陳世聰

(深圳市土地投資開發(fā)中心，廣東深圳 518028)

爆破擠淤及超高堆填施工工法，是普通爆破擠淤施工技術(shù)的新的發(fā)展，通過采用堤頭清淤與超高堆填，提高了爆破擠淤施工技術(shù)對復(fù)雜地質(zhì)條件的適用性，進(jìn)一步加強(qiáng)了海堤整體推進(jìn)及落底的效果，滿足高標(biāo)準(zhǔn)海堤建設(shè)的質(zhì)量要求。該工法技術(shù)新穎先進(jìn)，在縮短工程工期、降低造價(jià)、確保質(zhì)量、安全以及環(huán)境保護(hù)控制等方面取得了良好的效果，具有較好的應(yīng)用前景與推廣價(jià)值。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)水文情況

填筑區(qū)域位于深圳市南山區(qū)前海灣，原始地貌為濱海灘涂，現(xiàn)狀地形包括海域和陸域，海域主要海產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，淤泥厚度較大，達(dá)8.0 m～16.0 m，未填筑前水深0 m～2 m，個(gè)別地段無水且淤泥表面結(jié)殼。

1.2 海堤設(shè)計(jì)情況

設(shè)計(jì)海堤總長2 370 m，海堤頂寬為20 m，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期100年，海堤的級別為1級。設(shè)計(jì)要求以淤泥底的粉質(zhì)粘性土為持力層，設(shè)計(jì)交工面標(biāo)高為4.0 m，項(xiàng)目工期為7個(gè)月。

2 工程方案的選定

項(xiàng)目工期較緊，且海堤工程范圍表面固結(jié)結(jié)殼，拋石擠淤等常規(guī)施工方案實(shí)施難度較大，實(shí)施效果不佳。在試驗(yàn)段采用爆破擠淤及超高堆填施工工法即取得了較好的效果。與拋石擠淤和壓載擠淤比較，該工法能大大提高擠淤的厚度與擠淤的效果;與普通的爆破擠淤比較，該工法由于改進(jìn)普通爆破的大藥量為小藥量的群炮，安全性及可操作性高，對于周圍的影響可減少到較低限度，對海水不會造成污染，環(huán)境效益良好，同時(shí)改善了一次性用藥量過大，落底及推進(jìn)效果不理想的缺陷;與插板固結(jié)或其他軟基處理技術(shù)比較(插板需6個(gè)～12個(gè)月堆載預(yù)壓期)，該工法落底效果較好，工期短;與施打攪拌樁或其他工程樁比較，該工法工程造價(jià)與海堤穩(wěn)定性具有明顯的優(yōu)勢。

另外，項(xiàng)目利用留仙洞的開山石材超高填筑海堤，可使落底及推進(jìn)效果更好，超高填筑的石材卸載后用于前海的市政建設(shè)，使開山造地與填海及堤防建設(shè)相結(jié)合，一舉多得。

3 工藝原理

工藝原理是:在拋石體外緣一定距離和一定深度的淤泥地基中埋放炸藥包群，實(shí)施控制外爆，使淤泥按一定方式擾動并喪失強(qiáng)度，同時(shí)起爆瞬間在淤泥中形成空腔，即被拋石體外緣所填充，經(jīng)多次向前推進(jìn)及側(cè)向外爆，使堤心石逐步沉落在持力層上;本工法在此基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸和創(chuàng)新，對影響爆破擠淤效果的海堤淤泥地基中存在的表面結(jié)殼或砂礫沉積層，或爆破擠淤過程中引起堤頭產(chǎn)生隆起的淤泥包進(jìn)行清淤，采用長臂反鏟挖土機(jī)在堤身上進(jìn)行堤頭清淤給予排除;同時(shí)采取堤頭超高堆填，提高堤頭石材的勢能，在進(jìn)一步發(fā)揮石材自重的同時(shí)配合爆破擠淤，大大提高了爆破定向滑移的效果，確保了海堤的整體推進(jìn)和充分落底，滿足高標(biāo)準(zhǔn)海堤的設(shè)計(jì)要求。

4 施工工藝及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

4.2 施工主要操作要點(diǎn)

4.2.1 堤頭清淤

利用穩(wěn)定性良好的堤身作為施工通道和工作面，采用履帶式長臂挖掘機(jī)行至堤頭位置，在堤頭上用長臂挖掘機(jī)，對影響爆破擠淤效果的海堤淤泥地基中存在的表面結(jié)殼或砂礫沉積層，或爆破擠淤過程中引起堤頭產(chǎn)生隆起的淤泥包進(jìn)行清淤，自卸汽車配合外運(yùn)到指定地方。

4.2.2 藥包制作及埋設(shè)

1)藥包制作。

藥包配重制作在爆炸處理作業(yè)施工前，將藥包配重(水泥砣)預(yù)先制作完成。主要材料為水泥、砂、石料等。爆炸處理作業(yè)前計(jì)算藥包數(shù)量、總藥量，并通知炸藥庫在指定時(shí)間運(yùn)到工地。

2)炸藥品種。

爆炸處理軟基施工通常采用散裝乳化炸藥，主要是考慮炸藥的防水，而且乳化炸藥在藥包加工過程中不易散落，乳化炸藥的性能要滿足出廠時(shí)的性能參數(shù)，防止乳化炸藥時(shí)間過長，性能減低;導(dǎo)爆索:選用防水塑料導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆索每米含TNT量為1.5 g。

3)藥包防護(hù)。

采用塑料編織袋防護(hù)，編織袋要求有一定的抗拉強(qiáng)度，外形尺寸與裝藥器的大小相匹配;藥包結(jié)構(gòu):爆炸處理軟基爆破采用集中藥包，單個(gè)藥包的重量根據(jù)設(shè)計(jì)選取。將稱量好的炸藥裝到塑料編織袋內(nèi)，用細(xì)麻繩捆扎袋口;將導(dǎo)爆索的一端做成起爆頭，插入炸藥內(nèi)部;導(dǎo)爆索的另一端用塑料防水膠布包扎。

4)藥包重量計(jì)量。

單個(gè)藥包的重量按淤泥層厚度計(jì)算選取，藥包重量的計(jì)量用臺秤稱重。單藥包的重量誤差為5%。

線藥量q(kg/m):

其中，LH為單循環(huán)進(jìn)尺量，一般為4 m～7 m;HM為淤泥深度，m。

一次爆炸藥量Q:

其中，B為堤頭處寬度，m。如果爆炸場地附近有重要建筑物時(shí)，一次爆炸總藥量應(yīng)根據(jù)爆炸震動公式進(jìn)行驗(yàn)算。

藥包埋深HB(m):

藥包間距b(m):一般取為1.0 m～2.5 m。

群藥包寬度LB(m):

5)爆破網(wǎng)路的設(shè)置。

堤頭爆破共布置8個(gè)～11個(gè)藥包，爆破擠淤的爆破網(wǎng)路由起爆器、電雷管、起炮線、主導(dǎo)爆索、支導(dǎo)爆索和藥包組成。單個(gè)藥包內(nèi)不放置電雷管，導(dǎo)爆索起爆藥包靠起爆頭激發(fā)能量。起爆電雷管的集中穴應(yīng)朝向?qū)П鱾鞅较?，?dǎo)爆索端部伸出電雷管的長度應(yīng)大于15 cm。

6)藥包群埋設(shè)。

選用陸上成孔和裝藥的裝藥工藝，該工藝是在陸上用挖掘機(jī)和裝藥器成孔，陸(水)上裝藥。該裝藥機(jī)具組成主要由一臺履帶式挖掘機(jī)和裝藥圓管組成。320型挖掘機(jī);管內(nèi)徑為280 mm，管長12.5 m(可加長)，裝藥量為24 kg/m。改裝CAT320B挖掘機(jī)布藥如圖2所示。

圖2 改裝CAT320B挖掘機(jī)布藥圖示

裝藥操作時(shí)履帶式長臂挖掘機(jī)行至指定位置，在堤頭上用長臂挖掘機(jī)，配備連接加長桿(根據(jù)淤泥深度配置)的裝藥器，將藥包(連上支導(dǎo)爆線)置于裝藥器內(nèi)，通過挖掘機(jī)的行走和旋轉(zhuǎn)將裝藥器定位，在設(shè)計(jì)的藥包埋置位置上用長臂挖掘機(jī)把連接加長桿的裝藥器壓入淤泥內(nèi)進(jìn)入設(shè)計(jì)埋置深度，挖掘機(jī)臂上提，藥包在配重和淤泥、水壓作用下落至設(shè)計(jì)深度位置，只由支導(dǎo)爆線在地面與主導(dǎo)爆線連接。提起裝藥器進(jìn)行下一循環(huán)作業(yè)。本工藝埋設(shè)一個(gè)單藥包約5 min。

4.2.3 超高填筑

為了使堤身的石材能利用其自重的作用充分下沉，裝好炸藥包群后，在推進(jìn)方向的堤頭位置應(yīng)超高填筑一定的石方，寬度與推進(jìn)的堤身相同，高度約4 m～5 m，沿推進(jìn)方向長度約10 m，具體由淤泥的厚度與單循環(huán)進(jìn)尺以及爆破系統(tǒng)的選擇計(jì)算，再通過試驗(yàn)調(diào)整確定。當(dāng)爆破時(shí)隨著淤泥強(qiáng)度的瞬間減弱與爆坑的形成以及爆破的震動作用，該超高填筑部分在自身重力作用下，迅速向前定向滑移，加強(qiáng)了定向滑移爆破擠淤的效果。

5 應(yīng)用工法效果情況

由于采用定向滑移爆破(見圖3)，海堤截面可控度高，前海填海區(qū)海堤填筑及軟基處理工程質(zhì)量達(dá)優(yōu)，能滿足設(shè)計(jì)的斷面要求;通過雷達(dá)掃描及抽芯檢驗(yàn)，海堤落底效果較好，芯樣的泥石混合層厚度為0 cm～30 cm，海堤沉底效果十分理想(見圖4)，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求的堤底泥石混合層小于1.0 m的標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 海堤爆破圖

圖4 海堤效果圖

6 幾點(diǎn)體會

1)采取堤頭超高堆填措施，提高了堤頭石材的勢能，在進(jìn)一步發(fā)揮石材自重的同時(shí)配合爆破擠淤，大大提高了爆破定向滑移的效果，海堤的整體推進(jìn)和落底的效果大為提高。

2)該工法利用群炮同步爆破使石堤整體推進(jìn)，可改進(jìn)普通爆破擠淤方法中單次堤頭炮用藥量過大、拋石推進(jìn)效果不理想的不足，在經(jīng)濟(jì)性、適用性和可操作性上具有較大的優(yōu)勢。

3)采用長臂反鏟挖土機(jī)及時(shí)進(jìn)行堤頭清淤，對淤泥表面的結(jié)殼層或表面砂礫沉積層以及實(shí)施爆破擠淤時(shí)引起的堤頭產(chǎn)生隆起的淤泥包進(jìn)行清除，提高爆破擠淤的效果，增強(qiáng)了爆破擠淤對復(fù)雜地質(zhì)條件的適用性。

4)采用石材進(jìn)行泥、石的置換，形成的穩(wěn)定性良好的堆石體既是堤身材料也提供了施工工作面，可節(jié)省鋪設(shè)施工輔道或采用其他施工機(jī)械或施工措施的費(fèi)用。

5)由于沒有現(xiàn)成的規(guī)范可循，所以在施工過程的工藝、質(zhì)量控制、安全保證措施、環(huán)境影響監(jiān)控及評估等均必須制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆桨覆?yán)格地執(zhí)行。在周圍環(huán)境復(fù)雜的特殊地段的實(shí)施應(yīng)適當(dāng)考慮爆破震動對于周圍環(huán)境的影響。

［1］ JTS/204-2008，水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ 王 田，王 峰，張 陽.大進(jìn)尺爆破擠淤筑堤施工方法的探討［J］.爆破，2011(9)：5-6.

［3］ 張建勛，汪旭光，黃良材.關(guān)于規(guī)范中爆破排淤填石的爆破設(shè)計(jì)若干問題探討［J］.水運(yùn)工程，2010(8)：50-51.

［4］ 張翠兵.厚層淤泥中采用爆炸定向滑移法修筑防波堤機(jī)理研究［R］.北京：鐵道部科學(xué)研究院，2001.

［5］ 李婉群，孫凌姣，易先長.防波堤工程軟基爆破擠淤設(shè)計(jì)與施工［J］.水力發(fā)電，2010(10)：17-18.