構(gòu)形式及淤泥層較厚的特點(diǎn)，進(jìn)行拋填和爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)和選取。

3.1 拋填參數(shù)

拋填參數(shù)設(shè)計(jì)是爆炸擠淤達(dá)到設(shè)計(jì)斷面要求的關(guān)鍵因素，爆炸擠淤一方面強(qiáng)調(diào)爆炸載荷的作用，同時(shí)要保證在擠淤時(shí)有充足的石料，并盡可能地防止超出設(shè)計(jì)斷面，因此對拋填高程、寬度、進(jìn)尺等參數(shù)的控制尤其關(guān)鍵。根據(jù)本工程設(shè)計(jì)斷面形狀，在爆炸處理軟基施工時(shí)，拋填采用“堤身先寬后窄”的方法，使得爆后水下平臺寬度一次到位，而爆后補(bǔ)拋時(shí)堤身縮窄以控制方量，盡量減少理坡工作量，加快總工程進(jìn)度。拋填中大塊石盡量拋在堤身外側(cè)，以利防浪沖刷。

根據(jù)本工程設(shè)計(jì)斷面形狀(見表1)，確定拋填參數(shù)(見表2)。

表1 圍堤設(shè)計(jì)主要參數(shù)

表2 圍堤拋填參數(shù)設(shè)計(jì)

3.2 拋填高程及拋填寬度控制

根據(jù)土工計(jì)算原理和堤身設(shè)計(jì)高度，經(jīng)過理論分析計(jì)算，確定堤身拋填高度。設(shè)計(jì)原則是：方便堤面施工，高潮位堤頂不過水，爆后堤頂不超高，同時(shí)考慮減少平臺上多余石方量。綜合各方面因素，確定爆前拋填高程為+4.0m，爆后補(bǔ)拋高程為+3.5m。

保證平臺的寬度和厚度是本工程施工成功的關(guān)鍵因素之一，在堤頭爆填時(shí)要嚴(yán)格控制拋填的寬度。拋填寬度的確定取決于以下幾個(gè)因素：斷面寬度，落底寬度，堤頂高程，泥面高程等。泥面高程包括擠出的淤泥包，淤泥包的高低對拋填寬度的影響至關(guān)重要，同時(shí)它本身也受風(fēng)浪、潮流等因素制約，是個(gè)不確定的條件，現(xiàn)場施工時(shí)應(yīng)隨時(shí)測量它的變化，并根據(jù)其變化對拋填寬度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。綜合考慮設(shè)計(jì)斷面大小、形狀、淤泥厚度、淤泥性質(zhì)以及原泥面標(biāo)高等因素，設(shè)計(jì)拋填參數(shù)。

3.3 爆破參數(shù)

本工程采用陸上改裝的長臂挖掘機(jī)裝藥，藥包直徑為20cm～25cm。爆填參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)《爆炸法處理水下地基和基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》中藥量計(jì)算公式，單藥重按下式計(jì)算。

藥量計(jì)算應(yīng)滿足下列要求：

(1)線藥量計(jì)算

qL=qOLHHmw

式中：qL——線布藥量(kg/m)，即單位布藥長度上分布的藥量；

qO——炸藥單耗(kg/m3)，即爆除單位體積淤泥所需的藥量；

LH——爆破排淤填石一次推進(jìn)的水平距離(m)，本工程為7m；

Hmw——計(jì)入覆蓋水深的折算淤泥厚度(m)；

Hm——置換淤泥厚度(m)，本工程為4m～18m；

γw——水重度(kN/m3)；

γm——淤泥重度(kN/m3)；

Hw——覆蓋水深(m)，即泥面以上的水深。

(2)一次爆破排淤填石藥量計(jì)算：

Q=qLLL

式中：Q——一次爆破排淤填石藥量(kg)；

qL——線布藥量(kg/m)；

LL——爆破排淤填石的一次布藥線長度(m)。

(3)單孔藥量公式：

Q1=Q/m

m=LL/(a+1)

式中：Q1——單孔藥量(kg)；

Q——一次爆破排淤填石藥量(kg)；

m——一次布藥孔數(shù)；

LL——爆破排淤填石的一次布藥線長度(m)，本工程堤身落底寬48m。

影響爆炸擠淤單位體積淤泥的耗藥量系數(shù)q0的因素很多，包括淤泥的物理力學(xué)指標(biāo)、淤泥深度、石料塊度情況、覆蓋水深、炸藥種類等等。q0的確定需要綜合考慮各種影響爆破效果的可能因素，爆炸參數(shù)的設(shè)計(jì)與選擇，要結(jié)合工程本身實(shí)際地質(zhì)條件、施工條件和工程要求以及成功的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

本工程淤泥含水量39.5%～58.8%，C，Φ值不高，主要考慮到下臥層為淤泥質(zhì)粘土的軟弱介質(zhì)層，炸藥單耗值取0.10kg/m3。根據(jù)試驗(yàn)段質(zhì)量檢驗(yàn)情況做調(diào)整。

(1)堤頭爆破參數(shù)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Ql=q0·Ls·Hm，本工程淤泥深度在5m～15m之間，一次起爆藥量也應(yīng)根據(jù)淤泥深度進(jìn)行調(diào)整，通過爆破試驗(yàn)，堤頭裝藥的一般設(shè)計(jì)參數(shù)見表3所示。

表3 藥量及布藥參數(shù)

(2)側(cè)爆填爆炸參數(shù)

根據(jù)淤泥厚度的變化，可分三種情況選擇側(cè)爆填的爆炸參數(shù)，淤泥厚度分為：Hm<5.0m。5.0m10.0m等三種情況，推進(jìn)進(jìn)尺為6m，一次推進(jìn)長度按50m計(jì)算。參數(shù)選用值見表4。

表4 側(cè)爆填爆炸參數(shù)與單炮藥量

4 質(zhì)量控制與檢測手段

本工程中采用以下幾種常規(guī)手段對爆炸擠淤進(jìn)行質(zhì)量控制和檢測：①體積平衡檢驗(yàn)；②沉降位移觀測法；③探地雷達(dá)法；④鉆孔探摸法；⑤沉降位移觀測。其中，①、②屬于施工過程中的質(zhì)量控制，③、④、⑤屬于工后檢測。爆破擠淤施工質(zhì)量控制及檢測程序如圖3。

5 爆破擠淤的效果評價(jià)

施工結(jié)束后在圍堤10個(gè)段面30個(gè)孔位進(jìn)行了鉆孔檢測。檢測鉆孔要求揭示拋石體厚度、混合層厚度和下部持力層的特性，所有鉆孔結(jié)果顯示，拋石體均落到設(shè)計(jì)要求的持力層上。拋石分布較為均勻、連續(xù)，顆粒級配較為合理，處于稍密狀態(tài)。各鉆孔拋石落底，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

圖3 爆破擠淤施工質(zhì)量控制及檢測程序

混合層的厚度在0.6m～1.0m，泥石混合層厚度均小于設(shè)計(jì)厚度1.5m，說明爆破達(dá)到理想效果。

用探地雷達(dá)法進(jìn)行物探檢測，也證明拋石體厚度和混合層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圍堤橫斷面探測結(jié)果顯示，拋石底邊寬度及圍堤腰寬達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語

總體來說，通過爆破擠淤法進(jìn)行堤下軟弱層處理，保證堤頭及堤腳堤心石落到設(shè)計(jì)要求的持力層上，減小堤身的沉降量，有利于堤身的穩(wěn)定及上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。另外，將拋填護(hù)底塊石、坡腳平臺通過側(cè)爆和爆夯處理，保證坡腳基礎(chǔ)的穩(wěn)定，避免堤身滑動(dòng)，有利于保證護(hù)面塊體安裝的質(zhì)量。

通過工后在圍堤上設(shè)置的40個(gè)沉降點(diǎn)觀測結(jié)果分析，工后堤身沉降范圍在10mm～20mm之間，后續(xù)觀測沉降量逐漸變小，且趨于平穩(wěn)。利用爆破擠淤法處理后，圍堤完全符合設(shè)計(jì)要求，圍堤的穩(wěn)定性、安全性較好。

鄧 敏(1974.12-)，工程師，本科學(xué)歷，研究方向?yàn)榻ㄖこ獭?/p>

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2095-1809(2015)02-0021-03