复杂环境下爆破挤淤软基处理技术应用研究.pdf

第3 0 卷第2 期 2 0 1 3 年6 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．3 0N o ．2 J u n ．2 0 1 3 d o l 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 14 8 7 X ．2 0 1 3 ．0 2 ．0 3 3 复杂环境下爆破挤淤软基处理技术应用研究木 冯谦1 ，徐学勇2 ，黄强2 1 ．中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室，武汉4 3 0 0 7 l 2 ．中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，杭州3 1 0 0 1 4 摘要在阐述爆破挤淤作用机理的基础上，介绍了复杂环境下爆破挤淤软基处理工程实例，开展了现场 爆破试验和振动测试，得出了爆破地震波随距离衰减规律，从而进行了爆破参数的优化设计。工程实践表 明优化设计达到了预期的效果，爆破振动速度控制在安全范围以内，未对周围建筑设施造成危害；而且，抛 石层落底标高与落底宽度达到设计要求，堤身落底达到设计规范要求。 关键词复杂环境；爆破挤淤；优化设计；爆破安全；振动测试 中图分类号0 6 4 3 ．2 2 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 1 3 0 2 一0 1 5 0 0 4 R e s e a r c ho nE n g i n e e r i n gT e c h n o l o 霉呵o fS q u e e z i n gK e S e a r C n0 nE n g l n e e r l n g - l ’e C n n 0 1 0 霉W0 tS q U e e Z l n g S i l tb yB l a s t i n gi nC o m p l e xE n v i r o 舢e n t F E N GQ 诡0 ．X UX 妣．y o n 亡。H U A N GQ 记n 毒 ． 1 ．K e yL a b o r a t o r yo fE a n h q u a k eG e o d e s y ，I n s t i t u t eo fS e i s m o l o g y ，C h i n aE a r t h q u a k eA d m i n i s t r a t i o n ， W u h a n4 3 0 0 7 l ，C h i n a ；2 ．H y d mC h i n aH u a d o n gE n g i n e e r i n gC o I p o “n i o n ，H a n g z h o u3 1 0 0 1 4 ，C h i n a A b S t 隐c t ，I l l ee n 画n e e r i n gp r a c t i c eo fs q u ∞z i n gs i l tb yb l 舾t i n gt e c h n o l o g yi nc o m p l e xe n v i 啪m e n tw 船i n 嘶 d u c e db 船e do nb l 躺t i n gm e c h a n i s m ．T h ep 雎c t i c a lb l 鹊t i n gt r i a J 蛐dt h eb l 鹊t i n gv i b m t i o nt e s t sw e 陀c 秭e do u t 肌d t h e nt h eo p t i m a lb l 躺tp a m m e t e rw 酗o b 诅i n e db yt h ea t t e n u a t i o nl a wo fb l 勰t i l l g “b 隋t i ∞．P m c t i c er e s u l ts h o w st h a t t h eo p f i m a ld e s i 印r e a c h e dt h ee x p e c t e d 胡＆t 蚰dt I l eV i b m t i o nv e l o c 时f i n e dt h es 如t y - j u d g i n gs t a I l d a r dw e U 锄d m a d en od a m a g et ot h es u n ．o u n d i n gb u i l d i n g s ．F u n h e 咖。弛，山eb o t t o me l e V a t i ∞帅dw i d t ho ft h r o w i n g 玎0 c k Ⅱl e tt l l e d e s i g nr e q u i r e m e n t ． K e yw o H l s c o m p l e xe n v i m n m e n t ；s q u e e z i I l g 8 i l t b yb l 鹪t i n g ；叩t i I T I i z a t i o nd e s i 印；b l 鸽t i n g 鞠f b t y ； v i b r a t i o nm o n i t o r i n g 爆破挤淤的基本原理是在抛填堤头一定距离的 淤泥内布设群药包，药包爆炸将淤泥挤向四周压缩 成坑，同时强大的爆炸压力将深层淤泥扰动，使其结 构强度大大降低⋯，造成深层淤泥沿轴线力方向定 向滑移的条件，堤头抛石体定向滑移下沉，实现泥石 收稿日期2 0 1 3 0 2 一1 2 作者简介冯谦 1 9 8 2 一 ，男．硕士、工程师，现在中国地震局地震 研究所丁作，主要从事岩土丁程及T 程地震方面的研究。 E - m a i l f e n 鹊i a n e q h b ．g o v ．c n 。 基金项目中国地震局地震研究所所长基金项目 I S 2 0 0 1 2 6 0 5 3 ；国 家自然科学基金项目 N o ．4 l l O l 5 1 9 置换旧J 。在后续药包爆炸的多次振动作用下堤身 加速下沉落底，爆破振动效应使抛填石料相对移动， 堤身密实度增加，经过多次这样的振动旧J ，可将抛 石体下面的淤泥挤出，使堤身充分落底，达到爆破挤 淤软基处理的要求一o 。 在爆破挤淤施工中，炸药爆炸产生强大冲击能 量挤淤置换的同时，一部分能量转化为爆破地震波， 会对临近的建筑设施造成有害影响”J ，爆破产生的 振动和冲击波对周围建筑设施都将构成安全隐患。 因此，如何确保复杂环境下爆破挤淤工程安全，成为 经济发达沿海地区爆破挤淤软基处理工程的重中 万方数据 第3 0 卷第2 期冯谦，徐学勇，黄强复杂环境下爆破挤淤软基处理技术应用研究 1 5 l 之重。 结合复杂环境下爆破挤淤软基处理工程实例， 基于现场爆破振动测试试验成果，对爆破挤淤作用 参数进行优化设计，将优化后的爆破参数应用于工 程实践，并对其爆破挤淤的效果进行了分析。 1工程概况 广东珠海L N G 接卸站码头陆域形成工程护岸 及软基处理工程位于珠海高栏岛西岸，拟建护岸位 于高栏岛的平排山，北侧毗邻九丰L P G 码头，南侧 为拟建的港丰L P G 码头，以及恒基达鑫、华联和一 德码头等，工程地点距珠海市中心约2 3 海里。 本陆域形成护岸由南护岸、西护岸、北护岸和l I 缶 时护岸组成，护岸总长1 8 2 9 ．9 4m ，其中临时护岸 肋 0 0 0 ～肋 0 8 6 、南护岸 肋 0 8 6 一肋 8 2 3 ．2 4 1 和西护岸肋 8 2 3 ．2 4 1 一K 1 3 2 7 ．9 9 8 段 采用爆炸法处理软基，爆炸处理护岸总长度为 1 3 2 7 ．9 9m 。护岸位置泥面标高约在一4 ．0 ～ 一5 ．5m 之间，需要置换处理淤泥深度约为5 ．2 2 6 ．8 2m 。护岸分布情况及周围环境见图l 所示。 2 现场爆破试验振动测试 质点振动速度随距离衰减规律的萨道夫斯基 公式 肚q 诵。 cc 叫㈩ 式中尺为测点到爆破中心点的距离，m ；Q 为最大 单段药量，k g ；K 、0 f 为与爆区的地质、地形条件有关 的衰减参数。 由式 1 可知，控制好最大单段起爆药量是减 小爆破地震效应的关键因素之一【6 j 。根据本工程 爆破挤淤的施工难点，进行了5 次现场爆破试验，爆 破试验最大单段装药量选用6 0k g 和1 2 0k g 两种。 通过振动测试结果，对实测数据进行回归分析，确定 爆破振动速度随距离衰减规律和最大单段装药量， 从而为后续爆破挤淤设计参数优化提供参考依据。 爆破振动测试仪器选用u B O 2 0 0 1 6 便携式数 采仪，配三向振动速度传感器，传感器在使用前均已 进行相关工程标定。测试点主要布设在L P G 码头、 储气罐区及中心控制室附近 见图1 ，测点具体位 置需根据爆破施T 中心点和保护对象进行调整，速 度传感器用速凝石膏粉固定在水泥地面或者地基梁 上。部分振动测试结果见表l 。 根据实测数据进行回归分析，得到挤淤爆破中， 质点震动速度随距离衰减规律如下 ，3 厂7 - 、I 5 9 垂直方向y 4 7 1 ．3 6 f 华l 2 、“， ，3 ，_ 、1 ．6 8 水平径向y 4 5 8 ．2 4 f 掣l 3 、 ， ，3 风I 6 0 水平切向y 4 4 0 ．8 3 I 华l 4 3 爆破参数优化设计 为了确保爆破施工过程中L P G 码头、储气罐区 及中心控制室的正常运转，根据爆破安全规程 G B 6 7 2 2 0 3 和爆炸法处理水下地基和基础技 术规程 删／r 1 2 5 8 9 8 相关规定1 7 一J ，要求所有被 保护部位最大质点振动速度控制在1 ．Oc r n ／s 以内， 其中，天燃气中心控制室最大质点振动速度要求控 制在0 ．5c ∥s 以内。根据现场爆破试验振动测试 结果和施工过程中质点震动速度随距离衰减规律， 对爆破作用参数进行优化设计，确定本工程最大单 段装药量不超过6 0k g ，爆破作用参数计算步骤 如下 万方数据 1 5 2爆破 2 0 1 3 年6 月 1 堤身自重挤淤深度D o [ 2 1 T C 。 2 y s D o 4 C 。 y s D o 仇／B 2 7 s D ／ 3 8 2 ] ／y D o 5 2 堤头爆破下沉平均高度D ， D l K l D D o 6 3 药包的间距口口 1 ．4 坞 O ．0 6 2 Q Ⅳ3 7 4 药包的个数肘 肘 肘I 肘2 ，朋l i n t [ 甄 B B 。 ／口] l ， 鸩 2 i n t [ 恐6 ／口] 8 式中C 。为淤泥的不排水剪强度，k P a ；B 为堤顶抛 填宽度，m ；y 。为淤泥的重度，k N ／m 3 ；y 为抛填石料 的平均重度，k N ／m 3 ； 为抛石体在泥面以上的高 度，m ；D 为需要挤淤置换总深度，m ；6 为单炮进尺， m ；帆为堤头正面布设药包个数，个；鸩为堤头侧 面布设药包个数，个；B 。为淤泥表面处的堤身宽， m ；K 为下沉量系数，取O ．2 ～O ．6 ；恐为药量系数， 取0 ．2 一O ．4 ；墨为药包作用范围系数，取8 一1 2 ；墨 为经验系数，取0 ．4 0 ．8 ；K ，为经验系数，取1 ．0 一 1 ．5 。优化后的爆破参数见表2 。 表2 优化后的爆破参数 T a b l e2 B l a s t i I I gp a r a m e t e r so fo p ⅡI I I I z a Ⅱo n 爆破药包间药包数药包埋最大单段总装药 匿堕旦坠堡量』尘望翌竺垫量』虹量』堑 堤头4l O 2 ．5 3 ．56 0 3 0 0 侧向 442 ．5 ．3 ．56 01 2 0 各堤段的设计抛填参数如表3 所示。 4 爆破挤淤效果分析 在后续该护岸爆破挤淤施工过程中，继续进行 了爆破振动测试，总共获得了1 2 0 余组有效的测试 数据，测试结果表明，测点3 个方向的振动速度峰值 比较接近，垂直方向振动速度一般略大于其他2 个 方向振动速度，爆破振动速度控制在安全范围以内， 未对周围建筑设施造成危害。 护岸工程完工后，按照设计规范的要求，采用了 钻孑L 检测法对爆破挤淤落底效果进行检测。检测结 果表明，抛石层落底标高与落底宽度均达到设计要 求，抛石层底界面与持力层之间衔接良好，堤心部分 未发现明显夹泥层，堤身落底达到设计规范要求。 见图3 、见图4 。 臼 奄一一兰三兰．乏终警磐纵断面线 魁 般 鬟 ．‘- * 但 蹬 球 裂 图3 堤头抛填推进示意图 F i g ．3F i l l i n g 鲫dp r o p u l s i o no f 他v e t l I l e n t 图4 堤头抛填平面示意图 F i g ．4P l 蛐盯伊叩ho fr e V e t I I I e n tf i l l i n g 万方数据 第3 0 卷第2 期冯谦，徐学勇，黄强复杂环境下爆破挤淤软基处理技术应用研究 1 5 3 5 结语 爆破挤淤是利用炸药爆炸产生的冲击能量破坏 软土内在结构，从而实现泥石置换。为了使堤头达 到更好的落底效果，一般是采用加大单段药量和总 药量，与此同时，爆破地震波产生的负面效应也不可 避免。随着沿海经济的快速发展，很多的爆破挤淤 软基处理工程实践往往都面临着复杂爆破作业环境 的难题，如何在取得爆破挤淤软基处理效果的同时， 兼顾复杂环境下爆破作业安全，成为类似工程成败 的关键。本文结合复杂环境下爆破挤淤软基处理工 程实例，开展现场爆破振动测试，得出爆破地震波随 距离衰减规律，在此基础上进行爆破作用参数的优 化设计。可为类似工程实践提供参考和借鉴。 参考文献 R e f e 他眦豁 [ 1 ]许连坡．填石排淤法中的爆炸作用[ J ] ．爆炸与冲击， 1 9 9 2 ，1 2 1 5 4 - 6 1 ． [ 1 ]x u “蛐．p 0 ．疆e c to fb l a s t i T I g 帅f i Us e t t l 啪e mi nt ∞- 8 h o o t i I l gm e t h o d [ J ] ．E x p l ∞i o n 舳dS h o c kw a 啷，1 9 9 2 ， 1 2 1 5 4 - 6 1 ． i nC h i n e 酏 [ 2 ]徐学勇，武金贵，程康．深厚淤泥爆破挤淤软基处理 技术[ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 2 9 3 - 9 5 ． [ 2 ]x ux №- y o r I g ，w uJ i n - g I I i ，C H E N Gk m g ．T r e g t l I l e n t t e c h n o l o 彰o ft I l i c k8 i l tf o u n d a t i ∞b yb l 船t i n gc o m p ∽t i ∞ [ J ] ．B l 硝t 啦，2 0 1 1 ，2 8 2 9 3 - 9 5 ． i nc h i n e ∞ 王定华．宝钢马迹山港围堤工程爆破挤淤技术监控 [ J ] ．工程爆破，2 0 0 5 ，l l 2 6 4 - 6 6 ． W A N GD i I l g h 岫．‰h n o l o g i c a ls u p e n ，i 8 i o no f ∞弛讹砒- m n ti nb l a s t 崦c 豳一枷0 fb 枷h 明M a j i s h 帅H a r b o r [ J 】．E n g i n e “I I gB l 私t i n g ，2 0 0 5 ，l l 2 “一6 6 ． i nc h i ． n e s e 王田，王峰，张阳．大进尺爆破挤淤筑堤施工方 法的探讨[ J ] ．爆破，2 0 l l ，2 8 3 9 0 - 9 3 ． W A N GT i 彻，W A N GF e n g ，Z H A N GY a n g ．D i s c u s s i o no n c o 璐t m c t i ∞m e t h o do fd i k i n gb yl a 孵‰t a g eb l 踮t i I l g c o m p a c t i o n [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 l l ，2 8 3 9 0 ．9 3 ． i nc h i n e s e 张雪亮，黄树棠．爆破地震效应[ M ] ．北京地震出版 社。1 9 9 1 ． 徐学勇。汪稔，孟庆山．深厚淤泥爆破挤淤震动效应 测试与控制技术[ J ] ．岩土力学，2 0 0 8 ，2 9 1 2 3 2 5 6 - 3 2 6 0 ． X ux u e y o n g ，w A N GR e n ，M E N cQ i n g s h 锄，e ta 1 ． M o n i t o r i n g 鲫dc o n t m l l i n gt e c h n o l o g yf o rV i b r a t i o ne 巧e c t d u et 0d e e p 卸dt h i c ks i l tb yb l 聃t i n gc o m p a c t i o n [ J ] ． R c o k 粕dS 0 i lM e c h a I l i c 8 ，2 0 0 8 ，2 9 1 2 3 2 5 6 - 3 2 6 0 ． i nC h i n e 鸵 G B 6 7 2 2 制3 爆破安全规程[ S ] ．北京中国标准出 版社，2 0 0 3 ． J - I J ／亿5 8 9 8 爆炸法处理水下地基和基础技术规程 [ S ] ． 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 l - 1 J 1 J 1 J 口 p H H b ∞ № 口 哺 万方数据