CN103161150A

CN103161150A - 海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法

Info

Publication number: CN103161150A
Application number: CN2013100817639A
Authority: CN
Inventors: 苏颖; 许克顺; 司马文; 陈圣刚; 陈媛媛; 白彦平; 吴先锋
Original assignee: Anhui Water Resources Development Co Ltd
Current assignee: Anhui Water Resources Development Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-06-19

Abstract

海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，是先进行石料抛填，当石料与淤泥达到平衡，无法自然沉降后，在堤头及堤身两侧一定深度的淤泥中布置双排炸药包，爆破时按照先外后内、先堤头后两侧的顺序实施爆破，爆破瞬间，堤头及堤身两侧的淤泥包内会因爆炸产生负压力空腔，石料即会坍塌进入空腔，实现石料对淤泥的置换，以此循环，向前推进，直至堤身完成，达到设计要求。本发明的工法具有定位准确、石料落底效果好、施工效率高等特点。

Description

海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法

技术领域

本发明涉及海堤淤泥质软基爆炸处理方法，具体是海堤淤泥质软基爆炸定向滑移方法。

技术背景

近年来，国家大力发展海洋经济，沿海滩涂资源得到充分的开发和利用。我国海岸滩涂多为淤泥质软基，承载能力差，在此类天然地基上修筑海堤等构筑物，必须对质软基进行处理，目前的处理方法是用爆破挤淤法进行基础处理，然后抛填石料，形成达到设计断面要求的海堤。然而，现有的爆破挤淤法只在堤头部分布置炸药包，爆破采用齐爆方式，这就导致现有的爆破挤淤法在应用过程中经常出现石料落底不均匀、定向效果差、工后沉降量大等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种定位准确、石料落底效果好的海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，具体步骤为：

（1）测量定位：根据已有的坐标控制基点采用GPS设备进行测放，分别设立海面上和陆地上的海堤中心线控制点和抛填控制边线；

（2）抛填施工：根据设计的抛填方案，用自卸车配推土机或装载机进行抛填，抛填料使用重量10～1000kg、含泥量小于10%的混合石料，抛填达到循环进尺后，对堤头和堤身两侧做加高处理，堤头加高高度为1.0～2.5m，呈斜坡状，堤身两侧加高高度为1.0～1.5m，抛填达到单个循环进尺后，对堤身宽度、高程、堤头进尺进行测量，对不满足设计抛填要求的部位进行补抛填；

（3）爆前检测：当堤身抛填达到循环进尺后检测各项数据是否达到施工要求；

（4）爆破作业：运用GPS定位系统，使用装药器在堤身与淤泥交界处前端及两侧的淤泥中按设计深度、位置布置炸药包，将整个堤身包裹其中，使整个堤身都处于爆破作用范围内，确保堤身的完整性及对堤身的定向作用，然后进行网路连接并实施爆破施工，爆破采用毫秒微差爆破技术，堤头部分先起爆，堤身两侧后起爆，精确控制滑移方向，降低爆破危害；

（5）爆破效果检查：对施工进行动态控制，记录单个抛填过程中石料的多次滑移下沉量；每次爆破施工后，进行爆前石料体积记录，爆后断面测量、数据对比，结合体积平衡法，综合分析爆破效果，如达到设计要求则进入下一循环，如未达设计要求则分析原因，调整技术参数，优化施工工艺，以便进行下一循环施工；

（6）循环施工：对爆炸后的堤身进行石料补抛并继续向前抛填推进，达到新的循环进尺后，再次进行爆破作业，如此循环，直至堤身完成，达到设计要求；

（7）坡脚处理：在堤身完成一定距离后，对堤身侧面进行检测，对落底效果不好的部分进行选择性加固性补爆，确保坡脚全部落底。

为了更好的实施本发明，在抛填石料前进行计算机数值模拟和参数设计，具体为：

计算机数值模拟：根据测得的数据确定边界区域，分析淤泥质软基的地质特征、受力特征，根据瑞典法圆弧滑动理论，对物理模型简化和近似形成数学模型，用适当的数值方法将数学模型转变为数值模型；与现场试验段进行比较，反复验证、调整数值模拟条件及抛填、爆破参数，以模拟结果与试验结果相同的参数，作为施工参数，每一循环均与模拟结果对比，在最先出现偏差的循环点，分析调整数值模拟条件和爆破参数，以满足工程质量要求。

抛填参数设计：按照复合堤头形式，堤身抛填一次成型技术要求，设计抛填参数，建立抛填高程和抛填宽度之间的关系，确定抛填方案。

爆破参数设计：爆破参数主要包括线药量、每个循环进尺所需总炸药量、单孔装药量、布孔数量、孔间距以及药包埋深等，依据工程实际情况对爆炸参数进行设计，并设置试验段根据实验效果调整爆炸参数：

①炸药装填深度（H_B）满足以下关系：

H_B=（0～0.45）·H_m

式中：H_B为药包埋入淤泥层内的深度（m），H_m为淤泥厚度（m）；

②炸药线药量与群药包布药宽度满足如下关系式：

\frac{q_{L}}{L_{H} \cdot H_{m}} = 0.1 ~ 0.25

L_B=（0.8～01.2）·B

式中：q_L为线药量（kg/m），L_H为单循环进尺量（m），单循环进尺为6～10m，L_B为群药包装药宽度（m），B为抛填提顶宽度（m）；

③一次爆炸药量Q装药宽度：

Q＝L_B·q_L

式中：Q为一次爆炸药量（kg）；

④单孔装药量Q₁：

Q₁=Q/n

式中：Q₁为单孔装药量（kg），n为布孔数量（个）；

⑤布孔数量：

n＝L_B/b

式中：b为布孔间距（m），n为布孔数量（个）；

作为本实用发明的改进：步骤（4）采用双排布药，即在堤头和堤身两侧都布置两排炸药包，爆破顺序为先起爆外层炸药包，后起爆内层炸药包，这样外层炸药包起爆后，会将淤泥向外推，方便内层炸药包起爆后堤身两侧和堤头的石料整体落入水中，置换淤泥。

与传统海堤淤泥质软基爆炸处理法相比，本发明的海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法炸药使用量少，循环进尺较大，推进速度快，施工效率高；炸药包采用包裹式整体布药，即把整个堤身包裹其中，使整个堤身都处于爆破作用范围内，确保堤身的完整性及对堤身的定向作用；采用微差爆破技术，确保堤身滑移方向精确，石料整体置换淤泥，石料落底效果好，堤身断面一次成型，堤身整体性好，堤身不易产生滑移，工后沉降小，后期维护方便。

在对质量进行动态控制的同时，还应对已完成的堤身进行质量检测，根据检测结果判断是否达到设计要求，作为施工指导和调整爆破参数的依据，质量检测方法主要有以下四种：

1、体积平衡检验：

体积平衡检验一般适用于抛填石料流失量较小的工程项目。施工时对抛石方量进行统计，计算实际抛填石料的体积，并进行堤身两侧全断面水下测量，对比设计断面方量，推算堤身整体的断面形状，及抛石体的落底深度。一般间隔30～50m对堤身进行一次体积平衡检验。

2、沉降位移观测：

在已施工完成的堤身布置沉降和位移观测点，连续观测3个月，记录累计沉降量和位移量，一般不应超过30cm，否则应重新对堤身的安全稳定性进行校核，是检测爆破质量的重要手段。

3、钻孔取芯检测：

钻孔取芯检测能够明确抛填体及混合层厚度，一般钻孔深度应深入堤基下卧层不少于2.0m，取钻芯进行室内土工试验，获取土层的力学指标，判断堤身是否符合设计要求，检测结果亦可作为调整抛填及爆破参数的依据。

4、物探检测：

物探检测一般采用地质雷达或横波浅层地震勘探法，可探测出堤身完整性以及堤基变形稳定情况。

附图说明

图1是海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法的工艺流程图；

图2是爆破前及埋置炸药包情况示意图；

图3是淤泥中炸药包分布示意图；

图4是爆破后石料补抛情况示意图；

图5是下一循环爆破前炸药包埋置情况示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过最佳实施方式来进一步说明本发明。

实施例一

防波堤施工场地围垦工程，围堤为斜坡式，长252m。围堤范围内淤泥层5的厚度H_m在10.7～13.35m之间，淤泥上方水层6深度为10m，堤身抛填宽度为14m。

具体施工步骤如图1—图5所示：

（2）抛填施工：按照施工设计宽度和抛填高度进行抛填，抛填料选用重量10～1000kg、含泥量小于10%的混合石料，抛填达到7m后，堤头和堤身两侧加高处理，堤头加高高度为1.0～2.5m，呈斜坡状，堤身两侧加高高度为1.0～1.5m，抛填后轮廓如图2中1所示；

（3）爆前测量：当堤身抛填达到循环进尺L_H后，检查各项数据是否达到要求；

（4）爆破作业：在堤头前端及堤身两侧一定深度的淤泥5中布置炸药包4，如图3所示，炸药包4采用包裹式整体布药，即把整个堤身包裹其中，使整个堤身都处于爆破作用范围内，确保堤身的完整性及对堤身的定向作用，爆破采用微差爆破，即堤头部分炸药包4先起爆，堤身两侧的炸药包4后起爆，时间间隔为3s；

（5）爆后效果检查：爆破后经钻孔取样检测落底情况，记录爆破推进的距离，分析爆破效果；

（6）循环施工：对爆炸后的堤身进行石料补抛并继续向前抛填推进，如图4所示，补抛后的轮廓如图4中3所示，补抛达到循环进尺L_H后，再次进行炸药包埋置和爆破，如图5所示，如此循环，直至堤身完成，达到设计要求；

采用上述施工工法，石料落底效果良好，定向准确，堤心爆破填筑方量69824m³，满足设计及规范要求，施工时间为四个月。

实施例二

筑堤总长度3022.972m，处理淤泥方量72.2万m³，平均泥深约11.0m，最大达到15.30m。

具体施工步骤如图1—图5所示：

（2）抛填施工：按照施工设计宽度和抛填高度进行抛填，抛填料选用重量10～1000kg、含泥量小于10%的混合石料，抛填达到8m后，堤头和堤身两侧做加高处理，堤头加高高度为1.0～2.5m，呈斜坡状，堤身两侧加高高度为1.0～1.5m；

（4）爆破作业：当堤身抛填达到循环进尺L_H并且各项数据均达到要求后，使用挖掘机直插式装药与震冲式装药器装药相结合，在堤头前端及堤身两侧一定深度的淤泥5中布置炸药包4，药包间距为2.0m，炸药单耗量0.15Kg/m³，线药量q_L＝12Kg/m，如图3所示，炸药包4采用包裹式整体布药，即把整个堤身包裹其中，使整个堤身都处于爆破作用范围内，确保堤身的完整性及对堤身的定向作用，爆破采用微差爆破，即堤头部分炸药包4先起爆，堤身两侧的炸药包4后起爆，时间间隔为5s；

（5）爆破效果检查：爆破后经钻孔取样检测落底情况，记录爆破推进的距离，分析爆破效果；

（6）循环施工：对爆炸后的堤身进行石料补抛并继续向前抛填推进，补抛后轮廓如图中2所示，补抛达到新的循环进尺L_H后，再次进行炸药包埋置和爆破，如图5所示，如此循环，直至堤身完成，达到设计要求。

采用上述施工工法，定向准确，速度快，落底效果良好，施工时间为十二个月，效率高。

实施例三

海堤堤心爆破挤淤工程，由一条弧形堤组成，堤线总长约1700m，爆破定向滑移处理的水下淤泥工程量为166万m³，淤泥层5深度平均为8m，覆盖水层6深度为5m，最大厚度约25m，本工程在施工过程中分4个堤头同时作业。

各堤头具体施工步骤如图1—图5所示：

（2）抛填施工：按照施工设计宽度和抛填高度进行抛填，抛填料选用重量10～1000kg、含泥量小于10%的混合石料，抛填达到10m后，堤头和堤身两侧做加高处理，堤头加高高度为1.0～3.0m，呈斜坡状，堤身两侧加高高度为1.0～1.8m；

（4）爆破作业：当堤身抛填达到循环进尺L_H并且各项数据均达到要求后，在堤头前端及堤身两侧一定深度的淤泥5中布置炸药包4，药包间距2.0m，药包平均埋深6m，炸药单耗量0.22Kg/m³，线药量q_L＝13.2Kg/m，如图3所示，炸药包4采用包裹式整体布药，即把整个堤身包裹其中，使整个堤身都处于爆破作用范围内，确保堤身的完整性及对堤身的定向作用，爆破采用微差爆破，即堤头部分炸药包4先起爆，堤身两侧的炸药包4后起爆，时间间隔为4s；

（6）循环作业：对爆炸后的堤身进行石料补抛并继续向前抛填推进，如图4所示，达到新的循环进尺L_H后，再次进行炸药包埋置和爆破，如图5所示，如此循环，直至堤身完成，达到设计要求。

采用上述施工工法，堤身定向准确，石料落底效果好，施工时间为十三个月，满足了施工进度要求。

通过上述几个项目的实施，本发明的施工工法应用效果好、成本低、效率高，有效解决了沿海滩涂上修筑堤、坝等构筑物时面临的淤泥质软弱地基处理难题，具有定向准确、循环进尺大、落底效果好等显著特点。

Claims

1.海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，其特征在于：包括以下步骤：

（2）抛填施工：按照施工设计宽度和抛填高度进行石料抛填，抛填达到循环进尺后，堤头和堤身两侧做加高处理；

（3）爆破作业：当堤身抛填达到循环进尺并且各项数据均达到要求后，在堤身与淤泥交界处前端及堤身两侧的淤泥中布置炸药包，按照先起爆堤头炸药、后起爆堤身两侧炸药的方式实施爆破；

（4）爆破效果检查：爆破后进行测量和计算，分析爆破效果；

（5）循环施工：对爆炸后的堤身进行石料补抛并继续向前抛填推进，达到新的循环进尺后，再次进行爆破作业，如此循环，直至堤身完成，达到设计要求。

2.根据权利要求1所述的海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，其特征在于：步骤（2）所述的循环进尺为6～10m。

3.根据权利要求1或2所述的海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，其特征在于：步骤（2）所述的堤头和堤身两侧做加高处理，堤头加高高度为1.0～2.5m，堤身加高高度为1.0～1.5m。

4.根据权利要求1所述的海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，其特征在于：步骤（3）布药方式为包裹式整体布药。

5.根据权利要求1所述的海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，其特征在于：步骤（3）采用双排布药，起爆时先起爆外层炸药、后起爆内层炸药。

6.根据权利要求1或4或5所述的海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，其特征在于：炸药包线药量满足如下关系：

\frac{q_{L}}{L_{H} \cdot H_{m}} = 0.1 ~ 0.25

式中：q_L为线药量；L_H为循环进尺；H_m为淤泥厚度。

7.根据权利要求1或5或6所述的海堤淤泥质软基的爆炸定向滑移方法，其特征在于：炸药包埋置深度满足如下关系：

H_B=（0～0.45）·H_m

式中：H_B为炸药包埋入淤泥中的深度；H_m为淤泥层厚度。