CN102605742B - 一种直立堤的修建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以淤泥质软基为基础的直立堤的修建方法，是采用精细爆破挤淤法处理淤泥质软基，具体包括如下步骤：选定持力层并设计直立堤断面结构；抛填石料；爆填处理淤泥质软基；抛填并爆夯基床；常规后续处理；其中，所述的爆填处理中，将堤头与堤的两侧同时爆破，使堤头与两侧同时落底。采用本发明的方法修建的直立堤结构合理，稳定性好，价格成本低，建造容易，进度快，经济效益明显，符合多快好省的现代工艺要求。

Description

一种直立堤的修建方法
技术领域
本发明涉及直立堤技术领域，特别涉及水深较大、基础为淤泥质软基的直立堤。
背景技术
直立堤是港口工程中一种比较常见的水工建筑物，属于防波堤的一种形式。直立堤的主要功能为防止海浪对港口水域的袭击，创造港口内平静的水域，以便船舶停泊及其他作业所用。除防浪功能外，直立堤还具有拦沙、拦冰、倒流、内侧兼作码头等功能。
直立堤的优点是用料比较少，维修工作量小，内侧可兼作码头；缺点是对地基承载力要求较高，对地基不均匀沉降较敏感，不易于维修，消浪效果差，可能影响港内水域平稳，另外波浪破碎后对堤身产生较大动水压力，不利于堤身稳定。
根据以上直立堤的优缺点，直立堤通常修建在水深较浅、基础较好的海岸带，而随着我国经济的发展，我国近海岸开发工程越来越多，可利用的优良海岸越来越少，有些直立堤不得不选择在条件十分恶劣的地域修建，比如水深较大(8-20m)、基础为淤泥质软基的情况，在此种恶劣地域修建直立堤，传统修建直立堤方法有：基槽开挖后回填石料再采用重锤夯实或爆夯以及自行沉降法、预压法等进行处理。传统的方法会对淤泥基础进行大开挖，因此具有开挖面大、工程量大、回淤大、进度慢的问题，这就要求有一种新方法修建水深较大、基础为淤泥质软基情况下的直立堤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种修建直立堤的方法，该种方法适用于水深较大、基础为淤泥质软基的条件，使用该方法修建的直立堤无需挖泥，以避免挖泥造成的回淤量大、成本高、进度慢、施工条件要求高等缺点。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
提供一种以淤泥质软基为基础的直立堤的修建方法，是采用精细爆破挤淤法处理淤泥质软基，具体包括如下步骤：
(1)选定持力层并设计直立堤断面结构；
(2)根据步骤(1)设计好的抛填参数抛填石料；
(3)爆填处理；
(4)抛填并爆夯基床；
(5)常规后续处理；
其中，步骤(3)堤身爆填处理中，将堤头与堤的两侧同时爆破，使堤头与两侧同时落底。
根据要求选定持力层；设计直立堤断面，设计满足精细爆破挤淤和直立堤墙身的基床断面；设计满足基床断面及爆破要求的抛填方法和抛填参数；计算精细爆破挤淤的爆破参数，计算基床的爆夯参数；设计适宜的爆破网路；选择相应的装药方法和爆破机具；护底施工；直立堤墙身及上部结构施工。
作为优选，步骤(1)所述的持力层可根据地质资料、荷载和使用要求，应用稳定计算选定。
作为优选，步骤(1)所述的基床断面既要考虑直立堤本身的要求，又要考虑精细爆破挤淤处理淤泥质软基的影响，做好稳定性验算，通常可将精细爆破挤淤处理的抛石作为硬质地基，然后在其上部做一石料质量满足基床要求的抛石垫层做基床。做抛石垫层基床的好处是可以大量节约石料成本，避免全部基床都用优质块石带来的成本偏高问题。
作为优选，步骤(2)抛填的石料可选用天然混合级配石料，石料要求新鲜完整，含泥量不大于5％。
步骤(2)的抛填方式可采用水上抛填、陆上抛填、水上陆上混合抛填。陆上抛填即直接抛出一条堤进行陆上精细爆破挤淤装药，优点是爆破效果好，泥面上石料厚度大，后期沉降量小，缺点是后期开挖石料方量大，开挖困难；水上抛填即用抛石船抛填，抛填后进行水上精细爆破挤淤装药，优点是后期无开挖要求，节约石料，缺点是船抛速度较慢，且受风浪影响较大，影响工期。具体实施时可根据具体设计断面参数及天气、地质条件对陆上抛填及水上抛填进行经济、进度比较，选折合适的抛填方式。水上抛填可以采用开底驳粗抛，方驳配挖机细抛的组合方式；陆上抛填可采用自卸车、铲车、推土机的组合方式。抛填过程应勤测量，严格按照设计抛填参数抛填。
作为优选，步骤(2)和(4)的抛填参数的设计应综合考虑设计断面及抛填方式，设计合理的抛填参数。
作为优选，精细爆破挤淤的爆破参数设计是本发明的重点，需保证使用本发明方法修建的直立堤的基床后期沉降满足直立堤基础的沉降要求，所以不仅要求按公式进行定量化的爆破参数设计，更应精细化的爆破管理，在施工过程中及时对淤泥包厚度进行测量，将淤泥包厚度及方量作为调整爆破参数的依据之一，与此同时，还应对爆破效果进行动态评价，及时检测石料落底情况。
本发明步骤(3)的爆填处理中，布药时须注意控制药包位置的精确性。
所述的爆填处理优选采用推进式循环爆填，单次进尺应控制为6～15m。石料抛填完毕及爆填完毕后均应进行陆上、水下断面测量，包括堤头及淤泥包的横断面与纵断面，以便根据测量结果结合抛填石料方量对爆破效果进行评价，确保爆破质量。爆填参数应根据淤泥包高度的变化进行动态调整，爆填参数计算公式中的淤泥厚度应为原泥厚与淤泥包厚度的动态之和，以确保爆填药量不随淤泥包变高而不足。本发明中的爆填与传统爆破挤淤的主要区别在于堤侧的爆填，本发明中的爆填要求堤头与堤的两侧同时爆破，以确保堤头与堤的两侧同时落底。本发明中爆填参数设计应满足如下要求：
(1)线药量按下列公式计算：
q′L＝qoLHHN
HN＝HM+HB
式中q′L-线布药量(kg/m)；
qo-炸药单耗(kg/m3)，即爆除单位体积淤泥所需的药量，取0.1～0.3kg/m3；
LH-爆破排淤填石一次推进的水平距离(m)，取8～15m；
HN-计入淤泥包厚度的淤泥总厚度(m)；
HM-设计置换淤泥厚度(m)；
HB-淤泥包厚度(m)。
(2)一次爆破排淤填石药量按下式计算：
Q＝q′LLL
式中Q-一次爆破排淤填石药量(kg)；
q′L-线布药量(kg/m)，即单位布药长度上分布的药量；
LL-爆破排淤填石的一次布药线长度(m)。
(3)单孔药量按下列公式计算：
Q1＝Q/m
m＝LL/(a+1)
式中Q1-单孔药量(kg)；
Q-一次爆破排淤填石药量(kg)；
m-一次布药孔数；
LL-爆破排淤填石的一次布药线长度(m)；
a-药包间距(m)，取3～6m。
(4)药包在泥面以下的埋入深度取0～0.5HN。
作为优选，爆破网路的设计宜选用导爆索网路，可有效避免水流及石块对爆破网路的破坏，并加强装药过程中的安全性。
作为优选，步骤(3)和(4)的爆填和爆夯中，装药方法和爆破机具的选择应综合考虑抛填方式、水深、泥深、天气等客观条件，陆上抛填时可选择装药船装药、挖机装药、吊车振冲装药，水上抛填时可选择装药船装药、船上履带吊振冲装药、船上挖机装药、浮吊振冲装药。
步骤(5)所述的后续处理包括：墙身安装及上部结构施工、抛理水下戗台及护底。
作为优选，所述的墙身既可以选用沉箱式墙身，又可以选用方块式墙身。
与现有基础为淤泥质软基时直立堤的修建技术相比，本发明具有如下优点：
本发明无需对基础进行挖泥，可有效防止挖泥处理软基后的回淤问题，并避免风浪对挖泥施工的影响，可有效节约挖泥成本，加快施工进度。
本发明将将堤头爆填、两侧侧向爆填两个工序同时进行，即在堤身的前方及两侧同时布置药包，并且同时起爆。在提高一次爆破沉降效果的同时，保证坡脚的宽度及稳定。
本发明的选用级配较好的块石抛填的抛石垫层作为基床，剩余基础部分可用级配差些的块石抛填，可节约石料的成本，解决级配较好块石的石料来源问题。本发明中的直立堤是以爆填后的石料为基础，爆夯后的抛石垫层为基床，这样可以节约高级配的石料，达到节约成本的目的。
附图说明
图1是水上抛填石料断面及爆填药包布药断面示意图。
图2是陆上抛填石料断面及爆填药包布药断面示意图。
图3是陆上抛填石料后需挖除部分石料示意图。
图4是爆填药包布药平面示意图。
图5是基床爆夯药包布药示意图。
其中，①——药包；②——堤头抛填石料轮廓线；③——挖除石料轮廓线；④——基床；⑤——泥石交界线；⑥——设计轮廓线；⑦——已完成堤身段。
具体实施方式
为使本发明的内容、优点更加清楚，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
使用本发明修建的直立堤的具体步骤如下：
步骤1：选定持力层和设计直立堤断面结构。选定持力层和设计直立堤断面结构应充分考虑采用精细爆破挤淤法处理基础的特性，以保证直立堤的结构稳定。
步骤2：石料抛填。抛填石料选可选用天然混合级配石料，石料要求新鲜完整，含泥量不大于5％。抛填方式可采用水上抛填、陆上抛填、水上陆上混合抛填。水上抛填采用开底驳粗抛，方驳配挖机细抛的组合方式。陆上抛填可采用自卸车、铲车、推土机的组合方式。抛填过程应勤测量，严格按照设计抛填参数抛填。
步骤3：爆填。采用推进式循环爆填，单次进尺应控制为6～15m。石料抛填完毕及爆填完毕后均应进行陆上、水下断面测量，包括堤头及淤泥包的横断面与纵断面，以便根据测量结果结合抛填石料方量对爆破效果进行评价，确保爆破质量。爆填参数应根据淤泥包高度的变化进行动态调整，爆填参数计算公式中的淤泥厚度应为原泥厚与淤泥包厚度的动态之和，以确保爆填药量不随淤泥包变高而不足。本发明中的爆填与传统爆破挤淤的主要区别在于堤侧的爆填，本发明中的爆填要求堤头与堤的两侧同时爆破，以确保堤头与堤的两侧同时落底。本发明中爆填参数设计应满足如下要求：
(1)线药量按下列公式计算：
q′L＝qoLHHN
HN＝HM+HB
式中q′L-线布药量(kg/m)；
qo-炸药单耗(kg/m3)，即爆除单位体积淤泥所需的药量，取0.1～0.3kg/m3；
LH-爆破排淤填石一次推进的水平距离(m)，取8～15m；
HN-计入淤泥包厚度的淤泥总厚度(m)；
HM-设计置换淤泥厚度(m)；
HB-淤泥包厚度(m)。
(2)一次爆破排淤填石药量按下式计算：
Q＝q′LLL
式中Q-一次爆破排淤填石药量(kg)；
q′L-线布药量(kg/m)，即单位布药长度上分布的药量；
LL-爆破排淤填石的一次布药线长度(m)。
(3)单孔药量按下列公式计算：
Q1＝Q/m
m＝LL/(a+1)
式中Q1-单孔药量(kg)；
Q-一次爆破排淤填石药量(kg)；
m-一次布药孔数；
LL-爆破排淤填石的一次布药线长度(m)；
a-药包间距(m)，取3～6m。
(4)药包在泥面以下的埋入深度取0～0.5HN。
步骤4：基床抛填。基床抛填应采用10～100公斤的垫层块石，石料无风化、无裂纹。基床抛填前应对已抛好石料进行测量整平，多挖少补。
步骤5：基床爆夯。
步骤6：墙身安装及上部结构施工。
步骤7：水下戗台及护底抛填。
图1中抛填石料线为水上抛填时爆填前需抛填的石料的断面示意图。药包须在石料前端及两侧同时布置、同时起爆，布药时须注意控制药包位置的精确性。
图2中抛填石料线为陆上抛填时爆填前需抛填的石料的断面示意图。药包须在石料前端及两侧一起布置、同时起爆，布药时须注意控制药包位置的精确性。
图3是石料爆填布药的平面示意图，此图目的在于强调石料的前端与两侧的同时布药、同时起爆。陆上抛填方案设计为爆前宽、爆后窄的形式，以此降低工后的挖方量。
图4是陆上抛填时爆填结束后须挖除的石料断面示意图，可采用陆上开挖与水上开挖相结合的工艺。
图5是基床爆夯的断面布药示意图，本发明中的直立堤是以爆填后的石料为基础，爆夯后的抛石垫层为基床，这样可以节约高级配的石料，达到节约成本的目的。抛石垫层的爆夯须满足基床爆夯要求。
本发明的优点是无需挖泥处理软土地基，可以有效防止挖泥后的回淤问题，并节约挖泥的成本以及高级配石料的成本、加快施工进度。直立堤结构合理，稳定性好，价格成本低，建造容易，进度快，经济效益明显，符合多快好省的现代工艺要求。

Claims (5)

1.一种以淤泥质软基为基础的直立堤的修建方法，是采用精细爆破挤淤法处理淤泥质软基，具体包括如下步骤：
(1)选定持力层并设计直立堤断面结构；
(2)抛填石料；
(3)爆填处理；
(4)抛填并爆夯基床；
(5)常规后续处理；
其特征在于：步骤(3)爆填处理中，将堤头与堤的两侧同时爆破，使堤头与两侧同时落底；步骤(3)中的爆填爆前爆后进行水上水下纵横断面测量；步骤(3)中的爆填采用推进式循环爆填，单次进尺控制为6～15m；步骤(2)所述的石料选用天然混合级配石料，石料要求新鲜完整，含泥量不大于5％；步骤(2)所述的抛填是陆上抛填或水上抛填；
步骤(3)中爆填参数计算时将淤泥包的厚度作为变量，根据淤泥包厚度对单炮药量随时进行调整，具体爆填参数满足如下公式：
(1)线药量按下列公式计算：
q'L＝qoLHHN
HN＝HM+HB
式中q'L—线布药量(kg/m)；
qo—炸药单耗(kg/m3)，即爆除单位体积淤泥所需的药量，取0.1～0.3kg/m3；
LH—爆破排淤填石一次推进的水平距离(m)，取6～15m；
HN—计入淤泥包厚度的淤泥总厚度(m)；
HM—设计置换淤泥厚度(m)；
HB—淤泥包厚度(m)；
(2)一次爆破排淤填石药量按下式计算：
Q＝q'L LL
式中Q—一次爆破排淤填石药量(kg)；
q'L—线布药量(kg/m)，即单位布药长度上分布的药量；
LL—爆破排淤填石的一次布药线长度(m)；
(3)单孔药量按下列公式计算：
Q1＝Q/m
m＝LL/(a+1)
式中Q1—单孔药量(kg)；
Q—一次爆破排淤填石药量(kg)；
m—一次布药孔数；
LL—爆破排淤填石的一次布药线长度(m)；
a—药包间距(m)，取2～6m；
(4)药包在泥面以下的埋入深度取0～0.5HN。
2.根据权利要求1所述的直立堤的修建方法，其特征在于：所述的水上抛填采用开底驳粗抛、方驳配挖机细抛的组合方式；所述的陆上抛填采用自卸车、铲车或推土机中的两种以上的组合方式。
3.根据权利要求1所述的直立堤的修建方法，其特征在于：步骤(4)抛填的基床是以步骤(3)爆填的石料作为基础，步骤(3)爆填石料选普通开山石，步骤(4)抛填的基床石料选较高级配的块石。
4.根据权利要求1所述的直立堤的修建方法，其特征在于：步骤(5)所述的后续处理包括：墙身安装及上部结构施工、抛理水下戗台及护底。
5.根据权利要求4所述的直立堤的修建方法，其特征在于：所述的墙身选用沉箱式墙身或方块式墙身。
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