爆炸排淤填石法在港口工程中的应用.pdf

第1 8 卷第3 期 2 0 0 1 年9 月 爆破 B L A S T l N G V o 】1 8N o3 S e D ．20 【 1 文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 0 1 0 3 0 0 8 3 0 3 爆炸排淤填石法在港口工程中的应用 范磊，沈蔚，贺早亮 解放军理工大学工程兵工程学院．江苏南京2 1 0 0 0 7 摘要舟轺焯炸排淤填石涪在i } } 晃港口工程中的应用与宴战，说明了爆炸排潘填石击处理深淤泥软基的 优势。 关t 词爆炸排卦} 其石} 港口工程 率圈分类号T D2 3 5 ．3 7文献标识码A A p p li 明t i o no fB l 嬲t i n gC o m p a d i o nM e t h o di no p e nP o r tP r o j e c t f o rE x c lu d i n gS i l ta n dF i l l i n gi nS t o n e F A NL e i ．s H E N Ⅶ“，H Ez ∞一i 汹g E 1 E C ，P I 。AU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n l o g y ，N a 面n g2 1 0 0 0 7 ．C h i n a A 瞻t 瑚n T h i sp a p e ri n t r 。d u c e st ha p 邮c a t i o n 锄dp n c t hi no p e np o r tp r 。j e c tb ye x c I u d e “I ra n d 训I n s t 。n eb yb I a s t i o g 日n dg I v e st h ed 0 1 l l i n a 地eo fb I a s t i “g p r 口e 鹞e ds o hf o u n d a t l o n ． K e yw o r d s b l a s t j n gc o m p a c t i o n }e x c l u d i n gs ma n df i l l i “gj ns t o n e ； p o r te o g m 牲r i o g 1 前言 爆炸排淤填石法在国内港口工程中应用已有十 余年的历史。它不仅能挤淤，还能密实基床的基础， 与其它施工工艺相比，具有施工工艺简单、人力消耗 少、投资省、见效快等特点。采用该法在江苏连云港 成功建起了连岛西大堤，海军码头防渡堤一、二期工 程．江苏田湾桉电站南护岸，江苏田湾桉电站厂外引 水隧道取水头部防渡堤等工程。 2 爆炸排淤填石法及机理 2 ．1 爆炸排淤填石法 如图1 所示，爆炸排淤填石法是将堆石体抛填 在堤头，将炸药埋放在堆石体前方一定距离和一定 深度处的凇泥内。爆炸时，在爆炸空腔压力及爆炸气 体脉动作用下。淤泥结构受到整体破坏而解体。药 包位置及附近的水和淤泥向上方飞散．堆石体的前 端向下塌落至淤泥内，重新固结，堆石体经振动后更 加致密使持力层加厚，承压能力提高，达到抗滑目 的。爆后检测表明，塌落的石块已落至亚粘层上．其 形状同“石舌”。爆炸飞出的部分淤泥和水随后又回 到“石舌”屡上，回落的淤泥已被液化，含水量高，强 度降低。随后的抛填可将“石舌”层上的淤泥挤出，形 成一个完整的堆石体，从而形成稳定坝体。通过这样 若干次的循环，可筑成设计需要的悔堤。 2 ．2 爆炸排淤填石法机理 当埋在堤前淤泥内的炸药引爆以后，在淤泥中 形成的冲击渡使淤泥液化，强度降低。同时爆炸气体 在淤泥内脉动膨胀作功，可在淤泥内形成空腔，以至 成为爆坑，压力迅速降低。而堆石体的前沿．在爆炸 荷载下提高了压力，在空腔与爆坑之间形成了压力 差和重力位势差。堆石体空隙中的水和淤泥．在压力 收稿日期2 0 0 l 0 4 3 0 ． 作者简介范磊 1 9 7 3 一 ，男| 南京t 解放军理工太学工程兵工程学院地雷爆破教研室助教．硬士 万方数据 爆破 差和位势差的作用下，形成泥石流，将石块带人空腔 和爆坑内。爆坑另一侧的淤泥和水，受同样载荷作 用，也向爆坑中运动，在某一时刻与“石舌”相撞而阻 止“石舌”继续运动。这就是形成“石舌”运动和停止 的原因。试验还表明，在离堆石体稍远一些布药，可 以使堆石与另一侧的淤泥和水在较远位置上与“石 舌”相撞．可以使“石舌”增长。用双排药包形成的爆 坑，也可以使另一侧的水和淤泥与“石舌”相撞位置 远一些，这样可以提高工程的进尺量。 图l爆炸前后纵断面与石舌纵向形态图 3 泥下穿孔爆破的装药量计算 采用爆破排淤填石法时，泥下穿孔爆破装药量 可按下式进行计算 Q K H j 。I 。 式中Q 为单药包装药量，k g ；也为设计置换淤泥 厚度，m ；工为一次爆填推进的距离，m ；K 为与置换 泥厚、土质状况有关的系数，取O ．3 5 ～1 ．2 0 。 4 爆破设计与施工方法 4 ．1 设计原则 满足码头、防波堤及堤内地基加固的工程设计 要求；保证后期设施在使用荷载下的稳定及保证邻 近建筑物的安全。 4 ．2 爆破设计 爆炸排撒填石施工中受到水深、海流、风速、气 候、基床厚度、海港工程中的潮汐以及水质等因素影 响，也受到周围建 构 筑物安全的限制，因此，要根 据单个药包的药量 Q ．药包离基床面的距离 H ， 药包的间距 6 ，按照工程进度和要求确定药包的个 数．组成一次爆破药包群，考虑到一次爆破的总药量 对周围建筑物的影响，可选择不同爆破药量分段微 差起爆．以达到安全施工的要求。 4 ．3 施工方法 4 ．3 ．1 药包的加工 通常情况下采用防水性较好的乳化炸药。对于 乳化炸药，既可以要求厂方按指定的药包重量或药 包尺寸进行包装，也可以根据自己的装填设备自行 加工。药包用防水性能良好的塑料袋包装．袋内装一 些砂或石块等重物，使药包放到水中有一定的下沉 力。下沉力的大小，根据爆破时的水流确定，以不使 药包偏位为标准。 4 ．3 ．2 药包的布置、定位 除抛石参数和药量外，药包位置和埋置深度也 影响到爆炸排淤填石法处理软基的稳定性。在工程 中，装药器、布药工艺的选择是非常重要的。目前．国 内采用较多的是用长臂型起重机或长臂型挖掘机将 一根中间为空腔的直长圆柱形铸铁利用其自重和一 定的外力使其插人浅海中，通过长臂的伸缩和起落 角度来调节装药的间距和沉深，利用淤泥的粘性使 药包定位。 5 工程实例 下面介绍江苏田湾核电站厂外引水隧道防渡堤 工程中采用爆炸排淤填石法的施工情况。 S ．1 防波堤的地质条件 防渡堤位于连云区高公岛乡北侧原海军码头 处，从原海军码头隧道处向南偏东5 。方向延伸57 3 m ，竣工堤宽8 m ，外坡1 2 ．内坡l 1 ．5 ．水深4 ～ 8m 。本区属岛湾地带．南侧3 5 0m 处为东山岛．东 南侧4 0 0m 处为羊山岛．西侧5 0m 处为沿梅公路 及多户居民住宅。经地质钻孔表明，海堤基床淤泥厚 度为2 0m 左右，大部分为流塑状淤泥，其矿物组成 为伊利石占6 5 ％，高岭土占1 5 ％．绿泥石占l5 “， 蒙脱石占4 ％等；中值粒径d s 。一2 ～4p m ，小于5p m 的粘粒占6 0 ％～7 0 ％；由于颗粒组成极细，加之沉 积年代很近，因此固结状况很差，表层1 ～2m 呈流 塑状，含水量m 1 0 0 ％，天然容重y 1 ．4 5t ／m 3 ．机 械强度近似于零；表层以下呈软塑状，含水量u 一 7 0 ％～8 0 ％，天然容重y 一1 ．5 5t ／m 3 ，其块剪指标为 ％一8 。，C 一2 0k P a 。固结块剪指标‰ 一l o 。- c 日 一4 0k P a 。淤泥强度很低，不能承载．其上的构筑物 易产生滑动破坏造成重大事故，因此海擞地基必须 加以处理。 5 ．2 施工方法 首先用挖泥船清理码头附近的淤泥．然后迅速 回填开山运来的混合料，待混合料沿防波堤方向伸 出1 5m 左右时，开始爆炸排淤。其布药宽度为3 0 m ，前伸约5m 左右，装药量每孔3 5k g ．以后随着防 护堤的延伸和淤泥深度的增加可逐渐增加装药量。 药深5m ，间距5m ，采用人工布药，用特制的装药 器将细长药包 直径1 5c m ，长1 ．5m ．单药包3 5k g 万方数据 第1 8 卷第3 期范磊等爆炸排攒填石{ 岳在黹口工程中的应用 装 淤泥内。考虑到施工处离民房太近，最近处约 5 0m ．可分多段延时起爆，减少一次起爆的最大药 量。通过爆炸瞬间的巨大作用力使原淤泥结构解体， 受到整体破坏并利用其迅速平衡原持重状况的原 理，使混合开山料沉落到淤泥里，然后继续在混合料 塌落处堆落开山混合料，用推土机推平。经过周而复 始的填石爆破填石，从而使海堤向前延伸 并稳定， 5 ．3 安全与防护 由于爆炸产生的地震波可以在基岩、亚粘土、堆 石散体、淤泥和水等不同性质的介质中传播，致使震 动传播情况变得相当复杂。因为在爆破设计中，爆破 震动效果与最大段药量紧密相关，即 ” 矿虿俾 。 式中， 、a 是与场地有关的系数．可通过对若干爆次 爆破振动进行测试求出女、a 。为了有效地求出 ，a 值．笔者采用了最小二乘法来对振动数据进行了回 归分析．得出了适合此工程环境的6 ，a 值。 6 5 ．2 3 02 ．d 1 ．1 8 69 。 笔者在附近居民家中从3 个方向对每一次爆破 进行了震动监测，发现”值各分量均在1 ．Oc m ／s 内，爆炸施工中对于周围民房和引水隧道施工产生 的震动速度均小于国家爆破安全规程的有关规 定。 6 结语 1 通过大量工程实践证明，爆炸排淤填石法处 理外海深淤泥港口工程软基，是一种行之有效的施 工方法，与常规施工方法比较，施工简便，经济台理。 2 堤头混合料的落底深度受堤身高度和地质 状况等因素影响。对淤泥较探情况，很难一次爆填就 使堤身落底，可经多次爆填作用后确保落底情况良 好。 3 防波堤能经受多大强台风等各种恶劣气候 影响而不致损坏，能经历多长时间而不出现塌陷断 裂，其中的稳定性原理还有待于进一步论证。 参考文献 l 陈杏明．爆炸法处理软基在深淤泥港口工程中的应用 [ J ] ．爆破，1 9 9 0 I 9 9 一l o o ． 2 郏哲敏．爆炸处理水下海淤软基[ A ] ．第四届全国工程爆 破会议论文集汇编[ c ] ．1 9 9 7 ；3 5 ． 3盂吉复．爆破测试技术[ M ] ．北京冶盘工业出版社， 1 9 9 2 ． 万方数据