CN108360499B - 一种跑道基础大面积爆破密实处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种跑道基础大面积爆破密实处理方法，该方法针对深厚层抛石体基础的大面积处理，如清淤后抛填石料作为跑道使用的水工基础。运用分段斜坡水下爆破夯实及陆上钻孔爆破夯实相结合，合理设计陆上爆破作用能量的大小和位置，爆破挤压孔底下部石料，起到密实的作用。通过计算设计合理的抛填参数和爆破参数，可以实现大面积、大工作面推进，加快了施工进度。

Description

一种跑道基础大面积爆破密实处理方法

技术领域

本发明属于爆破领域，适用于深厚层抛石体基础的大面积处理，如挖泥换填石料后作为跑道使用的水工基础。

背景技术

机场跑道是机场非常重要的部分，其占地面积大，但是对于沿海城市的土地更是稀缺资源，所以一般沿海城市都将机场建设在距离海边比较近的地方，但是沿海地区的地基一般都不否规定，建设机场建设存在修建周期长、费用高、不易防护等问题，常常需要几年的时间才能投入使用。在机场工程建设中土基处理所用的时间最长，几乎占整个工期的一半以上，所以土基处理的速度直接影响机场修建的工期。在保证使用质量的前提下，如何提高土基处理速度，尽可能缩短施工时间，在关键时刻能够最大程度地争取时间，是机场建设中首先要考虑的问题。

常用的土基处理方法如强夯法、砂桩挤密法和堆载预压法等，在常规机场的土基处理中能发挥一定的作用。但这些处理方法施工周期较长，需要大型的施工设备，并且加固深度受到一定的限制。尤其当围堰及护岸需采用挤淤处理，跑道区需进行全清淤陆上推进回填的道槽区地基处理时，上述的几种方法则受到极大的限制，难以满足施工设计要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种施工周期短、施工方法简单，满足施工要求的跑道基础大面积爆破密实处理方法。

本发明的技术方案是：一种跑道基础大面积爆破密实处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：按照工程标准要求选取符合要求的持力层，

步骤2：对选定持力层的区域淤泥进行清淤处理，然后石料抛填；

步骤3：抛填完成后运用分段斜坡水下爆破夯实及陆上钻孔爆破夯实相结合，:爆破挤压孔底下部石料，起到密实的作用。

进一步，所述步骤2中石料抛填方法包括水上抛填、陆上抛填、水上陆上混合抛填，其中，所述水上抛填采用开底驳粗抛，方驳配挖机细抛的组合方式；所述陆上抛填为采用自卸车、铲车、推土机的组合方式。

进一步，所述分段斜坡水下爆破夯实的具体工艺为：

步骤1，在施工方向的斜坡面上采用仪器进行测量，其次，定位船定位，布药定位船沿基床纵向移动定位；总的布药区域为药包间距a×药包排距b组成的矩形区域排成的每排N个，共M排，并且总的布药区域离基床的边缘具有距离d≥3m，其中a，b在3m-5m之间，M和N根据基床的大小来决定，确定悬挂高度h；

药包半径的1/3≤h₂≤（0.35～0.4）Q^1/3；

根据以下公式确定药包重量：

首次单药包重量Q₁按下式计算：

Q₁=q₀×S×H×η/ n，

式中：q₀——炸药单耗（kg/m³），为2.0～3.0kg/m³；

S——单药包夯实基床表面积(m²)；

H——抛石厚度(m)，根据抛填进尺，折算斜面堆石厚度m；

η——夯实率，平均夯沉率不低于12%；

n——爆夯遍数，取1遍；

二次爆破的单药包药重Q_2：

Q₂=q₀×S×H×η/ n

式中：q₀——炸药单耗（kg/m³），为4.0～5.5kg/m³；

η——夯实率，平均夯沉率不低于12%；

n——爆夯遍数，取2遍；

步骤2.布药：

2.1船上制作分别制作坡面爆夯药包和二次爆夯药包，分别加入配重体，将一次爆夯药包和二次爆夯药包置于船边；

2.2按实测水深在药包上捆扎药包绳索，准备漂浮物备用；

2.3在船上按设计间距用导爆索将一排药包联接好，并将控制绳索放置好备用；

2.4施工船在爆区定位，用全站仪或GPS和测绳定出药包的位置；

2.5到位后人工沿船边放入药包至基床表面时，拉脱药包引绳；一次放置一排，然后移动布药船放置第二段药包。两段药包相距15m以上，以防止第一次起爆将第二次爆夯用的药包炸坏，以此循环作业，直至完成布药施工，施工船撤离爆区至安全位置；

步骤3：连线起爆

采用非电塑料导爆管雷管传爆网络和毫秒微差爆破技术，选用高能导爆索或导爆管雷管起爆药包，电雷管起爆主导爆索，雷管脚线与起爆线相连，起爆线引至起爆器的起爆网络，且船上同步投药，即完成斜坡水下爆破夯实。

进一步，所述陆上钻孔爆破夯实的具体工艺为：

步骤1：将完成成斜坡水下爆破夯实的场地回填加高至设计标高，推填方案为沿施工方向全断面推进，推填方式为循环推进，循环进尺宜在10~15m；

步骤2：将推填完成的场地以50×50m分区，按分区顺序进行陆上钻孔深度为（0.3~0.4）H，其中H为持力层至设计标高的抛石总厚度；

步骤3：根据爆破压缩圈计算陆上爆破密实的爆破参数：

压缩圈半径可按下式进行计算：

R=0.62×（μ×Q/Δ）^1/3

式中：R为压缩圈半径m；

Q为装药重量kg；

μ为压缩系数；

Δ为装药密度kg/m³；

单孔装药重量Q：

Q=q×a×b×h

式中：q为炸药单耗kg/m³，取0.5~0.7kg/m³；

H为装药长度m，h=孔深-堵塞长度，填塞长度按（20~30）Ø选取。

为使爆破作用均匀，孔距与排距相同，取4.5~5.0 m。

步骤4：爆破后补抛石料并进行强夯。

本发明的有益效果：常用的地基处理方法对于浅层处理效果较好，但对深层处理来说，效果不太理想。本发明提供的这种适用于围堰及护岸采用软基爆炸挤淤处理，跑道区需进行全清淤陆上推进回填及水下爆夯处理的道槽区水下爆夯地基处理的方法则具有较大优势，经济效益良好，能极大的缩短工期且施工质量更有保障。

附图说明

图1 水下斜坡爆破密实过程示意图。

图2 水下斜坡爆破密实平面示意图。

图3 陆上爆破密实分区示意图。

图4 陆上爆破密实平面布孔示意图。

图5 陆上爆破密实孔内结构示意图。

图6 陆上爆破密实药包爆炸压缩圈示意图。

图7 陆上爆破密实与强夯作用示意图。

图8为普通药包与储能药包比冲量对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明一种跑道基础大面积爆破密实处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：按照工程标准要求选取符合要求的持力层；

步骤2：对选定持力层的区域淤泥进行清淤处理，然后石料抛填；

步骤3：抛填完成后运用分段斜坡水下爆破夯实及陆上钻孔爆破夯实相结合，爆破挤压孔底下部石料，起到密实的作用。

所述步骤2中石料抛填方法包括水上抛填、陆上抛填、水上陆上混合抛填，其中，所述水上抛填采用开底驳粗抛，方驳配挖机细抛的组合方式；所述陆上抛填为采用自卸车、铲车、推土机的组合方式。

所述分段斜坡水下爆破夯实的具体工艺为：

步骤1，在施工方向的斜坡面上采用仪器进行测量，其次，定位船定位，布药定位船沿基床纵向移动定位；总的布药区域为药包间距a×药包排距b组成的矩形区域排成的每排N个，共M排，并且总的布药区域离基床的边缘具有距离d≥3m，其中a，b在3m-5m之间，M和N根据基床的大小来决定，确定悬挂高度h；

药包半径的1/3≤h₂≤（0.35～0.4）Q^1/3；

根据以下公式确定药包重量：

首次单药包重量Q₁按下式计算：

Q₁=q₀×S×H×η/ n，

式中：q₀——炸药单耗（kg/m³），为2.0～3.0kg/m³；

S——单药包夯实基床表面积(m²)；

H——抛石厚度(m)，根据抛填进尺，折算斜面堆石厚度m；

η——夯实率，平均夯沉率不低于12%；

n——爆夯遍数，取1遍；

二次爆破的单药包药重Q_2：

Q₂=q₀×S×H×η/ n，

式中：q₀——炸药单耗（kg/m³），为4.0～5.5kg/m³；

η——夯实率，平均夯沉率不低于12%；

n——爆夯遍数，取2遍；

步骤2.布药：

2.1船上制作分别制作坡面爆夯药包和二次爆夯药包，分别加入配重体，将一次爆夯药包和二次爆夯药包置于船边；

2.2按实测水深在药包上捆扎药包绳索，准备漂浮物备用；

2.3在船上按设计间距用导爆索将一排药包联接好，并将控制绳索放置好备用；

2.4施工船在爆区定位，用全站仪或GPS和测绳定出药包的位置；

2.5到位后人工沿船边放入药包至基床表面时，拉脱药包引绳；一次放置一排，然后移动布药船放置第二段药包。两段药包相距15m以上，以防止第一次起爆将第二次爆夯用的药包炸坏，以此循环作业，直至完成布药施工，施工船撤离爆区至安全位置；

步骤3：连线起爆

采用非电塑料导爆管雷管传爆网络和毫秒微差爆破技术，选用高能导爆索或导爆管雷管起爆药包，电雷管起爆主导爆索，雷管脚线与起爆线相连，起爆线引至起爆器的起爆网络，且船上同步投药，即完成斜坡水下爆破夯实。

所述陆上钻孔爆破夯实的具体工艺为：

步骤1：将完成成斜坡水下爆破夯实的场地回填加高至设计标高，推填方案为沿施工方向全断面推进，推填方式为循环推进，循环进尺宜在10~15m；

步骤2：将推填完成的场地以50×50m分区，按分区顺序进行陆上钻孔深度为（0.3~0.4）H，其中，H为持力层至设计标高的抛石总厚度；

步骤3：根据爆破压缩圈计算陆上爆破密实的爆破参数：

压缩圈半径可按下式进行计算：

R=0.62×（μ×Q/Δ）^1/3

式中：R为压缩圈半径m；

Q为装药重量kg；

μ为压缩系数；

Δ为装药密度kg/m³；

单孔装药重量Q：

Q=q×a×b×h

式中：q为炸药单耗kg/m³，取0.5~0.7kg/m³；H为装药长度m，h=孔深-堵塞长度，填塞长度按（20~30）Ø选取。

为使爆破作用均匀，孔距与排距相同，取4.5~5.0 m。

步骤4：爆破后补抛石料并进行强夯。

实施例：

施工工艺为：陆上推填+水下坡面爆夯+陆上强夯；

施工拟采用全陆上推填施工、斜坡坡面水下爆夯工艺，沿试验区短边全宽推进，每炮次进尺8米。

（1）爆夯施工工艺

陆上首次抛填推进（宽120米，进尺8米，标高+4米）→第一次坡面单排爆夯形成缓斜坡台→第二次缓斜坡面爆夯→夯沉量检测→第二进尺陆上抛填推进8米→第二进尺坡面首次爆夯（按照上述流程循环直至全部完成）。工艺过程示意图如图1所示。

（1）坡面爆夯药量（首次爆夯）

单药包重量30kg，药包间距3米。

按照施工经验及爆破手册等设计规范，药包上方覆盖水深h₁应满足以下条件：

上式中q₂为单药包重量，坡面首次爆夯单药包重量为30kg，经计算可得，h₁应不小于7.2m，水面高程取设计高水位+0.97m。

综上，药包布设高程理论计算值h应小于或等于（0.97-7.2）m，即-6.23m，本试验段取值-6.5m。

（2）坡面二次爆夯

为使爆夯作用均匀，爆后基床平整，药包平面布置采用长方形网格布置。长方形网格为3.0 m×4.0 m。

（3）单药包药重Q。

按如下经验公式计算：

q₂=q₀×S×H×η/ n=19.8kg（取整20kg，具体可根据试验结果调整）

式中：q₀—爆夯单耗（kg/m³），一般为4.0～5.5kg/m³，本工程取5.0kg/m³；

S—单药包夯实基床表面积(m²)，本工程取为长方形；

H—抛石厚度(m)，本工程中抛填进尺8米，折算斜面堆石厚度5.7m，

经首次坡面爆破夯实及堆石体下滑后厚度会减小，平均厚度取5.5m；

η—夯实率，本工程平均夯沉率不低于12%；

n—爆夯遍数，本工程取2遍；

q₂—单药包药量（kg）。

（4）悬挂高度h₂。

考虑水的隔离和配重物的影响效果，药包悬挂高度不宜过大，控制范围为：药包半径的1/3≤h₂≤（0.35～0.4）Q^1/3。本工程取在配重上方50cm。

（5）一次齐发起爆药量。

本试验工程一次推进宽度120m，首次坡面爆破一排孔，药包间距3m，坡面40个药包，总共40个药包，单药包重30kg，单次起爆药量1200kg。

二次坡面爆破时3排药包，药包间距4m，排距3m,坡面共布设药包90个，总重1800kg。在综合考虑爆破环境要求的条件下，为确保周边建筑物的安全，可采用分段延时起爆，控制单响起爆药量。

（6）药包配重。为了保证药包位置准确，在水流较急时,配重大于药包的重量，且重量均等，配重材料选用容重较大的砂土。

（7）储能药包装药结构

在此次基床爆夯工程中，由于距离护岸和已建上、下游码头较近，为了降低爆破震动速度，采用储能药包这一技术.储能药包是在普通药包下部增设一个密闭气室，当药包爆炸时，由于气室的存在，减缓了爆炸压力上升和下降的速度延长了作用时间，提高了爆炸能的利用率。爆炸比冲量为记录的冲击波压（P）~时间（t）曲线包围的面积，可积分得：

爆炸比冲量I=∫^t _o=p(t)d_t

式中：I—爆炸比冲量 MPa/μs

P(t)—冲击波压力作用函数

t—作用时间

（1）炸药的选取

在水下爆破作业时，必需考虑炸药主要性能有:炸药的起爆感度；炸药抗水性能及炸药的威力。根据已有的施工经验,爆夯选用防水乳化炸药能满足本工程的准爆要求。

（2）药包制作

按设计要求的药包质量称取乳化炸药，并取一段1.5m的导爆索，按12cm一段折起，用胶布扎紧塞入药包中。然后将炸药连同导爆索一起放入编织袋中，扎紧袋口，留50~60cm导爆索作为起爆网络用。为了保证药包能悬浮，在每个药包中放一定数量的泡沫，在药包下方连接一个用编织袋装上砂子的配重，其配重为药包重量1.5～2倍，连结绳长0.5~0.6m。

（3）布药工艺

考虑到布药宽度及每天引爆频率高的特点，采用自航200T铁驳船作为布药船，采用线形方式布药。

主要布药工艺流程如下：

1）船上制作药包，加入配重体，按爆夯参数将药包置于船边；

2）按实测水深在药包上捆扎药包绳索，准备漂浮物备用；

3）在船上按设计间距用导爆索将一排药包联接好，并将控制绳索放置好备用；

4）施工船在爆区定位，用全站仪或GPS和测绳定出药包的位置；

5）到位后人工沿船边放入药包至基床表面时，拉脱药包引绳；一次放置一排，然后移动布药船放置第二段药包。两段药包相距15m以上，以防止第一次起爆将第二次爆夯用的药包炸坏，以此循环作业，直至完成布药施工。施工船撤离爆区至安全位置。

所述陆上钻孔爆破夯实的具体工艺为：

步骤1：将完成成斜坡水下爆破夯实的场地回填加高至设计标高，推填方案为沿施工方向全断面推进，推填方式为循环推进，循环进尺宜在10~15m；

步骤2：将推填完成的场地以50×50m分区，按分区顺序进行陆上钻孔深度为（0.3~0.4）H，其中，H为持力层至设计标高的抛石总厚度；

步骤3：根据爆破压缩圈计算陆上爆破密实的爆破参数：

压缩圈半径可按下式进行计算：

R=0.62×（μ×Q/Δ）^1/3

式中：R为压缩圈半径m；

Q为装药重量kg；

μ为压缩系数；

Δ为装药密度kg/m³；

单孔装药重量Q：

Q=q×a×b×h

式中：q为炸药单耗kg/m³，取0.5~0.7kg/m³；H为装药长度m，h=孔深-堵塞长度，填塞长度按（20~30）Ø选取。

为使爆破作用均匀，孔距与排距相同，取4.5~5.0 m。

步骤4：爆破后补抛石料并进行强夯。

陆上钻孔爆夯施工分区进行，每分区40m*30m，将试验区分为18个分区，分区内采用5m*5m孔网参数，三角形布孔，孔底标高位于换填层地面标高（-16.0m）以上9.5m，即-6.5m，孔深10.5m，为方便钻孔及装药，选用140孔径，延米装药量15kg，孔底装药2m，单孔装药量30kg。平面分区示意图见图3，分区内炮孔平面布置图如图4，孔内装药结构及堵塞示意图5，炸药爆炸作用后形成爆夯空腔及强夯作用过程如图7所示。

Claims (2)

1.一种跑道基础大面积爆破密实处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：按照工程标准要求选取符合要求的持力层，

步骤二：对选定持力层的区域淤泥进行清淤处理，然后石料抛填；

步骤三：抛填完成后运用分段斜坡水下爆破夯实及陆上钻孔爆破夯实相结合，爆破挤压孔底下部石料，起到密实的作用；其特征在于，所述步骤二中石料抛填方法包括水上抛填、陆上抛填、水上陆上混合抛填，其中，所述水上抛填采用开底驳粗抛，方驳配挖机细抛的组合方式；所述陆上抛填为采用自卸车、铲车、推土机的组合方式；所述分段斜坡水下爆破夯实的具体工艺为：

步骤1，在施工方向的斜坡面上采用仪器进行测量，其次，定位船定位，布药定位船沿基床纵向移动定位；总的布药区域为药包间距a×药包排距b组成的矩形区域排成的每排N个，共M排，并且总的布药区域离基床的边缘具有距离d≥3m，其中a，b在3m-5m之间，M和N根据基床的大小来决定，确定悬挂高度h₂；

药包半径的1/3≤h₂≤（0.35～0.4）Q^1/3；

根据以下公式确定药包重量：

首次爆破的单药包重量Q₁按下式计算：

Q₁=q₀×S×H×η/ n，

式中：q₀-炸药单耗（kg/m³），为2.0～3.0kg/m³；

S-单药包夯实基床表面积(m²)；

H为持力层至设计标高的抛石总厚度，单位m，根据抛填进尺，折算斜面堆石厚度m；

η-夯实率，平均夯沉率不低于12%；

n-爆夯遍数，取1遍；

二次爆破的单药包药重Q_2：

Q₂=q₀×S×H×η/ n，

式中：q₀-炸药单耗（kg/m³），为4.0～5.5kg/m³；

η-夯实率，平均夯沉率不低于12%；

n-爆夯遍数，取2遍；

步骤2.布药：

2.1船上分别制作一次爆夯药包和二次爆夯药包，分别加入配重体，将一次爆夯药包和二次爆夯药包置于船边；

2.2按实测水深在药包上捆扎药包绳索，准备漂浮物备用；

2.3在船上按设计间距用导爆索将一排药包联接好，并将控制绳索放置好备用；

2.4施工船在爆区定位，用全站仪或GPS和测绳定出药包的位置；

2.5到位后人工沿船边放入药包至基床表面时，拉脱药包引绳；一次放置一排，然后移动布药船放置第二段药包,两段药包相距15m以上，以防止第一次起爆将第二次爆夯用的药包炸坏，以此循环作业，直至完成布药施工，施工船撤离爆区至安全位置；

步骤3：连线起爆

采用非电塑料导爆管雷管传爆网络和毫秒微差爆破技术，选用高能导爆索或导爆管雷管起爆药包，电雷管起爆主导爆索，雷管脚线与起爆线相连，起爆线引至起爆器的起爆网络，且船上同步投药，即完成斜坡水下爆破夯实；

所述陆上钻孔爆破夯实的具体工艺为：

步骤A：将完成斜坡水下爆破夯实的场地回填加高至设计标高，推填方案为沿施工方向全断面推进，推填方式为循环推进，循环进尺在10~15m；

步骤B：将推填完成的场地以50×50m分区，按分区顺序进行陆上钻孔，深度为（0.3~0.4）H，其中，H为持力层至设计标高的抛石总厚度；

步骤C：根据爆破压缩圈计算陆上爆破密实的爆破参数：

压缩圈半径按下式进行计算：

R=0.062×（μ×Q/Δ）^1/3

式中：R为压缩圈半径m；

Q为单孔装药重量kg；

μ为压缩系数；

Δ为装药密度kg/m³；

单孔装药重量Q：

Q=q×a×b×h

式中：q为炸药单耗kg/m³，取0.5~0.7kg/m³；

a 为药包间距；

b 为药包排距；

h=孔深-堵塞长度，填塞长度按（20~30）Ø选取，Ø为直径；

为使爆破作用均匀，孔距与排距相同，取4.5~5.0 m;

步骤D：爆破后补抛石料并进行强夯。

2.根据权利要求1所述的跑道基础大面积爆破密实处理方法，其特征在于，所述一次爆夯药包和二次爆夯药包的药包为储能药包，所述储能药包的结构为在药包下部增设一个密闭气室。

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