CN105421289A - 斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法，特点是在堤头抛填石料时使堤头内侧突前、外侧迟后，且在堤头的内侧和正前方布置爆炸所需的药包，进行堤头爆炸，使堤身下沉进行挤淤置换，重复抛填和爆炸挤淤，直至在斜坡海涂上形成堤身设计断面；优点是此方法可增加斜坡海涂上施工期堤身的稳定性，且在堤头的不均衡布药可进一步加快堤身内侧的下沉，同时在爆炸堤身下沉时减小堤身内侧土的压力，使得堤身经几次堤头循环爆炸挤淤处理后，同一横断面上堤身内侧落底深度与外侧大致一致，底面线接近水平面或达到持力层，使得最后形成的堤身设计断面符合设计要求，且保证了堤身稳定性。

Description

斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法

技术领域

本发明涉及爆炸处理软土地基的方法，尤其涉及一种斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法。

背景技术

用爆炸法处理软基，最初是采用“爆炸排淤填石法”，具体施工方法为：在海涂上抛填石料，形成一定宽度和高度的抛石堤身(称为堤头)，每形成一段长度(称为循环进尺)堤身，便在堤头前方的泥石交界处的泥中埋置药包群，爆炸形成空腔，使抛石堤身下滑进入“空腔”，形成“石舌”，后在石舌上加抛石料到设计高度，完成一个循环。继续往前抛填形成新的堤头，再埋药爆炸形成“石舌”，再抛填，如此循环，堤身逐步延长，到一定长度时，对两侧进行爆炸处理，以加宽坡脚，重复以上工序，直至形成工程需要的堤身。该方法利用炸药爆炸的威力将软土排出，让石料进入“空腔”达到持力层，其所需炸药较多，能置换的软土层不能过厚。但是随着修建海堤时需处理的软基越来越深厚，特别是针对不落底的海堤设计，传统的爆炸排淤填石法就无法适用。

申请日为2003年3月13日、专利号为03119314.5的中国发明专利公开了一种控制加载爆炸挤淤置换法，其在抛填时要求堤头抛宽，使泥下最宽部位基本达到设计断面的宽度，爆炸后加高的堤身逐步收窄，它强调抛石的挤淤置换作用，因此可置换的软土可以更厚，且所用炸药也远不如“爆炸排淤填石法”那么多，炸药埋深也较浅。

而因工程环境和经济的需要，有些海堤需要选址在较陡的斜坡海涂上，或离陡坡很近的部位，这给海堤的设计和施工增加了很大的难度，若还是采用上述的爆炸处理软基方法对斜坡海涂进行施工，则在施工期堤身较易滑塌。这是因为在海涂上抛填石料形成堤身时，由于海涂的承载力不足，堤身会自然下沉，在一定的时间段内是一个动态的稳定平衡过程，而由于抛填堤身的内、外侧涂面差异大、相应的堤身抗滑阻力差异大，堤身就会向外滑移。而抛填过程堤身的自然沉降量与堤身位于涂面以上的高度关系密切，涂面以上高度大则自沉量大，因此当其它条件相同时，涂面低则自沉量大，涂面高则自沉量小，当海涂面内浅外深时(即为斜坡海涂时)，堤身的外侧沉降量会大于内侧，使得堤身的底面也呈内高外低的斜面，如此抛填的堤身，其外侧涂面到堤顶的高度大于内侧，即外侧的压载大于内侧，若在堤头布置同样的药包起爆，每次堤头爆炸处理后外侧的下沉量都会大于内侧，在经历多次堤头爆炸振动作用后的堤身，其底面的倾斜程度将较大，这不符合设计要求，也很不利于堤身的稳定，堤身外侧在水流、波浪的冲刷下很容易发生滑塌。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可使在斜坡海涂上施工后的堤身底面基本为水平或达到持力层，符合设计要求，且保证堤身稳定性的斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法，是在堤头抛填石料时使堤头内侧突前、外侧迟后，且在堤头的内侧和正前方布置爆炸所需的药包，具体包括以下步骤：

(1)、确定在斜坡海涂上进行堤身施工时的石料抛填参数：堤头内侧与堤头外侧的错位长度L、堤头抛填部位的堤顶内侧宽度PB_内和堤顶外侧宽度PB_外、堤头第一次抛填时的自重最大(或堤轴线位置)挤淤深度D₀、堤头第一次爆炸后的下沉深度D₁；

(2)、根据堤头第一次抛填时的自重最大挤淤深度D₀和堤头第一次爆炸后的下沉深度D₁确定堤身施工过程中的药包埋深d和单药包重量Q，并确定其余的爆炸参数：堤头内侧药包的布置间距a₁和内侧药包的个数M₂、堤头正前方药包布置的垂直间距a和斜向间距a′、堤头正前方药包的个数M₁；

(3)、根据步骤(1)所确定的石料抛填参数在斜坡海涂上进行第一次堤头石料抛填，并使堤头的内侧突前、外侧迟后；

(4)、根据步骤(2)所确定的爆炸参数在堤头的内侧和正前方布置药包，进行堤头爆炸，使堤身下沉进行挤淤置换；

(5)、重复步骤(3)向前抛填推进，并对已实现部分挤淤置换的堤身进行补抛，并根据常规方法收窄堤顶，然后重复步骤(4)，使堤身进一步下沉进行挤淤置换，重复上述步骤，直至在斜坡海涂上形成堤身设计断面。

所述的步骤(1)中的抛填参数通过以下关系确定：

L＝k₁k₂B_zPB_i＝B_i-h_i·cotα+B₀(i＝内,外)

[(2+π)C_u+2γ_sD₀+(4C_u+γ_sD₀)D₀/B+2γ_sD₀ ³/(3B²)]/γ＝h+D₀

D₁＝K₃(D-D₀)

其中：B_z为堤头抛填部位堤身设计断面的最大宽度，k₁为斜坡海涂上堤身所占部位的涂面坡率，k₂＝2～4，为经验系数，与软土层的物理力学性质、外侧淤泥包受冲刷程度、抛石堤身泥面上下的高度、石料质量、及抛填进度等有关；B_内为堤轴线至堤身设计断面内侧坡脚的宽度，B_外为堤轴线至堤身设计断面外侧坡脚的宽度，h_内为堤头抛填部位内侧的泥上堤身高度，h_外为堤头抛填部位外侧的泥上堤身高度，α为堤身堆石体的自然安息角，B₀＝2～3m，为经验数据；C_u为淤泥抗剪强度，γ_s、γ分别为淤泥、填料的容重，B为堤头抛填部位的堤顶宽度，B＝PB_内+PB_外，h为堤头抛填部位堤轴线处泥上堤身的高度，K₃＝0.2～0.6,为经验系数，D为堤身设计断面堤轴线处的挤淤置换深度。

所述的步骤(2)中的爆炸参数通过以下关系确定：

Q＝K₄bD₁ ²d＝K₅(D-D₀)

$\begin{array}{cc}{a}_1=2~3m& M_2=\mathrm{int}\left(\frac{b}{a_1}\right)\end{array}$

$\begin{array}{ccc}a=3~4m& a^{\′}=\frac{a}{cos\mathrm{\β}}& M_1=\mathrm{int}\left(\frac{B_z}{a}\right)+1\end{array}$

其中：K₄＝0.2～0.4,为经验系数，b为循环进尺；K₅＝0～0.8,为经验系数；β为堤头的倾斜前端面与横向截面的夹角。

与现有技术相比，本发明的优点是由于在堤头抛填时使堤头内侧突前、外侧迟后，且在堤头的内侧和正前方布置爆炸所需的药包，此方法可增加斜坡海涂上施工期堤身的稳定性，同时将倾斜涂面高处的淤泥挤到低处，可以使这部分涂面临时变缓，利于抛填，而且可尽量挡住堤身内侧土压力对堤身外侧的影响，且在堤头的不均衡布药可进一步加快堤身内侧的下沉，同时在爆炸堤身下沉时减小堤身内侧土的压力，使得堤身经几次堤头循环爆炸挤淤处理后，同一横断面上堤身内侧落底深度与外侧大致一致，底面线接近水平面或达到持力层，使得最后形成的堤身设计断面符合设计要求，且保证了堤身稳定性；其原理为：在堤头前端，由于堤身断面狭窄，其内外侧涂面高差不明显，而且离外侧泥面很深的部位较远，这样滑移面的形成会需要相对较长的时间，因此可以在滑移面形成前完成一个循环的抛填且及时进行堤头爆炸；在越靠后的部位，堤身达到的深度越大，稳定性也逐渐增大；在堤身达到设计宽度时，堤底面较接近设计深度，即该处的断面接近于设计断面，那么该处断面是稳定的。

附图说明

图1为本发明的堤顶、堤头抛填推进俯视图；

图2为图1中A—A的剖面图；

图3为图1中B—B的剖面图；

图4为图1中C—C的剖面图；

图5为图1中D—D的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，斜坡海涂1上修建海堤的爆炸挤淤方法，是在堤头抛填石料时使堤头2内侧突前、外侧迟后，且在堤头2的内侧和正前方布置爆炸所需的药包，具体包括以下步骤：

(1)、通过以下关系确定在斜坡海涂1上进行堤身施工时的石料抛填参数：堤头2内侧与堤头2外侧的错位长度L、堤头2抛填部位的堤顶内侧宽度PB_内和堤顶外侧宽度PB_外、堤头2第一次抛填时的自重最大(或堤轴线3位置)挤淤深度D₀、堤头2第一次爆炸后的下沉深度D₁：

L＝k₁k₂B_zPB_i＝B_i-h_i·cotα+B₀(i＝内,外)

[(2+π)C_u+2γ_sD₀+(4C_u+γ_sD₀)D₀/B+2γ_sD₀ ³/(3B²)]/γ＝h+D₀

D₁＝K₃(D-D₀)

其中：B_z为堤头2抛填部位堤身设计断面的最大宽度，k₁为斜坡海涂1上堤身所占部位的涂面坡率，k₂＝2～4，为经验系数，与软土层的物理力学性质、外侧淤泥包受冲刷程度、抛石堤身泥面上下的高度、石料质量、及抛填进度等有关；B_内为堤轴线3至堤身设计断面4内侧坡脚的宽度，B_外为堤轴线3至堤身设计断面4外侧坡脚的宽度，h_内为堤头2抛填部位内侧的泥上堤身高度，h_外为堤头2抛填部位外侧的泥上堤身高度，α为堤身堆石体的自然安息角，B₀＝2～3m，为经验数据；C_u为淤泥抗剪强度，γ_s、γ分别为淤泥、填料的容重，B为堤头2抛填部位的堤顶宽度，B＝PB_内+PB_外，h为堤头2抛填部位堤轴线3处泥上堤身的高度，K₃＝0.2～0.6,为经验系数，D为堤身设计断面4的堤轴线3处的挤淤置换深度；

(2)、通过以下关系确定堤身施工过程中的爆炸参数：药包埋深d、单药包重量Q、堤头2内侧药包5的布置间距a₁和内侧药包5的个数M₂、堤头2正前方药包5布置的垂直间距a和斜向间距a′、堤头2正前方药包5的个数M₁：

Q＝K₄bD₁ ²d＝K₅(D-D₀)

$\begin{array}{cc}{a}_1=2~3m& M_2=\mathrm{int}\left(\frac{b}{a_1}\right)\end{array}$

$\begin{array}{ccc}a=3~4m& a^{\′}=\frac{a}{cos\mathrm{\β}}& M_1=\mathrm{int}\left(\frac{B_z}{a}\right)+1\end{array}$

其中：K₄＝0.2～0.4,为经验系数，b为循环进尺；K₅＝0～0.8,为经验系数；β为堤头2的倾斜前端面21与横向截面22的夹角；

(3)、根据步骤(1)所确定的石料抛填参数在斜坡海涂1上进行第一次堤头石料抛填，并使堤头2的内侧突前、外侧迟后；

(4)、根据步骤(2)所确定的爆炸参数在堤头2的内侧和正前方布置药包5，进行堤头爆炸，使堤身下沉进行挤淤置换；

(5)、重复步骤(3)向前抛填推进，并对已实现部分挤淤置换的堤身进行补抛，并根据常规方法收窄堤顶，然后重复步骤(4)，使堤身进一步下沉进行挤淤置换，重复上述步骤，直至在斜坡海涂1上形成堤身设计断面4。

上述方法在舟山的西白莲、虾峙岛、秀山岛、岱山县等多条斜坡海涂上海堤的爆炸处理软基施工中得到成功应用。

Claims (3)

1.斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法，其特征在于在堤头抛填石料时使堤头内侧突前、外侧迟后，且在堤头的内侧和正前方布置爆炸所需的药包，具体包括以下步骤：

(1)、确定在斜坡海涂上进行堤身施工时的石料抛填参数：堤头内侧与堤头外侧的错位长度L、堤头抛填部位的堤顶内侧宽度PB_内和堤顶外侧宽度PB_外、堤头第一次抛填时的自重最大挤淤深度D₀、堤头第一次爆炸后的下沉深度D₁；

(2)、根据堤头第一次抛填时的自重最大挤淤深度D₀和堤头第一次爆炸后的下沉深度D₁确定堤身施工过程中的药包埋深d和单药包重量Q，并确定其余的爆炸参数：堤头内侧药包的布置间距a₁和内侧药包的个数M₂、堤头正前方药包布置的垂直间距a和斜向间距a′、堤头正前方药包的个数M₁；

(3)、根据步骤(1)所确定的石料抛填参数在斜坡海涂上进行第一次堤头石料抛填，并使堤头的内侧突前、外侧迟后；

(4)、根据步骤(2)所确定的爆炸参数在堤头的内侧和正前方布置药包，进行堤头爆炸，使堤身下沉进行挤淤置换；

(5)、重复步骤(3)向前抛填推进，并对已实现部分挤淤置换的堤身进行补抛，并收窄堤顶，然后重复步骤(4)，使堤身进一步下沉进行挤淤置换，重复上述步骤，直至在斜坡海涂上形成堤身设计断面。

2.如权利要求1所述的斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法，其特征在于所述的步骤(1)中的抛填参数通过以下关系确定：

L＝k₁k₂B_zPB_i＝B_i-h_i·cotα+B₀(i＝内,外)

[(2+π)C_u+2γ_sD₀+(4C_u+γ_sD₀)D₀/B+2γ_sD₀ ³/(3B²)]/γ＝h+D₀

D₁＝K₃(D-D₀)

其中：B_z为堤头抛填部位堤身设计断面的最大宽度，k₁为斜坡海涂上堤身所占部位的涂面坡率，k₂＝2～4，为经验系数，与软土层的物理力学性质、外侧淤泥包受冲刷程度、抛石堤身泥面上下的高度、石料质量、及抛填进度等有关；B_内为堤轴线至堤身设计断面内侧坡脚的宽度，B_外为堤轴线至堤身设计断面外侧坡脚的宽度，h_内为堤头抛填部位内侧的泥上堤身高度，h_外为堤头抛填部位外侧的泥上堤身高度，α为堤身堆石体的自然安息角，B₀＝2～3m，为经验数据；C_u为淤泥抗剪强度，γ_s、γ分别为淤泥、填料的容重，B为堤头抛填部位的堤顶宽度，B＝PB_内+PB_外，h为堤头抛填部位堤轴线处泥上堤身的高度，K₃＝0.2～0.6,为经验系数，D为堤身设计断面堤轴线处的挤淤置换深度。

3.如权利要求1所述的斜坡海涂上修建海堤的爆炸挤淤方法，其特征在于所述的步骤(2)中的爆炸参数通过以下关系确定：

Q＝K₄bD₁ ²d＝K₅(D-D₀)

a₁＝2～3m $M_2=int\left(\frac{b}{a_1}\right)$

a＝3～4m $\begin{array}{cc}{a}^{\′}=\frac{a}{cos\mathrm{\β}}& M_1=\mathrm{int}\left(\frac{B_z}{a}\right)+1\end{array}$

其中：K₄＝0.2～0.4,为经验系数，b为循环进尺；K₅＝0～0.8,为经验系数；β为堤头的倾斜前端面与横向截面的夹角。