爆破挤淤在中远大连造船项目防波堤工程中的应用

【摘要】本文结合中远大连造船项目防波堤工程采用爆破挤淤的施工方法，介绍了爆破挤淤施工的参数设计、施工工艺、质量控制、安全管理及经验总结。

【关键词】爆破挤淤；造船项目；防洪堤工程

【中图分类号】TV87【文献标识码】A

【文章编号】1007―4309（2010）10―0089―2

一、工程概况和自然条件

中远大连造船项目防波堤工程内容包含防波堤1 880m，接岸护岸250m。防波堤及护岸均采用抛石斜坡堤结构，根据护岸、防波堤的功能及地基情况、堤身的结构分以下几种类型：

K0-250.00―K0-150.00为护岸段，由于离岸较近，淤泥层厚度很小，基础不处理，采用抛石挤淤；K0-150.00―K0+0.00段也为护岸段，基础处理采用爆破挤淤的方式，处理土层为淤泥及淤泥质粉质粘土；K0+0.00―K0+420.00为防波堤内侧兼码头段，基础处理方式有两种，其中K0+0.00―K0+150.00采用挖泥方案，基础开挖要求达到卵石层，K0+150.00―K0+420.00采用爆破挤淤方式； K0+420.00―K1+250.00段为防波堤内侧远期预留码头段，基础处理采用爆破挤淤的方式；K1+250.00―K1+830.00为纯防波堤段，基础处理采用爆破挤淤方式； K1+830.00―K1+880.00为堤头段，地基处理采用爆破挤淤方案。

本工程中爆破挤淤筑堤主要工程量为：防波堤堤心爆填石方4 486 763m3，护岸堤爆破挤淤石方183 196m3，合计4 669 959m3。

本区濒临海域潮汐属于不正规半日潮，每日潮位两涨两落，以风浪为主，涌浪为次。

二、爆破挤淤的机理

爆破挤淤是“爆破法处理水下淤泥质软基”的简称。爆破挤淤处理加固地基的基本原理是在堤头一定位置的淤泥内埋置药包，药包爆炸将淤泥向四周挤出并向上抛掷形成爆坑，堤头抛石体在爆炸空腔负压和重力作用下定向滑移落入爆坑并形成石舌，瞬时实现泥石置换。同时，药包爆炸产生的冲击波和振动还使爆源附近一定范围内的淤泥受到强烈扰动，物理力学性能参数急剧下降，承载能力迅速减弱至几乎完全失去，抛石体在自重作用下进一步滑移或下沉；后续堤头药包爆破的多次振动作用将加速堤身下沉落底；爆破振动效应使抛填块石相对移动，堤身石料密实度增加，使堤身后期沉降减小。

三、爆破参数计算及起爆网路设计

根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》规定，挤淤一次爆破药量按下式计算：

Ql＝q0•LH•Hmw•LL

Hmw＝Hm +（γw/γm）Hw

其中：

Ql－一次爆破排淤填石药量，单位：kg，

q0－爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量，单位：kg/m3，

LH－一次推填的水平距离，单位：m，

Hmw－计入覆盖水深的折算淤泥厚度，单位：m，

LL－布药线长度，单位m

Hm－置换淤泥层厚度，包含淤泥包隆起高度，单位：m，

Hw－覆盖水深，即泥面以上的水深，单位：m，

γw－水重度，单位：kN/m3，

γm－淤泥重度，单位：kN/m3。

影响爆炸挤淤单位体积淤泥耗药量系数q0的因素很多，如淤泥的物理力学指标、石料块度、炸药种类、淤泥深度、覆盖水深、等等。规程中给出的q0值在0.6至1.0之间，根据近年来的爆破挤淤工程实践，此单耗值偏大。不同地区不同淤泥指标的挤淤爆破炸药单耗量差异较大，大连地区单耗药量通常不会超过0.2kg/m3。另外，在计算总装药量时通常需要计入淤泥包隆起的高度，但不计入覆盖水深的折算厚度。

计算药包埋深时不仅要计入淤泥包的隆起高度，也应计入覆盖水深的折算淤泥厚度。覆盖水有利于炸药能量的充分利用，覆盖水越深，计算得出的折算后埋深越深，药包埋入淤泥内的深度越浅。当覆盖水足够深时（水深大于泥深的1.6倍），药包可以放置在淤泥表面。

起爆网路可以采用导爆索网路，导爆管网路或两者的混合网路。在埋入药包之前，首先用导爆索加工成起爆体放入药包中，然后选用导爆索或导爆管引出水面，构成了导爆索网路或导爆管网路。如果用导爆管引出，之后与主导爆索相连，则构成了混合网路。爆破时通常采用电雷管起爆，或者采用分段延时雷管起爆。起爆网路如下图所示：

四、施工工序

爆破挤淤施工工艺有三种，即堤头爆填，内外侧侧向爆填和坡脚爆夯。通过上述工艺使堤身抛石体落底至设计高程，同时按设计尺寸形成稳定的堤身断面。

堤头爆填开始前先设立堤轴线和两侧抛填边沿线标记，为了解堤轴线附近水深地形变化，施工前做必要的水深地形复测。然后按两侧边沿线标记和进尺进行抛填。进尺、宽度及高程满足要求后进行装药作业。装药作业结束后，机械设备、人员撤场。放警戒线，鸣警报，连接雷管，准备起爆。爆后经现场安全人员检查无误后，堤头爆填一次循环完成。

堤头爆填完成后，石料基本落到持力层上，但仍需对堤身两侧进行侧爆填，以便加宽堤身和整形，使之达到设计要求。两侧爆填施工方法与堤头爆填相同，可在堤头爆填50m后进行，侧爆循环进尺一般为50m。

要想使内外侧坡脚稳定，坡脚爆夯是必不可少的步骤，通过对坡脚进行爆夯处理，可以起到密实加固的作用。爆夯时根据坡脚平台宽度确定采用单排药包或双排药包，药包直接放置在基础平台石料表面，内外侧可分别进行。爆夯在侧爆完成后进行，爆夯后通过理坡使堤身达到设计断面。

五、质量控制

根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》（JTJ/T258-98）中对爆炸挤淤施工的相关规定：

本工程质量控制在技术方面包括下面几项内容：

第一，上堤石料质量控制（块度、抗压强度、含泥砂量等）。

第二，爆破挤淤施工过程质量控制（测量、定位、装药、起爆等）。

第三，检验与检测（钻孔、物探、体积平衡验算、沉降位移观测等）。

其中，体积平衡法贯穿于爆破挤淤堤头爆填施工的全过程，堤心爆填每30m进行一次体积平衡检验。体积平衡法是根据每炮抛填石料质量、方量记录，在准确统计上堤方量的基础上，比对设计断面方量，使堤心石落底情况能够被确定下来。

六、安全、环境与文明施工管理

（一）环境保护

在施工过程中，为了了解爆炸产物对海洋环境的影响，大连市环境监测中心作了大量的环境跟踪监测，积累了资料，取得了可靠的数据。跟踪监测结果表明：爆炸法处理海淤软基对水质影响范围有限，持续时间较短，不会造成施工区外的污染。爆破对海洋水质及海洋生态环境没有产生有害影响。

（二）加强火工品管理

施工中按有关规定进行火工品运输、保管和加工，严格执行各种签领手续，做到可追溯，避免保管不善造成流失。

（三）施工安全距离的确定

根据《爆破安全规程》（GB6722-86）中第8.3.5条规定：“在水深不大于30m的水域内进行水下爆破，水中冲击波最小安全距离，应遵守下列规定：当炸药量为200kg―1 000kg时，采用水中裸装药方式，水中冲击波对人员安全最小距离为2 000m，对潜水人员最小距离为2 600m，对木船最小距离为500m，对铁船最小距离为250m。”

（四）安全警戒

由于水下爆炸较为复杂，为确保人员和施工船舶安全，考虑到水下的地质、水文和爆炸方式等条件产生、传播的复杂性，在施工中按规定的警戒范围警戒。特别加强与旅游区人员、施工船舶及其他施工单位之间的通讯联系，水上安排警戒船只进行巡逻，做到万无一失，确保爆夯安全。

七、结语

本工程基础处理方法采用了爆破挤淤筑堤法，该方法具有工程造价低，施工速度快，后期沉降量小等优点，被广泛应用于防波堤、护岸、围堰等地基处理项目。但爆破挤淤工艺也有它相应的适用范围，《爆炸法处理水下软基和基础技术规程》中推荐的置换淤泥深度为4m―12m。本工程水深为15m，淤泥厚度为20m，堤身落底宽度最大为120m，远远超过了规程中推荐的适用范围，国内没有类似的成功实例可以借鉴，爆破挤淤施工技术难度很大。通过对本工程的成功实施总结出以下几点经验：

第一，爆破挤淤施工除按规范设计爆破参数外，应通过典型施工来确定爆破参数的可行性。本工程选取桩号K0-150―K0-105护岸起始段、桩号K0+000―K0+030防波堤内侧挖泥段和桩号K0+230―K0+260防波堤内侧兼码头段作为典型施工段，证明所选用的爆夯参数是合适的。根据爆破前、后的测量结果，针对该典型施工段具体情况，选用相应的爆夯参数，取得了良好的效果。

第二，堤身内侧先宽后窄，落底宽度一次到位，同时根据抛石层厚度不同，采用了不同的翅膀叠加技术。这一方法解决了常规施工工艺中深水条件下容易出现的落底宽度不足的缺陷。

第三，堤身外侧采用了两次侧爆加宽，侧爆与爆夯相结合的施工工艺。在改善堤身抗风浪冲刷能力的同时，提高了抛石车辆的工作效率。单一堤头24小时抛填石方量超过25 000方也是防波堤施工中较为罕见的。

第四，改进型的陆上装药机及双向复式起爆网路，提高了爆破装药的效率和操作的安全性，降低了盲炮发生的概率。

【参考文献】

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[4]陈杏明，郑长青.爆炸法处理软基在深淤泥港口工程中的应用[J].爆破，1999，16（4）：98―106.

【收稿日期】2010年8月21日

【作者简介】关剑锋：大连中远造船工业有限公司