爆破擠淤法在福建福寧灣圍墾防坡堤應用分析

梁金池

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

爆破擠淤法在福建福寧灣圍墾防坡堤應用分析

梁金池

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

爆破擠淤技術在潮汐電站工程和海洋圍墾工程建設中發(fā)揮著非常重要的作用。本文以福建福寧灣圍墾北岸消浪堤為例，對爆破擠淤施工技術的具體應用進行了分析。工程施工后取得了良好的施工效果，具有實用性、高效性和經濟性。

防坡堤；爆破擠淤法；應用

1 工程概況

福寧灣(沙頭)圍墾工程消波堤的軟基，設計采用爆破擠淤方法進行處理，對地層勘測后發(fā)現，地層為透水性差、強度低、含水量大的不良結構。消浪堤要求具備防沖抗浪功能，其主要目的是確保松山水閘在臺汛期的安全運行，因此，消浪堤要承受較大橫向載荷。場地位于松山村南面的海灘，屬淺海灘涂-潮間帶地貌，場地地形起伏平緩；岸坡主要為巖岸，植被不發(fā)育，巖石大部分裸露，地形陡峭，坡度約40°～70°，局部為陡坎狀，節(jié)理較發(fā)育，自然巖坡穩(wěn)定。

2 爆破擠淤法

福寧灣圍墾工程在施工之前進行了詳細的地質勘查和水閘的模型試驗，取得了一定的基礎資料，并對消浪堤的施工方法進行了方案比較，消浪堤的基礎施工方法在排水固結和爆破擠淤之間進行施工工藝比較，最后選定了爆破擠淤法。

2.1 短期效應比較

因為淤泥深度約5～17m，按分層堆載、每層1m、間歇期2個月的施工方法，采用排水固結法需要兩年時間，且還要進行結構護面等。而爆破擠淤只需45天，可加快基礎擠淤并一次達到基礎承載的目的。

2.2 模型試驗比較

為進行消浪堤基礎固結或換填基礎而進行模型試驗，從結構受力方面分析，排水板打設的基礎固結承載著臺風期的橫向風浪沖擊較差，發(fā)揮效能等方面不比爆破擠淤好。

3 爆破擠淤法的作用原理

爆破擠淤法，是將炸藥包布置在拋填堤頭“泥石”交接面前方1～2m、深度0.4～0.6倍淤泥層厚度處，通過爆炸使淤泥被擠向四周，然后壓縮成坑。在爆炸振動、爆炸超壓和沖擊等荷載耦合作用下，上覆拋石體會定向滑入爆坑。在進行爆破擠淤施工時，可以將淤泥的內部看作瞬時不排水的狀態(tài)，在受到了強大的爆炸沖擊力后會對深層淤泥產生干擾，降低結構強度，導致深層淤泥順著軸線方向定向滑移。隨著拋填自重荷載的進一步加大，當爆炸應力波對深層淤泥產生的擾動剪應力高出抗剪強度后，拋石體會順著滑移線定向滑移到軸線方向并產生下沉，進而達到置換泥石的目的。爆破擠淤施工工藝如圖1所示。

圖1 爆破擠淤施工工藝(單位：m)

4 爆破擠淤施工

4.1 爆破器材的選擇與使用

4.1.1 爆破器材的選擇

該工程選用普通袋裝乳化炸藥，炸藥的防水性可以達到工程施工要求；選用具有良好防水性的普通工業(yè)導爆索作為引爆器材；起爆選用2發(fā)并聯(lián)的同批號、同廠出品的8號工業(yè)電雷管并用膠布綁扎在導爆索上，要求將起爆雷管的聚能穴朝向導爆索的傳爆方向。

4.1.2 爆破網絡的連接

施工前，將導爆索加工制成起爆體放入到藥包中，然后將藥包埋入到海泥2/3深度，最后從水面將導爆索引出，并和主導爆索連接到一起，最后利用電雷管進行起爆。在對網絡進行連接時，需要以相同的方向將各個藥包的導爆索搭接到主導爆索上，搭接長度保持在15cm以上[2]。使用防水膠布將搭接處綁扎好，搭接處不允許出現打圈或打結的情況。主導爆索和支導爆索的船舶方向夾角需要低于90°。起爆網絡見圖2。

圖2 起爆網路(單位：m)

4.2 拋填參數的設計

進行爆破擠淤施工時，拋填參數設計的合理性直接決定設計斷面是否可以達到要求。一方面爆破擠淤對爆炸荷載有一定的要求，另一方面要求在進行擠淤施工時要有足夠的石料，并盡量避免超出設計斷面。因此，拋填寬度、拋填高程、拋填進程等參數是控制的重點。根據該工程設計斷面的外形，在進行爆破擠淤施工時，為了保證爆破后寬度一次性到位，在進行拋填時，設計采用“堤身先寬后窄”的方法進行拋填施工。為了提高堤身的防浪沖刷能力，拋填過程中盡量將大塊石拋到堤身外側。拋填參數見表1。

表1 拋填參數

4.3 爆破參數的設計

4.3.1 線藥量設計

裝藥量按下式計算：

Ql=q0LsHm

(1)

式中Ql——線藥量，kg/m；

q0——爆炸擠淤單位體積淤泥的耗藥量，kg/m3；

Ls——一次推填的循環(huán)進尺，Ls=6m；

Hm——置換淤泥層厚度，Hm=10m。

對q0的影響因素比較多，例如淤泥深度、淤泥物理學指標、覆蓋水深、石料塊度、炸藥類型等。在確定q0時需要分析所有可能影響爆破效果的因素，結合類似工程，該工程將取值范圍設計為0.12～0.15。由此得Ql=7.2～9kg/m。

4.3.2 裝藥量設計

每炮的裝藥量Q=QlL=345.6～432kg[L為裝藥長度，L=48m(落底寬度)]，該工程取值Q= 420kg，堤頭爆填與兩側側爆填參數設計見表2和表3。

表2 堤頭爆填參數設計

表3 兩側平臺爆夯參數設計

4.3.3 設計藥包的埋設深度HB

按《爆炸法處理水下地基和基礎技術規(guī)程》中的公式進行計算：

(2)

式中Hmw——計入到覆蓋水深的折算淤泥厚度，m；

Hm——需要置換的淤泥厚度，m；

γm——淤泥重度，取16.3kN/m3；

γw——海水重度，取10.3kN/m3；

Hw——覆蓋水深，m。

根據表4進行藥包泥下埋設深度H2的取值。

表4 藥包在泥面下的埋入深度

按2-2斷面，HB=0.45Hm，1-1斷面，HB=0.5Hm。

5 爆破施工關鍵施工技術

5.1 布藥工藝

在進行爆炸擠淤時要將炸藥布置到設計位置，選用履帶式直插裝藥設備進行裝藥。該設備是利用挖掘機改裝而成的，可以在陸地上進行裝藥，不受風浪的影響。裝藥速度快，完成一次堤頭爆破作業(yè)只需要1～1.5h，適用于厚度為4～20m的淤泥。

5.2 堤頭爆填

使用深孔梯段爆破技術進行堤心石的開采，使用20t自卸車進行堤頭的填筑，然后用推土機進行整平。在進行爆破擠淤施工時嚴格按照確定的堆高高度和拋填寬度(48m)進行堤身的拋填施工。對于體積比較大的石料盡可能在外海側進行拋填。爆填進尺達到6m時，即可進行拋填作業(yè)。將藥包埋入到推填堤芯前方2m內的淤泥下。利用爆炸產生的動能排開淤泥，然后立即將石料填入到爆坑中，并落到持力層上。爆填堤頭后立即進行補拋，然后繼續(xù)向前推進，完成一個爆填循環(huán)后進入下一個循環(huán)。

5.3 堤身側向爆填

該工程采用 “控制加載爆炸擠淤置換法”進行堤身側向爆填施工。因為存在淤泥包，為了保證平臺的落底密實度和落底深度，需對堤身進行整形和加寬，這就需要進行側爆。在施工過程中，需要按照設計深度埋設炸藥。側爆一次性處理的深度一般需根據工程實際情況確定。一般來說，可以在堤頭爆填50m時進行堤芯側爆填，堤芯側爆填的循環(huán)進尺控制在30m。

每次爆破作業(yè)前后都需要測量堤身斷面，并挖出堤身內側和外側的淤泥，使用基礎塊石進行補拋。對于水下平臺不足部分使用大塊石進行補拋，最后進行護面和拋填護底石的施工，采用爆沉累積算法和自沉算法以及體積平衡法進行分析，發(fā)現誤差，立即對爆破參數和拋填參數進行調整。

6 爆破質量檢測

按規(guī)范要求采用鉆孔檢測法和體積平衡法進行了檢測。其中采用鉆孔檢測法檢測，每個斷面布設1～2個鉆孔。體積平衡法指的是通過統(tǒng)計設計斷面方量和上堤方量來分析爆破質量。

鉆孔檢測表明：該工程拋石層落底寬度和落底標高達到了設計要求，拋石持力層和拋石層底截面銜接良好，堤心位置沒有出現明顯夾泥層，堤身達到了設計要求。

體積平衡分析表明：各段拋填量都達到了設計方量的95%，達到了堤身落底置換淤泥的基本要求。證明爆破擠淤參數合理，施工效果良好。

7 結 語

綜上所述，在消浪堤基礎施工過程中，使用爆破擠淤法進行施工可一次性置換到位，短期效應好，具有良好的防護作用。且造價與同類方法差距不大。在實際施工過程中，對沖擊波、爆破振動、飛石等采取了相應的控制措施，未對周圍環(huán)境產生影響。

[1] 李彰明.軟土地基加固理論、設計與施工[M].北京：中國電力出版社，2006：32.

[2] 王靈敏，曾金年.浙江省灘涂圍墾與區(qū)域經濟的可持續(xù)發(fā)展[J].海洋學研究，2006，24(7)：13-19.

[3] 徐學勇，汪稔，孟慶山，等.深厚淤泥爆破擠淤震動效應測試與控制技術[J].巖土力學，2008，29(12)：3256-3260.

Analysis on Applying Blasting and Silting Method in Fujian Funingwan Reclamation Breakwater

LIANG Jinchi

(FujianWaterConservancyandHydropowerEngineeringBureauCo.,Ltd.,Quanzhou362000,China)

The blasting and silting technology plays an important role in the construction of tidal power plant engineering and ocean reclamation engineering. In the paper, the break water on the north bank of Fujian Funingwan reclamation is adopted as an example. Concrete application of blasting and silting construction methods is analyzed. Excellent construction effects are achieved during engineering construction. It is practical, efficient and economical

breakwater; blasting and silting method; application

圖2 并網電廠租用電信運營商通道接入電力系統(tǒng)示意圖

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.07.010

TV866

A

1673-8241(2017)07- 0031- 04

科學研究及工程設計