閆園園，張 胤，林耿榮

（南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210006）

爆炸擠淤置換法地基處理海堤結(jié)構(gòu)結(jié)合濱海公路開發(fā)的特點(diǎn)及工程實(shí)例

閆園園，張 胤，林耿榮

（南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210006）

濱海公路建設(shè)在海堤上，往往存在路面寬度窄、路基高度較高、地基沉降量大、安全性不足的問題，因此選擇合適的海堤結(jié)構(gòu)形式，是十分必要的。分析了采用爆炸擠淤置換法進(jìn)行地基處理的海堤結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，總結(jié)此種路基處理方法滿足臨海公路功能的作用，并將爆炸擠淤置換法應(yīng)用于雙劍涂圍涂工程，取得了良好的效果，為類似工程提供參考依據(jù)。

海堤；爆炸擠淤置換法；交通道路

1 概述

中國(guó)濱海城市干線對(duì)濱海區(qū)域城市空間起到積極的輻射作用，對(duì)濱海地區(qū)呈組團(tuán)式發(fā)展、突現(xiàn)良好的群體優(yōu)勢(shì)起到促進(jìn)作用。但是濱海地區(qū)特殊的氣候條件、海岸帶地質(zhì)環(huán)境常常給濱海干線公路帶來嚴(yán)重破壞，影響其正常的通行能力[1]。路基工程是交通工程路面的基礎(chǔ)，是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，承受由路面?zhèn)鱽淼男熊嚭奢d，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。早在上世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)及歐美等國(guó)家曾采用水下爆炸液化拋石排淤處理鐵路，公路軟基取得成功，隨后也應(yīng)用于建造近海防波堤工程[2]。沿海區(qū)域?yàn)I海道路，往往與海堤相結(jié)合以節(jié)省用地，路面布置與海堤之上，道路交通功能對(duì)海堤設(shè)計(jì)提出了特殊的要求。

海堤作擋潮防浪使用時(shí)，其堤頂寬度和高度滿足潮位、越浪量及施工要求即可。但是公路與堤壩結(jié)合建設(shè)，由于受海潮水位及海浪爬高的控制，采取一般消浪方法會(huì)，堤頂計(jì)算高程較高從而造成路基高填方，增加工程造價(jià)；交通工程的等級(jí)和道路規(guī)模受海堤結(jié)構(gòu)形式的限制，坐落其上的臨海公路路面寬度較窄、等級(jí)較低；采用塑料排水板法及真空預(yù)壓法處理地基的海堤結(jié)構(gòu)形式，工后路基沉降量較大，同時(shí)車輛動(dòng)荷載產(chǎn)生較大地基附加應(yīng)力影響海堤穩(wěn)定。綜上，臨海公路與海堤結(jié)合建設(shè)存在較多功能限制和安全問題。

在海堤工程中，采用爆炸法處理地基，能為堤頂?shù)缆饭こ痰膶?shí)施創(chuàng)造多項(xiàng)優(yōu)越條件。針對(duì)交通道路開發(fā)的功能要求，本文分析了爆炸擠淤置換法地基處理方式海堤結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，并介紹了在雙劍涂圍涂工程中采用爆炸法處理地基結(jié)合交通道路設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用。

2 臨海交通道路開發(fā)的功能要求

臨海公路除滿足一般交通道路功能外，濱海地區(qū)特殊的水文氣候條件，也對(duì)臨海公路的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

（1）交通道路路基應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。路面不宜出現(xiàn)較大不均勻沉降，以保證行車速度和行車安全；

（2）交通道路的路基作為路面基礎(chǔ)，路基斷面的大小對(duì)工程投資影響甚大，選擇合理的路基斷面可以起到控制工程造價(jià)的作用；

（3）為提供安全、高效、經(jīng)濟(jì)、舒適、低害的交通條件，交通道路的路面寬度要滿足公路路線設(shè)計(jì)要求；

（4）交通道路承擔(dān)著公共交通運(yùn)輸?shù)闹匾蝿?wù)，關(guān)系著人民生命財(cái)產(chǎn)安全，為此交通道路設(shè)計(jì)中安全性要求較高。遭遇濱海地區(qū)特殊地質(zhì)條件時(shí)候，應(yīng)保證安全渡汛。

3 爆炸擠淤置換法

海堤地基處理的主要方法有塑料插板排水法、真空預(yù)壓法、振沖碎石樁、水泥土深層攪拌樁以及土工織物加筋等方法，爆炸擠淤置換法是近年來興起的一種地基處理方法。

3.1 方法概述

該方法是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的巨大能量將地基中的軟土排除，并借助拋石體的自重及炸藥爆炸產(chǎn)生的附加應(yīng)力將爆前處于平衡狀態(tài)的拋石體壓入軟弱地基中，達(dá)到泥、石置換的目的；同時(shí)，爆炸產(chǎn)生的能量還能使塊石產(chǎn)生相互交錯(cuò)、孔隙率降低，增加拋石體的密實(shí)度。爆炸擠淤置換法施工流程見圖1。

圖1 爆炸擠淤置換法施工流程圖

3.2 特點(diǎn)總結(jié)

結(jié)合地形、潮水位等自然條件，采用爆炸擠淤置換法處理海堤地基，堤身沉降小，堤頂寬度容易滿足，海堤斷面的改變對(duì)基礎(chǔ)處理影響較小，路基斷面小，路面高程較低，而且能夠保證機(jī)動(dòng)車道的行車安全，有利于降低造價(jià)，是結(jié)合交通道路開發(fā)的海堤設(shè)計(jì)中較合理的一種選擇。爆炸擠淤置換法處理海堤地基的優(yōu)勢(shì)有：

（1）采用爆炸置換法建設(shè)的海堤作為公路路基具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，避免公路路面出現(xiàn)較大不均與沉降，且工后沉降量較小，可以較好的保證路面的設(shè)計(jì)高程，而且便于后期路面加寬和擴(kuò)建。

（2）采用爆炸擠淤置換法建設(shè)的海堤斷面一般來說比其他方法要小，尤其在采用寬平臺(tái)消浪后，堤頂高程較底，堤身斷面較小，節(jié)省公路路基造價(jià)。公路車道設(shè)計(jì)中，為滿足運(yùn)輸需求，路面寬度通常較寬，甚至為多車道布置。交通路線與海堤結(jié)合，非機(jī)動(dòng)車道可以設(shè)置在消浪寬平臺(tái)上，機(jī)動(dòng)車道布置于堤頂，既能保證主車道的安全性，又能保證非機(jī)動(dòng)車道的經(jīng)濟(jì)性。寬平臺(tái)斷面大幅度降低了堤頂高程，堤頂公路與圍區(qū)內(nèi)部采用緩坡過渡，易于布置進(jìn)出口交通組織和路邊停車處理。

（3）爆填堤心石作為海堤基礎(chǔ)處理方式，相對(duì)于采用塑料排水板法和真空預(yù)壓法來說，石料的摩擦角大，強(qiáng)度大，抗滑穩(wěn)定性好，易于保證車輛動(dòng)荷載作用下路基的穩(wěn)定要求，并滿足地基附加應(yīng)力的要求。

（4）海堤最重要的功能是防御海潮，在遇風(fēng)暴潮與惡劣災(zāi)害性天氣時(shí)，采用爆炸擠淤置換法基礎(chǔ)處理的海堤結(jié)構(gòu)，渡汛安全性較好，降低了決堤的可能性，保證道路交通生命線的安全。該方法不需控制加載速度，工期短，有利于工程盡快產(chǎn)生效益。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

岱山縣雙劍涂圍涂工程位于浙江省舟山市岱山縣長(zhǎng)涂島南部的雙劍涂灣內(nèi)，圍區(qū)東、北、西依托大長(zhǎng)涂島陸地，南側(cè)臨海，面向黃大洋，工程主要建筑物為東山咀～磨盤山海堤，堤線處涂面高程為-4.5～-6.2 m。海堤地基均由上部的淤泥及淤泥質(zhì)軟土和下部的老粘土組成。地基上部厚度大于20 m范圍內(nèi)，土層含水量均大于52%，壓縮模量在1.5～2.1 MPa，快剪指標(biāo)摩擦角3.0°～6.5°、凝聚力8.0～11.5 kPa，均為流塑狀態(tài)，具有高含水率、高壓縮性、低強(qiáng)度的特性，工程地質(zhì)條件不良，是堤基沉降和穩(wěn)定的控制層。

海堤按50 a一遇高潮位加50 a一遇風(fēng)浪爬高進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)高潮位3.02 m。因?yàn)殡p劍涂圍涂面為開敞式海域，風(fēng)浪較大，根據(jù)水槽模型試驗(yàn)成果，堤頂高程選擇為8.0 m，海堤基礎(chǔ)處理方法采用爆炸擠淤置換法。

4.2 海堤結(jié)構(gòu)

海堤堤身采用土石混合結(jié)構(gòu)，堤頂寬度8.0 m，堤頂高程7.0 m，防浪墻頂高程8.0 m；海堤迎潮面采用拋石壩體擋潮，海堤內(nèi)側(cè)采用閉氣土體防滲，拋石壩體與閉氣土體間填筑海石渣作為路基，道路寬12 m，路面高程4.0 m。海堤迎潮面采用拋石，迎潮面2.0 m高程設(shè)一寬為4.0 m的消浪平臺(tái)，高程0.0 m設(shè)拋石護(hù)坦平臺(tái)，寬為8 m，外側(cè)堤腳為拋石護(hù)腳。迎潮面采用拋理兩層大塊石護(hù)面,單塊重不小于1 000 kg。

海堤爆炸置換深度至-22.6 m，底寬29.55 m，在高程-8.6～-12.6 m處控制最大基礎(chǔ)寬53.15m，高程-8.6 m以上以1∶0.8的坡度至原涂面與堤身上部爆填堤心石體底部相接并連成一體。海堤結(jié)構(gòu)詳見圖2。

4.3 海堤結(jié)構(gòu)結(jié)合臨海公路設(shè)計(jì)

（1）本工程堤頂路面寬度為8 m，堤頂內(nèi)側(cè)平臺(tái)寬度為12 m，均布置為機(jī)動(dòng)車路面。堤頂路面的路基為爆填堤心石，內(nèi)側(cè)平臺(tái)路基為回填筑海石渣路基。該種寬平臺(tái)斷面有效的保證了交通道路的路面寬度要求，路面總寬度達(dá)20 m，所采用的兩種路基都具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，可以較好的保證路面的設(shè)計(jì)高程。

圖2 雙劍涂圍涂工程海堤結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

（2）本工程堤頂內(nèi)部道路路面高程為4.0 m，以1∶4的邊坡至1.5 m高程平臺(tái)，平臺(tái)寬8.0 m，后以1∶20的邊坡至圍區(qū)側(cè)擋土石渣子堤。道路路面與圍區(qū)內(nèi)側(cè)高程差比較小，有利于后期路面加寬和擴(kuò)建。

（3）本工程采用爆炸置換法，建設(shè)20 m寬的路面，堤軸線外寬度僅為43.4 m，而采用塑料排水板法，為使堤頂寬度達(dá)到20 m，塑料排排水板處理寬需達(dá)到度75.6 m，受周邊填土高度的影響，沿線不均勻沉降較大。從經(jīng)濟(jì)方面來說，采用爆炸擠淤置換法的海堤斷面更小，工程投資小。

5 結(jié)語

在交通道路結(jié)合海堤設(shè)計(jì)的工程中，采用爆炸擠淤置換法處理地基，不但有效的保證了交通道路的路面寬度，而且路基具較好穩(wěn)定性，路面工后沉降量較小，不均勻沉降亦較小。在遇風(fēng)暴潮與惡劣災(zāi)害性天氣時(shí)，用爆炸擠淤置換法處理地基的海堤渡汛安全性較好，堤頂公路運(yùn)輸安全性能夠得到有效的保證。本文介紹了爆炸擠淤置換法處理地基海堤結(jié)構(gòu)形式在雙劍涂圍涂工程中的具體應(yīng)用，希望能為類似工程提供參考依據(jù)。

但是爆炸擠淤置換法具有其本身的一些劣勢(shì)：施工時(shí)使用乳化炸藥或者硝銨類炸藥，存在飛石危害，施工危險(xiǎn)性大；雖然該種方法施工速度較快，但是施工產(chǎn)生噪音較大并會(huì)對(duì)一定范圍內(nèi)的水體產(chǎn)生污染，對(duì)周邊動(dòng)植物生長(zhǎng)環(huán)境會(huì)造成一定影響；受潮位、潮水的動(dòng)力影響，爆炸形成的空腔及拋石范圍不易控制。在炸藥類型，污染控制等方面還有待于深入研究。

[1]劉崢.海洋災(zāi)害對(duì)濱海公路的影響及對(duì)策[J].公路與汽運(yùn).2010(5): 64-65.

[2]鄭蔭文.海涂軟地基爆炸密壓處理技術(shù)在高速公路中應(yīng)用[J].福建建材,2007(5):58-60.

[3]陸國(guó)鑫.爆炸擠淤法處理漩門三期干江海堤工程軟基的質(zhì)量控制[J].浙江水利科技,2008(3):64-65.

TV3

B

1009-7716（2016）12-0105-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.030

2016-09-26

閆園園（1984-），女，江蘇南京人，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)工作。