CN111893947A - 一种渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，包括以下阶段：施工准备阶段、实施阶段和验证阶段。施工准备阶段包括以下步骤：爆破等级划分、石料开采规格控制、施工参数设计、爆破药量的计算、爆破网络设计。实施阶段包括以下步骤：测量控制、堤身抛填、堤头爆填、堤身循环抛填、侧向爆填以及堤侧挖泥与补抛块石。验证阶段包括验证平面位置和落底深度，采用钻孔探摸法和体积平衡法进行验证，加以沉降位移观测辅助验证。本发明采用爆破挤淤完成堤心石泥面以下泥石置换，置换淤泥最厚深度达28米，采用布药机在陆上进行布药完成爆破挤淤，可完全陆上操作，各项技术指标容易控制，质量可控，施工效率高、受一般自然因素影响小。
Description
技术领域
本发明涉及一种渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法。
背景技术
渔港是海洋捕捞与沿岸增养殖渔业的重要基地，是沿海防灾减灾体系的重要组成部分，是渔民生产、生活的重要场所，为产业聚集和鱼货集散提供空间条件。渔港建设的重点工程是防波堤工程，通过防波堤形成避风港区，为渔船提供避风锚地，同时在休渔期为渔船停靠、保养提供场地，通过防波堤的挡风浪作用减轻了当地渔民受台风的袭扰。由于国内港口工程建设由近岸向离岸方向发展，软基处理日趋向深厚的方向发展，如果在深厚软基上直接加载抛石筑堤，极易出现堤身的无序不稳定性的滑动或过大沉降，造成石料的浪费，造成后续处理费用增加，甚至无法再进行正常筑堤的施工。因此，在抛石筑堤前期需要对原深厚软基中的淤泥进行处理。
现有的软基淤泥处理方法主要有排水固结法和爆炸排淤填石法；但是当筑堤过程中遇到较复杂的软基混合体时，由于现有的施工机械无法穿过石层采用插设塑料排水板的方法进行软基排水固结；也无法采用常规的爆炸排淤填石法处理淤泥。此时通常的处理方法是将石方体(或砂砾石)挖除后再处理下面的淤泥，这种常规的处理方法需要使用大型挖机或专业挖泥船，水上作业的施工难度大，进度缓慢，挖除处理后再抛石筑堤，设计断面每立方填石的方量也会相对增多，也必然会增加工程投资成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，它的操作简便、工序少、速度快、可完全陆上操作、更有利于质量控制，受一般自然因素影响小。
实现本发明目的的一种技术方案是：一种渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，包括施工准备阶段、实施阶段和验证阶段；
所述施工准备阶段包括以下步骤：爆破等级划分、石料开采规格控制、施工参数设计、爆破药量的计算、爆破网络设计；
进行爆破等级划分步骤时，根据爆区所处环境、与爆区最近的建筑物的距离、作业范围和最大一次总药量划分爆破等级；
进行石料开采规格控制步骤时，一是选择石料开采场，通过钻探确定，探明山体覆盖层的厚度，岩质情况及裂隙发育情况，从而判断采到的块石是否符合规格要求和数量要求；二是通过爆破开采石料，经过开采爆破试验和爆破参数调整获得符合规格要求的块石，即根据计算公式：QC＝q×a×b×H得出单孔药量，式中,QC为开采爆破单孔药量t；q为岩石标准单耗Kg/m3；a为炮孔间距m；b为炮孔排距m，H为台阶高度m，根据开采爆破试验效果判断是否需要调整爆破参数，如果块石的尺寸偏小应增大炮孔的孔径，降低q的指标或加大a的指标或加大b的指标，或同时调整其中2～3个指标，若块石的尺寸偏大则相应反之调整；
进行施工参数设计步骤时，包括抛填参数的取值和爆破参数的取值；
(1)抛填参数的取值方法如下：
①堤顶爆前抛填标高的取值：一要考虑抛填标高是否适合自卸车两个车道的宽度，并在堤顶爆前加载的高度比堤顶设计标高高2m；二要考虑堤头的局部加载高度至少比堤顶设计标高高2m；
②堤顶爆前抛填宽度的取值：不小于堤身断面的底宽；
③每炮抛填进尺LH的取值：根据淤泥厚度Hm的分布情况选取；当淤泥厚度Hm＝4～10m,每炮抛填进尺LH＝5～6m；当淤泥厚度Hm＝10～15m,每炮抛填进尺LH＝6～7m；当淤泥厚度Hm＝15～25m,每炮抛填进尺LH＝4～5m；
(2)爆破参数的取值方法如下：
①药包平面位置的取值：在抛石体的外沿1～2m；
②药包间距的取值：为2～3m，药包间距大时单个药包的重量大，药包间距小时单个药包的重量小；单个药包的重量为50～60kg，以方便装药为准；
③药包埋深的取值：视覆盖水深的情况选取；当覆盖水深小于2m，药包埋深为0.5Hm；当覆盖水深2～4m，药包埋深为0.45Hm；当覆盖水深大于4m，药包埋深为0.55Hm；
④炸药单耗的取值：以Hs/Hm的比值选取，Hs为泥面以上的填石厚度m；当Hs/Hm≤1，炸药单耗q0＝0.3～0.4；当Hs/Hm＞11，炸药单耗q0＝0.4～0.5；
进行爆破药量的计算步骤时，包括线布药量计算、堤头一次爆破药量计算和单孔药量计算；
(1)线布药量的计算公式为：q’L＝q0×LH×Hmw，Hmw＝Hm+(γw/γm)Hw；
式中：q’L为线布药量kg/m，即单位布药长度上分布的药量；q0为炸药单耗kg/m3,即爆除单位体积淤泥所需的药量；LH为爆破排淤填石一次推进的水平距离m；Hmw为计入覆盖水深的折算淤泥厚度m；Hm为置换淤泥厚度m；γw为水重度KN/m3，取9.8KN/m3；γm为淤泥重度KN/m3，取15.51KN/m3；Hw为覆盖水深m，即泥面以上的水深，取平均值2.2m；
(2)堤头一次爆破药量的计算公式为：Q＝q’L×LL
式中：Q为堤头一次爆破挤淤药量kg；q'L为线布药量kg/m，即单位布药长度上分布的药量；LL为理论布药线长度m；
(3)单孔药量的计算公式为：Q1＝Q/m，m＝LL/(A+1)
式中：Q1为单孔药量kg；m为一次布药理论孔数；A为药包间距，取2.0～3.0m；
进行爆破网络设计步骤时，采用非电起爆网络，由起爆器、击发针、主导爆管雷管、若干支导爆管雷管、导爆管和药包组成；起爆器通过导线与击发针相连，击发针通过导线与主导爆管雷管相连，主导爆管雷管通过导线与若干个支导爆管雷管相连，每个支导爆管雷管通过多根导爆索与多个药包相连；起爆器引爆导线，主导爆管雷管瞬间起爆，以致由毫秒延迟的支导爆管雷管起爆引爆炸药包，达到分段毫秒微差起爆；
所述实施阶段包括以下步骤：测量控制、堤身抛填、堤头爆填、堤身循环抛填、侧向爆填以及堤侧挖泥与补抛块石；
进行所述测量控制步骤时，包括以下工序：
(1)测量放线工序，在堤身抛填阶段，测量放线采用RTK-GPS测量系统进行，RTK-GPS测量系统由GPS接收设备、数据传输系统和软件系统三部分组成；数据传输系统由基准站的发射电台和流动站的接收电台组成；软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能；根据设计施工图进行放样，并设立抛填标志；
(2)沉降位移观测工序，随着堤头爆填的推进，每50m预埋一个沉降盘，埋设好的沉降盘的顶部露出堤顶25cm，观测期直至堤身的护面施工完成；待堤顶的压顶施工完成后，沿堤长每50m预埋一个永久监测点；
进行所述堤身抛填步骤时，抛填的块石采用挖掘机配合自卸车装车运至堤顶抛填，通过RTK-GPS测量系统控制堤顶抛填宽度、抛填顶标高和每炮抛填进尺；堤顶爆前抛填宽度应满足设计断面底宽的要求；抛填顶标高的控制包括堤顶爆前抛填高度控制和爆后的堤顶标高控制；爆破过程中堤顶不断下降应不断补抛，待完成全部爆填挤淤作业后，且沉降基本稳定后再逐步补抛至堤顶达到设计标高；
进行所述堤头爆填步骤时，是在堤身抛填进尺达到设计进尺后实施，即在堤头的正面和两侧布设炸药包群进行爆填挤淤，包括以下工序：
(1)药包制作工序，按照方案选取单个药包的重量，根据单根炸药的重量确定每个药包的炸药根数，并将单个药包所需的炸药装入编织袋内，将导爆索的一端做成起爆头，插入炸药内部，再用细麻绳捆扎编织袋口，导爆索的另一端外露在编织袋外并用塑料防水胶布包扎；
(2)装药工序，将药包装入呈圆筒形的装药室，装药室的外径为Φ32～36cm，壁厚为8mm，装药室的上口和下口均为斜口，装药室的下口设有盖板并通过铁丝扣在位于装药室外壁的扣环上；当装药室的下口插进淤泥时盖板封盖，拔出装药室时盖板自动打开，使药包滞留在淤泥层中，达到埋置药包的目的；
(3)布药工序，采用布药机完成，布药机包括装药室、布药杆、挖掘机的大臂和机身；由挖掘机的大臂端头与布药杆的上端连接，布药杆的下部固定装药室；通过挖掘机的大臂动作将布药杆连同装药室一起垂直插入淤泥层中；布药时要控制以下内容：
①药包位置控制，通过计算挖掘机的机身位置和大臂的长度把握药包的埋置位置，使药包埋置在抛石体的坡底外沿1～2m；
②药包间距的控制，通过在堤顶放样以三点一线通过拉线确定；
③药包埋深的控制：即控制药包埋置位置的标高，控制方法是：
a.工前测量，通过扫海得到原泥面的标高，根据药包埋深不小于1/2淤泥厚度得出每个端爆填循环的药包埋置的标高；
b.通过布药杆上的尺寸刻度和布药时点的水面标高确定药包埋深；
(4)联网和起爆工序，联网时，根据设计的爆破网络联线各药包；起爆时，起爆方式采用分段毫秒微差起爆，根据一次炸药总量确定，最多分为5段，每段药量不低于170kg，段与段之间延迟50毫秒爆破；
进行所述堤身循环抛填步骤时，堤头爆填后按设计堤顶宽度补抛块石并继续向后推进，当堤头达到新的设计进尺后，再次在堤头布设炸药包群实施爆破，如此以抛填→爆破→抛填的方式循环进行，直至达到设计堤长；
进行所述侧向爆填步骤时，是在堤身推进达到一定长度后实施，即在堤身的两侧布设炸药包群进行侧向爆填，完整形成堤身两侧的坡脚，挤出堤底残留的淤泥；所述侧向爆填步骤包括：药包制作工序、装药工序、布药工序、联网和起爆工序；所述药包制作工序、装药工序和联网和起爆工序一一对应地与所述堤头爆填步骤中的药包制作工序、装药工序和联网和起爆工序相同；
进行布药工序时，先在堤身两侧各自修筑布药平台，接着将布药机就位于布药平台上，再由布药机将药包埋置到位；布药时要控制以下参数：
①药包位置控制，通过计算挖掘机的机身位置和大臂的长度把握药包的埋置位置，使药包埋置的边线位于堤身的护底块石的外沿1～2m；
②药包间距的控制，通过在堤顶放样以三点一线通过拉线确定；
③药包埋深的控制：即控制药包埋置位置的标高，控制方法是：
a.工前测量，通过扫海得到原泥面的标高，根据药包的埋深不小于1/2淤泥厚度，得出每个侧爆循环的药包的埋置标高；
b.通过布药杆上的尺寸刻度和布药时点的水面标高确定药包埋深；
进行堤侧挖泥与补抛块石步骤时，对堤身的外侧进行挖泥和补抛块石，必要时，再次在堤身两侧布设炸药包群实施侧向爆填，以形成满足设计断面要求的外侧坡脚；
所述验证阶段时，包括验证平面位置和落底深度，采用钻孔探摸法和体积平衡法进行验证，加以沉降位移观测辅助验证；
进行所述钻孔探摸法验证时，在堤顶钻孔一定深度后从上至下依次探摸抛石层的厚度、泥石混合层的厚度和粉质粘土层的厚度，并探摸抛石体的实际落底标高；
进行所述体积平衡法验证时，通过每循环堤头爆填所抛填的石方量和侧向爆填后抛填的石方量统计，根据统计数据判断实际抛填石方量与设计石方量是否吻合，若吻合便达到体积平衡；
进行沉降位移观测辅助验证时，根据堤顶上预埋的永久监测点观测堤身的沉降速率和位移速率。
上述的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，其中，在实施阶段的测量控制步骤中，进行沉降位移观测采用的所述沉降盘包括一块长×宽×厚＝60cm×50cm×0.5cm的底板、一根固定在底板的顶面中央且外径为0.45cm、高度为150cm的测量钢管、一个通过螺帽安装在测量钢管的顶部的钢套筒和四根均布地连接在测量钢管的下部与底板的顶面之间且直径为0.18cm、长度为65cm的斜向支撑钢筋。
上述的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，其中，进行堤身抛填步骤时，采用5～300kg级配的抛填块石，抛填时把尺寸大的块石抛在堤外侧。
上述的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，其中，进行侧向爆填步骤时，一次处理长度为100～120m。
本发明的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，针对防波堤的基底淤泥层深厚，在堤心石泥面以下采用爆破挤淤完成泥石置换，置换淤泥最厚深度达28米，所需石料均来自本岛开山取石，采用布药机在陆上进行布药完成爆破挤淤，可完全陆上操作，各项技术指标容易控制，质量可控，施工效率高，还采取分段毫秒微差起爆，以减弱地震波的强度；相比传统工艺挖泥量较少，操作简便、工序少、速度快、受一般自然因素影响小，同时堤头爆挤推进80～100m后，最初形成的40～50m的堤身可进行理坡、护面施工，与堤头爆挤平行施工，可大大缩短工期受，且爆破挤淤工艺的挖泥量只占传统工艺挖泥量的30％，解决了卸泥困难的问题，减少环境污染。
附图说明
图1是本发明的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法的流程图；
图2是本发明的爆破挤淤施工方法在施工准备阶段进行石料开采规格控制步骤时采用的石料开采爆破结构示意图；
图3是本发明的爆破挤淤施工方法在施工准备阶段进行爆破网络设计步骤时采用的爆破网络结构示意图；
图4a是本发明的爆破挤淤施工方法在实施阶段进行测量控制步骤的沉降位移观测工序时采用的沉降盘的结构示意图；
图4b是本发明的爆破挤淤施工方法在实施阶段进行测量控制步骤的沉降位移观测工序时采用的沉降盘的埋设结构示意图；
图5是本发明的爆破挤淤施工方法在实施阶段进行堤头爆填步骤时的纵断面(推进)示意图；
图6是本发明的爆破挤淤施工方法在实施阶段进行堤头爆填步骤时的横断面示意图；
图7是本发明的爆破挤淤施工方法在实施阶段进行侧向爆填步骤的布药工序时的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图7，本发明的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，包括施工准备阶段、实施阶段和验证阶段。
施工准备阶段包括以下步骤：爆破等级划分、石料开采规格控制、施工参数设计、爆破药量的计算、爆破网络设计；
进行爆破等级划分步骤时，根据爆区所处环境、与爆区最近的建筑物的距离、作业范围和最大一次总药量划分爆破等级；
进行石料开采规格控制步骤时，一是选择石料开采场，通过钻探确定，探明山体覆盖层的厚度，岩质情况及裂隙发育情况，从而判断采到的块石是否符合规格要求和数量要求；二是通过爆破开采石料，经过开采爆破试验和爆破参数调整获得符合规格要求的块石，即根据计算公式：QC＝q×a×b×H得出单孔药量，式中,QC为开采爆破单孔药量t；q为岩石标准单耗Kg/m3；a为炮孔间距m；b为炮孔排距m，H为台阶高度m(见图2)，根据开采爆破试验效果判断是否需要调整爆破参数，如果块石的尺寸偏小应增大炮孔的孔径，降低q的指标或加大a的指标或加大b的指标，或同时调整其中2～3个指标，若块石的尺寸偏大则相应反之调整；另外要取得良好的开采爆破效果还要做好以下几点：①清除炮孔底部的残渣，排除炮孔内的积水；②保证根底率，使抵抗线不受约束；③采用能量最均衡的三角形布孔；④采用毫秒导爆管雷管微差起爆；
进行施工参数设计步骤时，包括抛填参数的取值和爆破参数的取值；
(1)抛填参数的取值方法如下：
①堤顶爆前抛填标高的取值：一要考虑抛填顶标高的宽度是否适合自卸车两个车道的宽度，并在堤头爆前加载的堤顶高度比堤顶设计标高高2m；二要考虑堤头的局部加载高度至少比堤顶设计标高高2m；
②堤顶爆前抛填宽度的取值：不小于堤身断面的底宽；
③每炮抛填进尺LH的取值：根据淤泥厚度Hm的分布情况选取；当淤泥厚度Hm＝4～10m,每炮抛填进尺LH＝5～6m；当淤泥厚度Hm＝10～15m,每炮抛填进尺LH＝6～7m；当淤泥厚度Hm＝15～25m,每炮抛填进尺LH＝4～5m；
(2)爆破参数的取值方法如下：
①药包平面位置的取值：在抛石体的外沿1～2m；
②药包间距的取值：为2～3m，药包间距大时单个药包的重量大，药包间距小时单个药包的重量小；单个药包的重量为50～60kg，以方便装药为准；
③药包埋深的取值：视覆盖在炸药包上的水深情况选取，根据潮汛表结合泥面标高计算水深；当覆盖水深小于2m，药包埋深为0.5Hm；当覆盖水深2～4m，药包埋深为0.45Hm；当覆盖水深大于4m，药包埋深为0.55Hm；
④炸药单耗的取值：以Hs/Hm的比值选取，Hs为泥面以上的填石厚度m；当Hs/Hm≤1，炸药单耗q0＝0.3～0.4；当Hs/Hm＞11，炸药单耗q0＝0.4～0.5；
进行爆破药量的计算步骤时，包括线布药量计算、堤头一次爆破药量计算和单孔药量计算；
(1)线布药量的计算公式为：q’L＝q0×LH×Hmw，Hmw＝Hm+(γw/γm)Hw；
式中：q’L为线布药量kg/m，即单位布药长度上分布的药量；q0为炸药单耗kg/m3,即爆除单位体积淤泥所需的药量；LH为爆破排淤填石一次推进的水平距离m；Hmw为计入覆盖水深的折算淤泥厚度m；Hm为置换淤泥厚度m；γw为水重度KN/m3，取9.8KN/m3；γm为淤泥重度KN/m3，取15.51KN/m3；Hw为覆盖水深m，即泥面以上的水深，取平均值2.2m；
(2)堤头一次爆破药量的计算公式为：Q＝q’L×LL
式中：Q为堤头一次爆破挤淤药量kg；q'L为线布药量kg/m，即单位布药长度上分布的药量；LL为理论布药线长度m；
(3)单孔药量的计算公式为：Q1＝Q/m，m＝LL/(A+1)
式中：Q1为单孔药量kg；m为一次布药理论孔数；A为药包间距，取2.0～3.0m；
进行爆破网络设计步骤时，采用非电起爆网络，由起爆器、击发针、主导爆管雷管、若干支导爆管雷管、导爆管和药包组成；起爆器通过导线与击发针相连，击发针通过导线与主导爆管雷管相连，主导爆管雷管通过导线与若干个支导爆管雷管相连，每个支导爆管雷管通过多根导爆索与多个药包相连(见图3)；起爆器引爆导线，主导爆管雷管瞬间起爆，以致由毫秒延迟的支导爆管雷管起爆引爆炸药包，达到分段毫秒微差起爆；
实施阶段包括以下步骤：测量控制、堤身抛填、堤头爆填、堤身循环抛填、侧向爆填以及堤侧挖泥与补抛块石；
进行测量控制步骤时，包括以下工序：
(1)测量放线工序，在堤身抛填阶段，测量放线采用RTK-GPS测量系统进行，RTK-GPS测量系统由GPS接收设备、数据传输系统和软件系统三部分组成；数据传输系统由基准站的发射电台和流动站的接收电台组成；软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能；根据设计施工图进行放样，并设立抛填标志；
(2)沉降位移观测工序，随着堤头爆填的推进，每50m预埋一个沉降盘，沉降盘包括一块长×宽×厚＝60cm×50cm×0.5cm的底板10、一根固定在底板10的顶面中央且外径为0.45cm、高度为150cm的测量钢管11、一个通过螺帽安装在测量钢管11的顶部的钢套筒12和四根均布地连接在测量钢管11的下部与底板10的顶面之间且直径为0.18cm、长度为65cm的斜向支撑钢筋13(见图4a)；埋设好的沉降盘的顶部露出堤顶25cm(见图4b)；观测期直至堤身的护面施工完成；待堤顶的压顶施工完成后，沿堤长每50m预埋一个永久监测点；
进行堤身抛填步骤时，采用5～300kg级配的抛填块石，抛填的块石采用挖掘机配合自卸车装车运至堤顶抛填，通过RTK-GPS测量系统控制堤顶抛填宽度、抛填顶标高和每炮抛填进尺；堤顶爆前抛填宽度应满足设计断面底宽的要求；抛填顶标高的控制包括堤顶爆前抛填高度控制和爆后的堤顶标高控制；抛填时把尺寸大的块石抛在堤外侧，可抵抗风浪冲刷，减少流失量，同时保证堤身更加稳定，爆破过程中堤顶不断下降应不断补抛，待完成全部爆填挤淤作业后，且沉降基本稳定后再逐步补抛至堤顶达到设计标高；
进行堤头爆填步骤时，是在堤身抛填进尺达到设计进尺后实施，即在堤头的正面和两侧布设炸药包群进行爆填挤淤，包括以下工序：
(1)药包制作工序，按照方案选取单个药包的重量，根据单根炸药的重量确定每个药包的炸药根数，并将单个药包所需的炸药装入编织袋内，将导爆索的一端做成起爆头，插入炸药内部，再用细麻绳捆扎编织袋口，导爆索的另一端外露在编织袋外并用塑料防水胶布包扎；
(2)装药工序，为方便人工装药，单个药包的设计重量为50～60kg；将药包装入呈圆筒形的装药室，装药室的外径为Φ32～36cm，壁厚为8mm，装药室的上口和下口均为斜口，装药室的下口设有盖板并通过铁丝扣在位于装药室外壁的扣环上；当装药室的下口插进淤泥时盖板封盖，拔出装药室时盖板自动打开，使药包滞留在淤泥层中，达到埋置药包的目的；
(3)布药工序，采用布药机完成，布药机包括装药室、布药杆、挖掘机的大臂和机身；布药杆采用外径为Φ14cm、壁厚为12mm的无缝钢管；由挖掘机的大臂端头与布药杆的上端连接，布药杆的下部固定装药室；通过挖掘机的大臂动作将布药杆连同装药室一起垂直插入淤泥层中；布药时要控制以下参数：
①药包位置控制，通过计算挖掘机的机身位置和大臂的长度把握药包的埋置位置，使药包埋置在抛石体的坡底外沿1～2m；
②药包间距的控制，通过在堤顶放样以三点一线通过拉线确定；
③药包埋深的控制：即控制药包埋置位置的标高，控制方法是：
a.工前测量，通过扫海得到原泥面的标高，根据药包埋深不小于1/2淤泥厚度得出每个端爆填循环的药包埋置的标高；
b.通过布药杆上的尺寸刻度和布药时点的水面标高确定药包埋深；
(4)联网和起爆工序，联网时，根据设计的爆破网络联线各药包；起爆时，起爆方式采用分段毫秒微差起爆，根据一次炸药总量确定，最多分为5段，每段药量不低于170kg，段与段之间延迟50毫秒爆破；
爆破挤淤过程包括石舌的形成步骤和定向滑移下沉步骤：
石舌的形成步骤：起爆瞬间，药包周围的淤泥和水在爆炸动能的推动下向四周运动，抛石体也向上抬起，使淤泥受冲击作用而强度降低；淤泥向四周运动形成空腔，空腔继续扩张使淤泥向外侧形成鼓包，鼓包在薄弱处发生破坏，空腔内压力瞬间卸载，抛石体在自身重力的作用下，整体向空腔内塌落而形成石舌；
定向滑移下沉步骤：通过淤泥层的剪应力与抗剪强度的关系判断抛石体能否持续下沉，即通过以下公式判断：
式中：Cu为十字板抗剪强度；K为爆破强扰动引起的淤泥强度折减系数；τ为爆破及抛石荷载的剪应力；
由于在爆炸力的作用下使淤泥层的结构发生破坏，降低了淤泥层的抗剪强度，在抛石体和爆破振动的作用下产生剪应力，使剪应力大于抗剪强度；另外在爆炸振动力的作用下淤泥与水形成混合物，增大了流动性，在抛石体重力的作用下向两侧排挤，通过不断补料加载下抛石体将持续下沉，直至达到持力层完成泥石置换的目的(见图5和图6)。
通过多次堤头推进爆破和堤身两侧的侧向爆破，第一次爆破位置的抛石体才能在多次的爆破中不断下沉，完成连续挤淤，最后达到设计要求的堤心石基础底标高；
进行堤身循环抛填步骤时，堤头爆填后按设计堤顶宽度补抛块石并继续向后推进，当堤头达到新的设计进尺后，再次在堤头布设炸药包群实施爆破，如此以抛填→爆破→抛填的方式循环进行，直至达到设计堤长；
进行侧向爆填步骤时，是在堤身推进达到一定长度后实施，即在堤身的两侧布设炸药包群进行侧向爆填，完整形成堤身两侧的坡脚，挤出堤底残留的淤泥；侧向爆填一次处理长度为100～120m；侧向爆填步骤包括：药包制作工序、装药工序、布药工序、联网和起爆工序；所述药包制作工序、装药工序和联网和起爆工序一一对应地与堤头爆填步骤中的药包制作工序、装药工序和联网和起爆工序相同；
进行布药工序时，先在堤身两侧各自修筑布药平台，接着将布药机就位于布药平台上，再由布药机将药包埋置到位；布药时要控制以下内容：
①药包位置控制，通过计算挖掘机的机身位置和大臂的长度把握药包埋置位置，使药包埋置的边线位于堤身的护底块石的外沿1～2m(见图7)；
②药包间距的控制，通过在堤顶放样以三点一线通过拉线确定；
③药包埋深的控制：即控制药包埋置位置的标高，控制方法是：
a.工前测量，通过扫海得到原泥面的标高，根据药包的埋深不小于1/2淤泥厚度，得出每个侧爆循环的药包的埋置标高；
b.通过布药杆上的尺寸刻度和布药时点的水面标高确定药包埋深；
进行堤侧挖泥与补抛块石步骤时，对堤身的外侧进行挖泥和补抛块石，必要时，再次在堤身两侧布设炸药包群实施侧向爆填，以形成满足设计断面要求的外侧坡脚；
验证阶段时，包括验证平面位置和落底深度，采用钻孔探摸法和体积平衡法进行验证，加以沉降位移观测辅助验证；
进行钻孔探摸法验证时，在堤顶钻孔一定深度后从上至下依次探摸抛石层的厚度、泥石混合层的厚度和粉质粘土层的厚度，并探摸抛石体的实际落底标高；
进行体积平衡法验证时，通过每循环堤头爆填所抛填的石方量和侧向爆填后抛填的石方量统计，根据统计数据判断实际抛填石方量与设计石方量是否吻合，若吻合便达到体积平衡；
进行沉降位移观测辅助验证时，根据堤顶上预埋的永久监测点观测堤身的沉降速率和位移速率。
实施例
宁德市霞浦县海岛西洋一级渔港工程位于西洋岛，远离岸线20海里，属于孤岛。抛填采用“堤身先宽后窄”的方法，爆挤采用“端部和两侧分别爆挤”的工序施工。
“堤身先宽后窄”就是在淤泥面以下部分的堤身断面大、宽度宽，这部分堤心石采用爆填处理，而淤泥面以上的堤身断面小、宽度窄，这部分堤心石直接抛填，从而能提高施工效率。
本工程防波堤的堤心石泥面以下采用爆破挤淤完成泥石置换，置换淤泥厚度最厚断面为28m，在抛石体的外沿1～2m位置利用布药器在淤泥中埋置炸药包，炸药爆炸释放巨大能量将淤泥破坏并挤出去形成空腔，同时抛石体借助自重滑入空腔达到置换淤泥的目的。
本工程的作业范围属于岩土爆破，最大一次总药量为0.864t，爆破等级应为C级。
本工程的施工参数中包括端爆参数和侧爆参数。
1)端爆参数以桩号D0+150～200为例，见表1；
表1.
注：①堤顶爆前抛填标高“+”号左边数字指堤顶抛填标高，“+”号右边数字指堤头局部加高；②堤顶爆前抛填宽度“+”号左边数字指堤外侧宽度，“+”号右边数字指堤内侧宽度(以堤轴线为界)。
2)侧爆参数以桩号D0+150～200为例，见下表2；
表2.
注：①一次爆炸药包个数“+”号左边数字指堤外侧药包个数，“+”号右边数字指堤内侧药包个数(以堤轴线为界)；②一次爆炸用炸药量“+”号左边数字指堤外侧药量，“+”号右边数字指堤内侧药量(以堤轴线为界)。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (4)
1.一种渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，包括施工准备阶段、实施阶段和验证阶段；其特征在于，
所述施工准备阶段包括以下步骤：爆破等级划分、石料开采规格控制、施工参数设计、爆破药量的计算、爆破网络设计；
进行爆破等级划分步骤时，根据爆区所处环境、与爆区最近的建筑物的距离、作业范围和最大一次总药量划分爆破等级；
进行石料开采规格控制步骤时，一是选择石料开采场，通过钻探确定，探明山体覆盖层的厚度，岩质情况及裂隙发育情况，从而判断采到的块石是否符合规格要求和数量要求；二是通过爆破开采石料，经过开采爆破试验和爆破参数调整获得符合规格要求的块石，即根据计算公式：QC＝q×a×b×H得出单孔药量，式中,QC为开采爆破单孔药量t；q为岩石标准单耗Kg/m3；a为炮孔间距m；b为炮孔排距m，H为台阶高度m，根据开采爆破试验效果判断是否需要调整爆破参数，如果块石的尺寸偏小应增大炮孔的孔径，降低q的指标或加大a的指标或加大b的指标，或同时调整其中2～3个指标，若块石的尺寸偏大则相应反之调整；
进行施工参数设计步骤时，包括抛填参数的取值和爆破参数的取值；
(1)抛填参数的取值方法如下：
①堤顶爆前抛填标高的取值：一要考虑抛填标高是否适合自卸车两个车道的宽度，并在堤顶爆前加载的高度比堤顶设计标高高2m；二要考虑堤头的局部加载高度至少比堤顶设计标高高2m；
②堤顶爆前抛填宽度的取值：不小于堤身断面的底宽；
③每炮抛填进尺LH的取值：根据淤泥厚度Hm的分布情况选取；当淤泥厚度Hm＝4～10m,每炮抛填进尺LH＝5～6m；当淤泥厚度Hm＝10～15m,每炮抛填进尺LH＝6～7m；当淤泥厚度Hm＝15～25m,每炮抛填进尺LH＝4～5m；
(2)爆破参数的取值方法如下：
①药包平面位置的取值：在抛石体的外沿1～2m；
②药包间距的取值：为2～3m，药包间距大时单个药包的重量大，药包间距小时单个药包的重量小；单个药包的重量为50～60kg，以方便装药为准；
③药包埋深的取值：视覆盖水深的情况选取；当覆盖水深小于2m，药包埋深为0.5Hm；当覆盖水深2～4m，药包埋深为0.45Hm；当覆盖水深大于4m，药包埋深为0.55Hm；
④炸药单耗的取值：以Hs/Hm的比值选取，Hs为泥面以上的填石厚度m；当Hs/Hm≤1，炸药单耗q0＝0.3～0.4；当Hs/Hm＞11，炸药单耗q0＝0.4～0.5；
进行爆破药量的计算步骤时，包括线布药量计算、堤头一次爆破药量计算和单孔药量计算；
(1)线布药量的计算公式为：q’L＝q0×LH×Hmw，Hmw＝Hm+(γw/γm)Hw；
式中：q’L为线布药量kg/m，即单位布药长度上分布的药量；q0为炸药单耗kg/m3,即爆除单位体积淤泥所需的药量；LH为爆破排淤填石一次推进的水平距离m；Hmw为计入覆盖水深的折算淤泥厚度m；Hm为置换淤泥厚度m；γw为水重度KN/m3，取9.8KN/m3；γm为淤泥重度KN/m3，取15.51KN/m3；Hw为覆盖水深m，即泥面以上的水深，取平均值2.2m；
(2)堤头一次爆破药量的计算公式为：Q＝q’L×LL
式中：Q为堤头一次爆破挤淤药量kg；q'L为线布药量kg/m，即单位布药长度上分布的药量；LL为理论布药线长度m；
(3)单孔药量的计算公式为：Q1＝Q/m，m＝LL/(A+1)
式中：Q1为单孔药量kg；m为一次布药理论孔数；A为药包间距，取2.0～3.0m；
进行爆破网络设计步骤时，采用非电起爆网络，由起爆器、击发针、主导爆管雷管、若干支导爆管雷管、导爆管和药包组成；起爆器通过导线与击发针相连，击发针通过导线与主导爆管雷管相连，主导爆管雷管通过导线与若干个支导爆管雷管相连，每个支导爆管雷管通过多根导爆索与多个药包相连；起爆器引爆导线，主导爆管雷管瞬间起爆，以致由毫秒延迟的支导爆管雷管起爆引爆炸药包，达到分段毫秒微差起爆；
所述实施阶段包括以下步骤：测量控制、堤身抛填、堤头爆填、堤身循环抛填、侧向爆填以及堤侧挖泥与补抛块石；
进行所述测量控制步骤时，包括以下工序：
(1)测量放线工序，在堤身抛填阶段，测量放线采用RTK-GPS测量系统进行，RTK-GPS测量系统由GPS接收设备、数据传输系统和软件系统三部分组成；数据传输系统由基准站的发射电台和流动站的接收电台组成；软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能；根据设计施工图进行放样，并设立抛填标志；
(2)沉降位移观测工序，随着堤头爆填的推进，每50m预埋一个沉降盘，埋设好的沉降盘的顶部露出堤顶25cm，观测期直至堤身的护面施工完成；待堤顶的压顶施工完成后，沿堤长每50m预埋一个永久监测点；
进行所述堤身抛填步骤时，抛填的块石采用挖掘机配合自卸车装车运至堤顶抛填，通过RTK-GPS测量系统控制堤顶抛填宽度、抛填顶标高和每炮抛填进尺；堤顶爆前抛填宽度应满足设计断面底宽的要求；抛填顶标高的控制包括堤顶爆前抛填高度控制和爆后的堤顶标高控制；爆破过程中堤顶不断下降应不断补抛，待完成全部爆填挤淤作业后，且沉降基本稳定后再逐步补抛至堤顶达到设计标高；
进行所述堤头爆填步骤时，是在堤身抛填进尺达到设计进尺后实施，即在堤头的正面和两侧布设炸药包群进行爆填挤淤，包括以下工序：
(1)药包制作工序，按照方案选取单个药包的重量，根据单根炸药的重量确定每个药包的炸药根数，并将单个药包所需的炸药装入编织袋内，将导爆索的一端做成起爆头，插入炸药内部，再用细麻绳捆扎编织袋口，导爆索的另一端外露在编织袋外并用塑料防水胶布包扎；
(2)装药工序，将药包装入呈圆筒形的装药室，装药室的外径为Φ32～36cm，壁厚为8mm，装药室的上口和下口均为斜口，装药室的下口设有盖板并通过铁丝扣在位于装药室外壁的扣环上；当装药室的下口插进淤泥时盖板封盖，拔出装药室时盖板自动打开，使药包滞留在淤泥层中，达到埋置药包的目的；
(3)布药工序，采用布药机完成，布药机包括装药室、布药杆、挖掘机的大臂和机身；由挖掘机的大臂端头与布药杆的上端连接，布药杆的下部固定装药室；通过挖掘机的大臂动作将布药杆连同装药室一起垂直插入淤泥层中；布药时要控制以下内容：
①药包位置控制，通过计算挖掘机的机身位置和大臂的长度把握药包的埋置位置，使药包埋置在抛石体的坡底外沿1～2m；
②药包间距的控制，通过在堤顶放样以三点一线通过拉线确定；
③药包埋深的控制：即控制药包埋置位置的标高，控制方法是：
a.工前测量，通过扫海得到原泥面的标高，根据药包埋深不小于1/2淤泥厚度得出每个端爆填循环的药包埋置的标高；
b.通过布药杆上的尺寸刻度和布药时点的水面标高确定药包埋深；
(4)联网和起爆工序，联网时，根据设计的爆破网络联线各药包；起爆时，起爆方式采用分段毫秒微差起爆，根据一次炸药总量确定，最多分为5段，每段药量不低于170kg，段与段之间延迟50毫秒爆破；
进行所述堤身循环抛填步骤时，堤头爆填后按设计堤顶宽度补抛块石并继续向后推进，当堤头达到新的设计进尺后，再次在堤头布设炸药包群实施爆破，如此以抛填→爆破→抛填的方式循环进行，直至达到设计堤长；
进行所述侧向爆填步骤时，是在堤身推进达到一定长度后实施，即在堤身的两侧布设炸药包群进行侧向爆填，完整形成堤身两侧的坡脚，挤出堤底残留的淤泥；所述侧向爆填步骤包括：药包制作工序、装药工序、布药工序、联网和起爆工序；所述药包制作工序、装药工序和联网和起爆工序一一对应地与所述堤头爆填步骤中的药包制作工序、装药工序和联网和起爆工序相同；
进行布药工序时，先在堤身两侧各自修筑布药平台，接着将布药机就位于布药平台上，再由布药机将药包埋置到位；布药时要控制以下参数：
①药包位置控制，通过计算挖掘机的机身位置和大臂的长度把握药包的埋置位置，使药包埋置的边线位于堤身的护底块石的外沿1～2m；
②药包间距的控制，通过在堤顶放样以三点一线通过拉线确定；
③药包埋深的控制：即控制药包埋置位置的标高，控制方法是：
a.工前测量，通过扫海得到原泥面的标高，根据药包的埋深不小于1/2淤泥厚度，得出每个侧爆循环的药包的埋置标高；
b.通过布药杆上的尺寸刻度和布药时点的水面标高确定药包埋深；
进行堤侧挖泥与补抛块石步骤时，对堤身的外侧进行挖泥和补抛块石，必要时，再次在堤身两侧布设炸药包群实施侧向爆填，以形成满足设计断面要求的外侧坡脚；
所述验证阶段时，包括验证平面位置和落底深度，采用钻孔探摸法和体积平衡法进行验证，加以沉降位移观测辅助验证；
进行所述钻孔探摸法验证时，在堤顶钻孔一定深度后从上至下依次探摸抛石层的厚度、泥石混合层的厚度和粉质粘土层的厚度，并探摸抛石体的实际落底标高；
进行所述体积平衡法验证时，通过每循环堤头爆填所抛填的石方量和侧向爆填后抛填的石方量统计，根据统计数据判断实际抛填石方量与设计石方量是否吻合，若吻合便达到体积平衡；
进行沉降位移观测辅助验证时，根据堤顶上预埋的永久监测点观测堤身的沉降速率和位移速率。
2.根据权利要求1所述的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，其特征在于，在实施阶段的测量控制步骤中，进行沉降位移观测采用的所述沉降盘包括一块长×宽×厚＝60cm×50cm×0.5cm的底板、一根固定在底板的顶面中央且外径为0.45cm、高度为150cm的测量钢管、一个通过螺帽安装在测量钢管的顶部的钢套筒和四根均布地连接在测量钢管的下部与底板的顶面之间且直径为0.18cm、长度为65cm的斜向支撑钢筋。
3.根据权利要求1所述的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，其特征在于，进行堤身抛填步骤时，采用5～300kg级配的抛填块石，抛填时把尺寸大的块石抛在堤外侧。
4.根据权利要求1所述的渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，其特征在于，进行侧向爆填步骤时，一次处理长度为100～120m。
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