潮間帶軟土爆破擠淤技術(shù)應(yīng)用研究

溫從林

摘要 文章以寧德霞浦東沖至火車站工程為例，經(jīng)過(guò)全面了解分析項(xiàng)目地質(zhì)情況和力學(xué)計(jì)算設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行爆破，應(yīng)用體積平衡法判斷潮間帶軟土爆破擠淤拋填塊石落底情況，最后應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)物探法進(jìn)一步驗(yàn)證塊石落底情況，確保路堤施工質(zhì)量。試驗(yàn)證明該方法切實(shí)可行，能為將來(lái)相同條件的潮間帶軟土爆破擠淤處理提供參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞 潮間帶軟土；地質(zhì)雷達(dá)；爆破擠淤；體積平衡

中圖分類號(hào) U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）05-0084-03

0 引言

爆破擠淤就是在軟基的外側(cè)埋置炸藥，利用爆炸瞬間產(chǎn)生的巨大壓力在淤泥中形成空腔，將淤泥擠出，同時(shí)拋石在受到震動(dòng)后滑入空腔形成石舌，完成淤泥置換[1]。通過(guò)多次堤頭爆破推進(jìn)，拋石在多次的爆破中不斷下沉，完成連續(xù)擠淤過(guò)程，最后達(dá)到設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)底標(biāo)高，實(shí)現(xiàn)軟基處理的目的[2]。但由于受地質(zhì)情況、環(huán)境條件及施工技術(shù)等情況影響，造成塊石未能全部落到設(shè)計(jì)標(biāo)高，影響路堤質(zhì)量，易在爆破擠淤過(guò)程中發(fā)生一系列問(wèn)題造成人力和物力損失，所以在建設(shè)過(guò)程中要特別慎重，需從設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)測(cè)等全過(guò)程中嚴(yán)格把控[3]。

1 項(xiàng)目概況及施工注意事項(xiàng)

該項(xiàng)目從霞浦縣北壁鄉(xiāng)東沖碼頭至霞浦縣下滸鎮(zhèn)，起于外滸滾裝碼頭場(chǎng)區(qū)，終于下滸連接線，按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度60 km/h，路線全長(zhǎng)約23.99 km，其中，K17+335～K18+300段共965 m屬潮間帶軟土地基，軟土總量約為700 000 m3。經(jīng)勘察設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)，標(biāo)尾K18+300～K21+164段缺方，爆破擠淤只能從K17+335處往標(biāo)尾方向單向推進(jìn)。根據(jù)潮間帶軟土實(shí)際情況及環(huán)境地質(zhì)變化，在軟基處理時(shí)需及時(shí)調(diào)整施工工藝，以達(dá)到最佳的爆破效果[4]。施工中嚴(yán)格控制拋石質(zhì)量、深度及寬度，遵循先寬后窄的原則，同時(shí)為防止潮水沖擊，大塊石盡量埋置堤身外側(cè)[5]。

爆破擠淤主要施工步驟有施工準(zhǔn)備、測(cè)量放線、爆前堤身拋填、藥包布設(shè)、端部及兩側(cè)爆填、循環(huán)進(jìn)尺拋填、循環(huán)進(jìn)尺及兩側(cè)爆破、對(duì)布藥不佳的部位進(jìn)行局部側(cè)向補(bǔ)炮、檢測(cè)驗(yàn)收等。施工中要注意一些事項(xiàng)：一是必須征得當(dāng)?shù)毓膊块T同意，辦理必要的手續(xù)，熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)情況，掌握人、材、機(jī)的具體情況，確定爆破警戒距離，設(shè)定崗哨，保證施工安全。二是要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合規(guī)范進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖，依據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放樣鉆孔布設(shè)炸藥，具體如圖1所示。三是應(yīng)進(jìn)一步核實(shí)拋石擠淤路段地質(zhì)情況，查清各拋填段軟土層、持力層分布位置，確定拋石擠淤應(yīng)達(dá)到的置換深度。然后放樣拋填標(biāo)志，拋填應(yīng)從淤泥較淺處向較深處推進(jìn)[6]。四是拋填需在路堤底部處理范圍內(nèi)拋石形成一定高度的路堤，拋填盡量一次到位。五是一般在其前端用裝藥器將藥包放入淤泥下一定深度，在潮水最高時(shí)起爆[7]。

在爆破擠淤施工過(guò)程中，路基拋石的落底深度和寬度是質(zhì)量控制的關(guān)鍵，同時(shí)每個(gè)項(xiàng)目的地質(zhì)情況、炸藥的情況及設(shè)計(jì)的斷面等都會(huì)影響著質(zhì)量控制，故需先做試驗(yàn)段，通過(guò)試驗(yàn)段數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)該項(xiàng)目的施工。塊石的質(zhì)量和強(qiáng)度要滿足規(guī)范要求，塊石所含雜質(zhì)要在規(guī)范允許范圍內(nèi)，在購(gòu)買材料之前一定要進(jìn)行實(shí)地調(diào)查并進(jìn)行檢驗(yàn)，材料進(jìn)場(chǎng)前還需試驗(yàn)并經(jīng)監(jiān)理工程師同意批準(zhǔn)，在材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)施工單位應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行管理，保證施工質(zhì)量。施工過(guò)程中要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，當(dāng)數(shù)據(jù)有偏差時(shí)應(yīng)分析原因并及時(shí)調(diào)整施工。在施工之前按照規(guī)范布設(shè)測(cè)量點(diǎn)，在堤頭與堤側(cè)爆破前后及時(shí)進(jìn)行高程和橫斷面量測(cè)，側(cè)爆后及時(shí)按施工方案要求的里程進(jìn)行堤側(cè)外的一定范圍的探測(cè)，用以了解堤身情況[8]。在施工過(guò)程中要保證拋石層底面到持力層頂面之間的泥石混合層平均厚度滿足規(guī)范要求，路堤的每月累計(jì)沉降量最大不能超過(guò)6 mm，否則為不合格。

質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)根據(jù)施工采購(gòu)塊石的數(shù)量，及時(shí)統(tǒng)計(jì)相應(yīng)施工段拋填塊石體積，用體積平衡法計(jì)算爆破段拋填體積與設(shè)計(jì)體積比值，進(jìn)而判斷拋石情況。同時(shí)結(jié)合實(shí)際施工情況合理設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，埋入沉降板和測(cè)斜管，按照規(guī)范適時(shí)進(jìn)行路基沉降及位移觀測(cè)，計(jì)算分析沉降變化及沉降速率是否滿足要求。最后根據(jù)電磁波在各介質(zhì)中的傳播速度不一樣及軟土、風(fēng)化巖、海水和拋石等介電常數(shù)不同的原理應(yīng)用探地雷達(dá)檢驗(yàn)拋石是否穿透淤泥層進(jìn)入持力層，探測(cè)拋填塊石的深度和拋石淤泥混合層厚度等情況，是否滿足設(shè)計(jì)要求[9]。

2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

潮間帶軟土爆破擠淤在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)力學(xué)計(jì)算、地質(zhì)情況、炸藥參數(shù)及堤身設(shè)計(jì)等進(jìn)行分析[10]。既要確保堤上拋填車輛和布藥機(jī)具的運(yùn)行方便和安全，又要求爆后堤頂不能超高，最大程度實(shí)現(xiàn)擠淤效果，并盡量減少埋坡工作量[4]。根據(jù)拋填高度和寬度計(jì)算堤身自重加載擠淤深度，確定堤身要達(dá)到設(shè)計(jì)深度及擠除的淤泥厚度值，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和爆炸作用機(jī)理確定爆破參數(shù)[11]。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘探分析計(jì)算，研究決定選取K17+394～K17

+404、K17+645～K17+675、K17+804～K17+834和K17+

906～K17+941等四段作為典型爆破施工試驗(yàn)段，并根據(jù)試驗(yàn)的情況，指導(dǎo)項(xiàng)目施工，試驗(yàn)段軟土拋填爆破參數(shù)計(jì)算如下，詳細(xì)爆破參數(shù)如表1所示。

一次爆炸藥量[8]Q（kg）應(yīng)滿足如下關(guān)系：

Q=qoLHHmwLL （1）

Hmw=Hm+（γw/γm）Hw （2）

式中，qo——單次爆炸炸藥數(shù)量，因該參數(shù)受填石厚度、擠淤厚度、藥包埋深、淤泥物理力學(xué)特性等多指標(biāo)影響，根據(jù)類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，qo的取值變化范圍：qo=0.1～0.4 kg/m3，不同地區(qū)的淤泥指標(biāo)不同，炸藥單耗量差異較大，該試驗(yàn)段取0.25 kg/m3；LH——單循環(huán)進(jìn)尺（m），該項(xiàng)目LH取5～7 m；Hmw——計(jì)入覆蓋水深的折算淤泥厚度（m）；Hm——置換淤泥層厚度，包含淤泥包隆起高度（m），該試驗(yàn)段為13～14 m；Hw——覆蓋水深，即泥面以上的水深（m），該試驗(yàn)段為2～3 m；γw——水重度（kN/m3），該項(xiàng)目為9.8 kN/m3；γm——淤泥重度（kN/m3），該工程為17.6 kN/m3；LL——一次布藥線長(zhǎng)度（m），該項(xiàng)目LL取2～3 m。

3 檢測(cè)結(jié)果

在具備拋填計(jì)量條件下，在項(xiàng)目中分段應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際拋填方量和設(shè)計(jì)斷面方量推算堤身斷面形狀。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析實(shí)際拋填塊石數(shù)量及設(shè)計(jì)方量，它們的比值（體積平衡系數(shù)等于實(shí)際拋填數(shù)量扣除埋坡數(shù)量后與設(shè)計(jì)數(shù)量的比值）都大于0.9，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)體積平衡系數(shù)大于等于0.9時(shí)，說(shuō)明斷面拋填落底可靠情況良好，具體情況如表2所示。

探地雷達(dá)測(cè)試是一種非破壞性的測(cè)試技術(shù)，它具有抗干擾能力強(qiáng)、工作條件寬松、工作方法快速簡(jiǎn)捷、較高的探測(cè)精度和分辨率等優(yōu)點(diǎn)，探地雷達(dá)是用高頻電磁波以寬頻短脈沖形式，通過(guò)天線中的發(fā)射裝置，經(jīng)由海水面送入海水下面的拋石層。遇到不同界面時(shí)（即海水與拋石層的交界處、拋石層與巖土層交界處），部分電磁波發(fā)生強(qiáng)反射現(xiàn)象返回，為天線中的另一接受裝置所接收。雷達(dá)掃描記錄以連續(xù)掃描圖形和波形記錄顯示，遇異?？芍庇^反映出異常體的深度、形態(tài)和范圍。雷達(dá)圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄，波形的正負(fù)峰分別以黑白表示，或以灰階或彩色表示，這樣同相軸或等灰度等色線即可形象地象征各反射界面。當(dāng)發(fā)射天線沿著探測(cè)物表面移動(dòng)時(shí)就能得到其內(nèi)部介質(zhì)剖面圖像。為進(jìn)一步檢驗(yàn)試驗(yàn)段的爆炸擠淤處理效果，對(duì)試驗(yàn)段縱斷面中軸線進(jìn)行物探檢驗(yàn)，探測(cè)填石落底深度，其中K17+394～K17+404、K17+804～K17+834和K17+906～K17

+941等3段電磁波在拋石體的反射特征清晰，反射較好，同相軸基本呈水平狀態(tài)，且連續(xù)性較好，結(jié)合體積測(cè)算及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，判斷該段地層主要為風(fēng)化的原狀花崗巖地層，說(shuō)明拋石落底情況良好，符合規(guī)范要求。同時(shí)經(jīng)探測(cè)K17+645～K17+675段雷達(dá)波（如圖2所示）反射較好，同相軸基本呈水平狀態(tài)，且連續(xù)性較好，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，判斷該段地層主要為風(fēng)化的原狀花崗巖地層，深度0～25m段，電磁波在拋石體的反射特征清晰，電磁波線呈鋸齒狀，波幅較大，頻率較低，說(shuō)明該路堤經(jīng)爆炸擠淤處理后，局部存在泥石混合層和純淤泥層，泥石混合層和純淤泥層在上覆填土的作用下，隨著固結(jié)時(shí)間的增長(zhǎng)，固結(jié)程度繼續(xù)增大，厚度逐漸減小，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

通過(guò)寧德霞浦東沖至火車站工程試驗(yàn)表明經(jīng)過(guò)力學(xué)分析計(jì)算設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，并根據(jù)爆破參數(shù)進(jìn)行拋石擠淤，應(yīng)用體積平衡法能較好地確定拋石落地，滿足質(zhì)量要求。

探地雷達(dá)應(yīng)用脈沖電磁波來(lái)探測(cè)隱蔽介質(zhì)的分布和目標(biāo)物，當(dāng)發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻寬帶短脈沖電磁波時(shí)，遇到具有不同介電特性的介質(zhì)就會(huì)有部分電磁波能量被返回，接收天線接收反射回波并記錄反射時(shí)間，根據(jù)電磁波在介質(zhì)中的波速和旅行時(shí)間可以計(jì)算界面深度。依據(jù)電磁波場(chǎng)理論，人工發(fā)射高頻寬頻帶電脈沖波利用物質(zhì)介電性、導(dǎo)磁性，根據(jù)接收到波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征，從而推斷隱蔽介質(zhì)的空間展布特征。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑和波形將隨所通過(guò)的介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化，根據(jù)接收到波的旅行時(shí)間、幅度、頻率與波形變化資料，可以推斷介質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及目標(biāo)的深度、形狀等，應(yīng)用在潮間帶軟土爆破擠淤處理中能很好地判斷出拋石落地是否符合要求，為同類潮間帶軟基爆破擠淤處理提供了參考意見(jiàn)。

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