论爆破挤淤技术在港口工程施工中的应用

摘要：本文重点阐述了爆破挤淤的具体施工方案以及施工质量控制，爆破挤淤法处理防波堤基础具有施工速度快，堤身稳定性高，工后残余沉降小，造价低，效果好等优点。

关键词：爆破挤淤；施工方案；质量控制

一、工程概况

本工程位于霞浦县三沙镇，其中防波堤工程位于田澳港区，分为A1、A2、C、D、E堤， A1、A2淤泥厚度超过3 m的部份软基地段采用爆破挤淤方法进行软基处理。A1堤长145 m，其中需爆破挤淤的地段长约125 m；A2堤长157 m，其中需爆破挤淤的地段长约109.5 m。A1堤根部与南尖山相连，A2堤根部与鼠尾岛相连，两堤均无陆运通道，只能通过水运进场施工。

二、施工方案

（一）爆理软基技术简介

爆破挤淤地基加固原理：爆破挤淤填石的方法是在抛石体外缘一定距离的淤泥质软基中布设炸药包群、起爆瞬间产生的巨大压力在淤泥中形成空腔，将淤泥破坏挤出去，抛石体借助自身重力，在受到震动后滑入空腔形成新的石舌，同时爆轰波应力对空腔周边的土体结构的破坏作用也改变了原土体的物理力学指标，使抛石体利用自身重力还能进一步下沉，达到置换淤泥的目的。通过多次堤头推进爆破，第一次爆破位置的堤心石在这多次的爆破叠加效应中不断下沉，最后达到设计要求的堤心石基础底标高，完成石头置换淤泥处理软土地基的效果。

随爆炸参数、淤泥厚度及淤泥性质而异，这种“抛填-定向滑移下沉”过程将出现多次，直到抛石体接近下部硬土层为止。重复进行上述“抛填-定向滑移下沉”循环施工作业直至达到全堤设计要求。因爆破挤淤填石法在形成堤身断面的过程中，经过数十次上百次爆破震动，堤身的密实度较一般抛石堤密实得多。

要点是：

a. 根椐理论分析结合工程实际，确定堤身抛填高度。通过抛填高度的控制，最大限度地达到挤淤效果，爆后堤顶不能超高；

b. 根据抛填高度和堤身设计断面，计算堤身抛填宽度。通过抛填宽度控制，使堤身宽度尤其是堤身两侧落底宽度得到保证，同时兼顾考虑减少理坡工作量；

c. 由抛填高度和宽度估测堤身自重加载挤淤深度，判断堤身要达到设计深度还需要挤除的淤泥厚度值；

d. 根据经验和爆炸作用机理确定爆破参数。

总之，通过控制加载挤淤（抛填和爆破）形成泥石置换；同时，经过抛填断面尺寸、爆破参数控制，使堤身形成最接近设计的断面（落底深度和宽度），达到保证工程质量和控制造价的目的。

（二）施工总体安排

根据现场条件、抛填工艺和地质资料，在爆理软基时，随淤泥深度的变化，适当调整爆破设计参数，以达到最佳的爆理效果。

施工中严格控制抛填石料质量，石料的规格以5～300kg为宜。严格控制抛填宽度及高程。每次爆前堤顶抛填高度要求为+5.6m（含端部超抛2m厚），端部循环推进爆填形成挤淤抛石体，累计循环推进30～50 m时进行侧向爆破加强处理，每次爆后及时进行多次的补抛加载，保证爆后的持续挤淤过程，持续挤淤过程结束、沉降稳定后再进行内、外坡理坡等后续工序的施工。

（三）施工方法

针对本工程特点，在爆理软基施工时，抛填采用“堤身先宽后窄”的方法施工。抛填时尽量控制抛填宽度一次到位，爆后堤身缩窄控制石方量，尽量减少理坡工作量。大块石尽量抛在堤身外侧，以利防冲抗浪，同时为护底块石施工储备石料。

（四）爆填施工工艺

1.施工主要工序流程为：

2.爆填施工工艺

⑴ 测量放线：依据设计图纸轴线放线，并设立两侧抛填、布药范围标志。

⑵ 严格按照设计抛填参数进行堤身抛填。抛填时，尽量将大块石抛在堤身的两侧，使堤身在施工期有较强的抗风浪能力。

⑶ 堤头抛填进尺按6m计，符合抛填宽度、高程、进尺要求后根据设计爆破参数进行堤头布药，实施堤头爆炸，每次爆后及时进行多次的补抛加载。

⑷ 进入下一施工循环进尺，继续严格按抛填参数进行抛填，抛填进尺达到6m后再次进行堤头爆炸，如此按“抛填―爆炸”循环推进，直至达到设计堤长。

⑸ 每次爆破前后，均对堤身断面进行测量，估测堤身断面轮廓线及泥石交界位置。

⑹ 根据测量结果，对堤身不足断面进行补抛、补炸，以达到设计堤身断面。

（五）根据不同工程的具体情况，爆填施工时要有合适的布药工艺

根据本工程施工现场条件及抛石工艺，本工程采用布药船定位、下放药包到爆破位置泥面，利用导爆管起爆网络起爆方式。

（六）抛填及爆炸参数设计

1.爆破挤淤填石一次推进的水平距离（单循环进尺）LH：

LH=4m～7m （1）

本工程LH取6m。

2.炸药单耗qo受填石厚度、挤淤厚度、淤泥物理力学特性等多指标影响，qo的取值变化范围：

q0=0.3～0.4 kg/m3 （2）

是否有利于形成爆破定向滑移置换是选定经验系数的判别标准，例如淤泥含水量大，力学指标低，淤泥层均匀，层厚大等情况，经验系数取偏小值。淤泥不均匀，力学强度由上至下渐增，爆炸覆盖水浅等情况，经验系数取偏大值。

选定的经验系数及其单炮药量，应经过试验修正。试验要求为：

a 试验段长度不小于50米，试验段应选择在勘探资料可靠并有代表性的地段。

b 按抛填、爆破参数进行施工。

c 严格统计抛填方量，测量爆破前后纵断面，进行体积平衡估算，预测堤身落底情况；

d按设计要求，用钻孔或物探法进行检测。

e 分析修正。

抛填参数和爆破参数是影响爆理软基施工质量的两个重要因素，施工中必须严格执行设计说明书中所规定的抛填参数和爆破参数，并协调好抛填与爆理的作业关系。

堤头一次爆炸药量Q（kg）应满足如下关系：

Q= qo. LH. Hmw.LL （3）

Hmw指计入覆盖水深的折算淤泥厚度（m）；

LL指一次布药线长度（m）。

爆理软基的抛填参数和爆破参数设计如下：

3.堤头爆填

（1）抛填参数设计

堤头顶部爆前抛填标高（含端部局部加高）（m） 5.6

堤头顶部爆前抛填宽度（m） 46～58.8

堤顶爆后补抛标高（m） 4.0

堤顶爆后补抛宽度（m） 30

每炮抛填进尺（m） 6

（2）爆炸参数设计

药包间距 （m）2.5

单药包重量 （kg）12～34

药包布设平面位置 距堤头前泥石交界1～2米的堤头包络线上

一次爆炸药包个数 （个） 21～26

一次爆炸用炸药量 （kg） 252～850

4.侧向爆填

（1）抛填参数设计

堤顶爆前补抛标高（m） 4

堤顶爆前补抛宽度（m） 30

堤顶爆后补抛标高（m） ≥3.6且不超过设计断面

堤顶爆后补抛宽度（m） ≥4且不超过设计断面

单次处理长度（m） 30～50

（2）爆炸参数设计

药包间距 （m）3

单药包重量 （kg） 20

药包布设平面位置 距堤头前泥石交界1～2米的堤头包络线上

一次爆炸药包个数 （个） 22～36

一次爆炸用炸药量 （kg） 440～720

三、施工质量控制

（一）工程质量控制标准

1.抛填质量控制标准

抛石体为自然级配的混合料，在其规格与质量满足设计施工文件要求的前提下，其块度以偏大为宜。

2.爆破质量控制标准

① 药包制作及布放允许偏差应符合下表规定。

② 每炮准爆率不应低于90%，如不能满足，应重新补爆一次或减少下一炮的进尺量。

③ 相邻两炮抛填进尺与设计进尺之差不应大于0.5m。如果单炮堤头爆炸进尺超出设计规定的长度范围，下一炮应及时缩短进尺，保证连续三炮的堤头爆炸平均进尺小于设计进尺。

（二）工程质量保证措施

（1）在施工前建立健全质量保证体系，成立以项目经理为负责人的质量保证领导小组，参加人员有项目总工程师、爆破工程师及各工段长，使质量保证措施始终能够落实到每一道工序和每一个施工人员。

（2）施工前，组织有关人员熟悉和研究图纸，充分领会设计意图。根据设计意图和现场实际情况，结合相关工艺，充分讨论，精心完善施工组织设计。

（3）在施工前要组织有关人员进行技术交底，使施工技术人员充分了解、熟悉工程地质环境情况、施工工艺及流程、操作规程，确保施工能按设计意图顺利进行。

（4）施工过程中，各工序均要严格按照施工工艺和操作规程进行实际操作，做到标准化、规范化作业。同时，对于专业性强的工种加强技术培训，努力提高全员技术素质。

（5）认真作好每一个施工环节的质量控制工作，并做好完整的记录。堤头抛填要有专人负责计量与指挥协调，药包制作与布设要有专业工程师实施现场监督和指导，爆破前后要对堤身断面进行认真测量。

（6）每次爆破施工后，要组织技术人员根据抛填统计资料、爆破参数和爆前爆后断面测量结果，对爆填效果做出分析评估。

（7）技术人员应及时整理、分析施工资料与数据，并根据施工过程中的工程质量检测结果或可能出现的土层变化情况，对施工参数做出必要的调整。

（8）加强与项目业主、监理和设计单位的联系，在施工技术方面得到广泛的支持与合作，及时解决施工中可能遇到的技术难题。

（9）加强与抛填施工单位的沟通和协作，保证抛填施工满足爆理施工技术和质量的要求。

（三）工程质量检测方法

可以选择以下一种或几种方法，对施工过程和施工结果进行质量检测。

（1）钻孔探摸法：直接探明抛石体置换淤泥的落底状况。钻孔应通过抛石体并深入下卧持力层不少于2m，以判明各土层的物理力学性质。

（2）物探法：采用面波探测抛石体不同位置的具体厚度，判定抛石体是否满足设计断面要求。

（3）体积平衡法：在具备抛填计量条件下，于施工期分段应用，根据实际抛填方量和设计断面方量推算堤身断面形状。

四、结束语

经过以上描述从而决定爆破挤淤法处理防波堤基础具有施工速度快，堤身稳定性高，工后残余沉降小，造价低，效果好。