爆炸排淤填石法在填海围地工程中的应用.pdf

第1 8 卷第4 期 爆破v 。l 】8N 。‘ I ．】1 年1 0 月 B L A s T I N G D e c ． 0 0 1 文章编号1 。o l _ 4 8 7 x 2 0 0 1 0 4 一 J 7 8 ∽ 爆炸排淤填石法在填海围地工程中的应用 陈杏明 海军第七工程建筑处，广东珠海5 19 0 8 。 摘要提出了水下布药方法、施工质量控制标准，坩厦质量检测鲒果。工程实践表明．爆破排砖法处理填 海围堤工程软基．是一种打之有效的施工方法。 关键词爆破排淤填石；水下钻孔布药；犀避泥层；填海固堤 中围分类号U6 5 5 ．s 2文献标识码A A p p l i c a t i o no ft h eB l a s t i n gC o m p a c t i o nM e t h o df o rF i l l i n gS t o n e i nE a r t hW o r k so fS h e n z h e nN a v yB a s e c HE NX i n g m t n g N a ”yE n g i n e e ““gC o ．N o ．7 ，Z h u h a lj l9 0 8 0 ，C h i n a A b s t r a c t T l ㈣p p l l r a t i o “o ft hb l a s t m gf o m p a c n o n m e t h 。d 】“1 ee a r t hw o r k so fS h e n z l l e nN a r yB a s es e d l n1 1 1 I c ks l o br 。g l 。n l sL n t r o d u f P d ．T h ㈨r m d g c u n d P r w a I P rl a y o u t ，t h ec o n t r o l 刚a n d a r do fl m p k m e l l t a I I o n q u a l f ‘y a n dq u a m ye x a i n ￡n a “删s u 】f 5a r ep ucf 。㈨r dT h e 删h ss h 。wl h a tf h Pm e f h o dM f 如一’P K e yw O r d s b l a s I l ”gc o m p a c t l n gm e t } 1 0 df o r 州l m gs t o n 。； d l l1 1 0 l P1 a y o u tu n d e rw a t e ‘；t h “ ks I o br e gL ㈨ e a r t hw o r k s l工程概况 某海军基地填海围堤工程位于深圳市南头区大 铲湾西南口部，东面，南面为已陆续回填区，j E 临大 铲湾．西面与大铲岛隔海相望。该地点的潮汐性质为 不规则半日潮．潮位波动明显；海流属往复流，平均 流速o ．3 6 m ／s ；校核高水位为 4 ．2 0m ，低水位为 一o ．2 9m ；设计高水位为 3 ．1 7m ，低水位为 一0 ．4 6m 。根据地质勘探报告，填海区揭露深度为 2 j ．9 jm ，地质从上到下分为7 层。本次围堤工程处 理重点是最上面第l 层，即淤泥层。该层上层厚2 ，o ～3 ．5m 为浮淤，呈流态中层为流塑；底层为软塑、 软流塑，局部有淤泥质亚粘土，偶含少最贝壳。淤泥 面顶标高一o ．2 ～一2 ．om ，淤泥面底标高一12 ．5 j ～15 ．6 7m ，淤泥层厚1 1 ．5 0 ～13 ．8 0n l ，平均厚度达 1 2 ．8 0m ，淤泥含水量6 0 ％～1 0 0 ％．标贯小于1 击， 该工程拟建陆域3 ．4 8 4 万m 。及一座码头，陆域 宽度13 0m ，纵深2 6 8m ，呈东西向条形布置。码头 位于陆域西端，为桩基结构。由丁陆域原地基地质条 件很差，淤泥覆盖层达1 1 ．5 ～13 ．8m ，故设计采用 先施工陆域围堤，然后堤内施打塑料排水板．并填砂 形成陆域。因前期工程已严重影响施工进度，为了保 证该工程能按期交付使用，经研究决定围堤施工采 用爆破排淤填石法处理地基，便于加快施工进度，为 后期其他工程施工创造有利条件。 收稿日期2 0 u 1 0 82 0 ． 作者简介陈杏明 1 9 6 8 ．男；珠海广东省珠海市海军第七工程建筑处工程师，学士，主要从事t 建、水工等T 程的施工 与管理方面的宴践与研究 万方数据 第18 卷第4 期 陈杏明爆炸排谈填石法在填海围地工程中的应用 2 爆破设计 2 ．1 设计原则 满足后期码头及堤内地基加固的施工要求，保 证后期围堤在使用荷载下的稳定，保证邻近建筑物 的安全。 22 爆破设计 地基处理采用爆填和爆夯两种方法，爆填处理 的范围为堤端推进时的堤底中部及围堤外侧边坡 地基；爆夯处理的范围为围堤外坡护面支承平台、 围堤内侧边坡地基及合拢口无法用水下钻孔布药时 的地基处理。 ．2 ．1 爆填参数 按下式计算水下钻孔装药量 Q K f ，。￡5 1 式中，Q 为单孔药量，k g Ⅳ。为设计置换淤泥厚度， 取12 ．8m ；如为一次爆填推进的距离，m ，取7 ；K 为与置换泥厚、土质状况有关的系数，一般取o ．3 5 ～1 ．2 ，本设计取1 ，计算可得Q 一9 k g 。爆破参数值 见表1 。表l 中Q 为单i L 药包重量．k g ，以2 。岩石炸 药为准，若采用其他品种炸药，按当量换算重量；“ 为炮位水平距离，m ；Ⅳ为药包数，以炮孔数为准； H 。为药包埋深，m ，指药包中心到淤泥面的垂直距 离．当淤泥面有隆起，应计人隆起高度的1 ／2 ；L 为 一次布药长度，m ，端部爆填时按堤心石顶宽对称布 置，外坡爆填时，离石舌前沿1m ，平行堤轴线布置； L 为爆填一次推进距离，m ；| 【，。为起爆时泥面以上 水深；Q 。为一次同时起爆药量。 2 ．2 ．2 爆夯参数 可按下列公式计算爆夯装药量 Q 一 H ／K ， ‘z 2 式中，Q 为单个药包装药量，k g ；H 为自水面至水底 土壤表面的距离，m ，取1 0 ；K ，为系数，对于块石取 2 ～3 ，本设计取2 ；K 为系数，对于块石取22 9 ，计 算可得Q 一4 0 妇。爆破参数值见表1 。采用导爆索 或导爆管引爆。 表l 爆破参数值 2 ．3 爆破安全 t 1 地震安全距离 以南侧保税区油罐作为地震安全距离的控制标 准，油罐离爆源最小距离R ⋯为5 0 0m ，控制油罐区 地表质点振动速度y ≤1c m ／s ；计算公式为 v K Q “／尺 。 3 本设计中．K 取4 5 0 ，a 取1 ．6 5 ，尺取j o o ，Q ，分 别取6 3 0 、4 0 0k g ，则V 4 一O ．5 5c m ／s ，y - 一0 ，4 3 c m ‰y 值在爆破安全规程允许的范围内，药量选 取满足地震安全要求。 ‘2 水中冲击波安全距离 根据国家有关规范计算，水中人员 游泳、潜水 的安全距离不小于25 0 0m ，木船不小于4 0 0m ，钢 体船不小于2o o m 。 t3 空气冲击波和个别飞散物安全距离 根据施工方法和施工现场实际情况，上述安全 距离不是控制条件，由现场施工时解决。 3 施工方法 3 ．1 施工顺序 根据水工结构及地质条件而设计的爆炸断面情 况，施L 时按如下顺序进行抛填堤端爆填 侧面爆填侧面爆夯。堤头抛填与侧面爆填的间 隔不小于5 0m ，根据实际情况．及时调整爆炸参数， 使其达到好的效果。 1 抛填 抛填要结合爆破法施工工艺进行，其要求如下 堤端抛填循环长度为7m ；两侧未爆破处理前， 堤顶抛填高程是十3 ．5m ，两侧处理后，堤顶高程恢 复到 2 ．6 5m ，爆前堤堆高，宽度6 ～8n 1 ，长度3 ～ 6m ；堤端加宽抛填，要根据边坡爆破后的断面测 量，调整其加抛宽度。 2 合拢口施工 合拢口选在西堤o ∞～O 1 1 0n 1 段，抛填时 应两侧同时加快抛填速度，其要求如下 a 淤泥扰动。首先扰动堤身段淤泥，布药宽度 万方数据 S 0 爆破 1 4m ，长3 0m ，药包的排距为3 ～5m ，单孔药量为 3 0k g ．布药深度jm ，高潮起爆， b 抛填，扰动后及时进行回填，合拢广『两侧对 抛，抛填宽度5m ．沿内侧边坡线抛填。 c 堤端爆填、爆夯。合拢口两侧抛填时淤泥包大 量隆起，应尽可能利用爆破船水下钻孔爆填施工，当 合拢口段淤泥包上水浅无法进行爆破船水下钻孔布 药时，采用人工布药堤端爆夯。 d 外坡增加爆填、爆夯次数。在原设计一遍爆 填的基础上。外坡增加1 ～2 遍爆填、爆夯．爆填、爆 夯3 0m ，爆填、爆夯参数同原设计。 3 ．2 爆破作业顺序 爆破作业顺序为药包加工布药船定位 埋设药包警戒起爆检测。 1 药包加工。本工程采用2 ”岩石乳胶防水炸 药。在炸药内放置引爆装置后，用编织袋包装制作药 包，单药包药量为2 4 妇。 2 布药船定位。对抛填用的测量基点进行校 核无误后作为本工程的测量控制点，然后进行爆破 船定位，测量装药孔口位置。 3 埋设药包 a 人工布药 由于该地海滩面标高为一o ．2 ～一2 ．3m ，淤泥 厚度大，在抛填过程中有大量淤泥隆起，抛石中含有 土．水流将石体中的j 冲积在淤泥包上，加大了淤泥 包的高度，本工程淤泥包达 2 ．o ～ 0 ．O m ，因此． 在原始滩面上淤泥包高的地方，即使在高潮时，淤泥 包上无水或水很浅，无法采用布药船布药作业，就改 为人工陆上装药 即用特制的装药器，一般为薄铅皮 制成细长的药包 直径8c m ，长2 ．5m ，单药包3 6 妇 压入淤泥内，药包底部埋深约3 ．5m ，在施工现 场制作这种药包。 b 布药船水下钻孔布药 采用振动式装药器布药．在装药器自重及振动 作用下，装药器达到预定深度；在投药孔投放药包， 并在导爆索上端系好浮球，使其浮在钢管内的水面 上，打开底开门，提拔套管，联结起爆网路，完成一个 布药循环。其埋药最大深度为8m ，效率为单问单孔 双药包j m i n 。 4 警戒起爆 本丁程采用导爆管并联网络，各起爆段用1 0 0 n s 延时，按设计范围及有关规定进行警戒，确保安 全后起爆， j 检测 爆破排淤填石法处理水下软基是一种多循环的 { 1 1 年1 2 月 处理方法，凼此．对前循环的工程质量应进行施工期 的检测，根据检测结果及时调整爆破参数，便于保证 工程质量。其检测内容为 a 每日统计抛石料量，用体积平衡法逐段汁算 爆炸进尺及测算抛石体底部深度。 b 用布药船的钢管探测爆破“石舌”的长度和深 度。 c 设置沉降、位移长期观测点，定期进行监测。 每条堤每隔3 0 m 设一个点，开始二个月每5d 测量 一次，后几个月每】5d 测量一次。 4 工程质量控制 1 施工中严格按照设计要求控制工程质量， 各项参数允许偏差如下 a 抛填循环长度1 ．om ．b 孔位整体偏差 1 ．om ；c 孔距偏差o ．3m ；d 药量偏差5 ％；e 孔深偏差o ．5m ；f 起爆水深偏差1 ．om 。 2 施工中应具有完整施工记录，包括抛填量、 布药位置、各项爆填参数、爆炸竣工断面的检测资料 及爆前与爆后必须作断面测量等。 3 严格控制抛填石的石质，大块石尽量向两 侧抛，而堤心石所含泥、砂量应不超过1 j ％。 5 质置检测结果及分析 围堤完成后，对堤进行了沉降、位移观测，钻孔 勘察和综台物探法检测。 5 ．1 沉降、位移观测 在南堤、北堤、西堤共设置了2 4 个沉降观测点． 从沉降观测资料可见，各点从竣工后一年观测的累 计沉降量除西堤合拢口段超过l5c m 以外，其他点 的沉降量均不超过1 0c m ，当爆炸处理6 ～1 2 个月 后，沉降趋于平稳，一年后各点的累计沉降量更小， 不超过4c m ，证明堤身是稳定的。 5 ．2 钻孔检测 在堤身抛填结束后，共设了4 个抛填块石检测 孔，钻孔总进尺1 0 6 ．7 0m ，其中石层7 0 ．9 5m ．泥沙 层3 5 ．7 5 m 。钻孔主要数据见表2 。 钻孔取样表明，围堤石层已落底于持力层上，但 石层松散未固结，含有一小部分强风化土，个别地方 如北堤孔石层的间隙较大．将来经过自重压力固结 时，围堤表面高程将会有少量下降。 5 ．3 综合物探法检测 在围堤建成后，使用透地雷达和浅层地震法检 查该抛石堤的厚度及抛石分布形态。 万方数据 第l8 巷第4 期 陈杏明爆炸排淤填石法在填海围地工程中的应用 表2 钻孔主要数据 检测结果如下 从纵1I ‘、1 1 I I7 和l I I I I I7 深度剖面上看，石 堤的底界面变化较大。在纵I I ’剖面上 南堤 整条 石堤的厚度在1 3 ～18 ．8n l 范围内起伏，其中1 2 8m 处最厚达1 8 ．8m ，on l 处最薄，只有1 3m ；在纵I I 1 1 ‘剖面上 北堤 ，整条石堤的厚度在16 ．2 ～2 1 ．4m 范围内起伏，其中3 5 m 处最厚达2 1 ．4m ，o m 处最 薄．只有1 6 ．2m ，在纵I I I ～I I I ‘剖面上 西堤 ，从坐 标o ～4 4m 段，石堤底界面起伏较小，底界面标高 在一15m 左右，厚1 7 ．7 ～1 8 ．6m ，在坐标4 4 ～儿O m 段，石堤底界面呈上凸状，从4 4m 起逐渐上升到 8 lm ．达到最高点，该处是西堤最单薄的部位，石堤 晖度为1 5m ，再向右，石堤底界面标高下降，到儿o m 处，标高为一l j ．8m ，厚度为1 8 ．4n l ，在坐标l l o ～1 3 0m 段．石堤底商界面为波浪状，石堤厚度在 l7 ．o ～2 0 ．{ m 之间变化．标高在一】3 ．8 ～一l7 ．2 m 之间变化。 横剖面1 1 ’～7 7 ’之间，由于海水、填砂和淤 泥对电磁渡的吸收，反射界面不如纵剖面反映清晰， 横剖面雷达解释成果如表3 。 表3 横剖面雷达解释成果表 5 ．4 检测结果分析 1 竣工后一年的沉降、位移测量值表明，围堤 经水下钻孔爆破和爆夯处理密实后，堤身沉降量很 小．已在设计允许值之内。这已证明，整条围堤是稳 定的，已达到设计要求。 钻孔取样和土工化验报告证明，围堤填石 层底部座落的土层不一样，南堤孔和西堤南孔处的 石层底部座落在牯质粘土上，西堤北孔处的石层底 部座落在牯土上，稳定性均较好，而北堤孔处石层底 部座落在淤泥上，稳定性稍差。由于各处土质的承载 力不同，将会产生不均匀的沉降，且由于沉降量不 同，围堤在底部土质不同的交界处将会引起裂缝，但 不会出现较大的滑坡和崩塌现象。 3 从综合物探法检测已基本查明了围堤的厚 度及形状。在南堤纵I l ’长1 j om 的深度剖面上， 石堤厚度在1 3 ～1 8 ．8m 范围内变化；在北堤纵I I 一 1 I7 长l o om 的深度剖面上，石堤厚度在】6 ．2 ～2 1 ．4 m 范围内变化；在西堤纵I I I I I I7 长1 3 f n l 的深度 剖面上，石堤底界面起伏较大，石堤厚度在l j ．o ～ 2 0 ．4 m 范围内变化，在坐标0 ～5 j m 和9 0 ～1 3 0n 1 两段石堤均已坐落在持力层牯土层上，石堤相对稳 定，而在坐标j 5 ～9 9m 段，即合拢} 1 部位，石堤坐 落在淤泥上，该段石堤会出现一定的沉降。 6 结语 1 围堤经爆填、爆夯作业后，已密实而坚固，大 大改善了抛石层下土质的物理力学性能，成功地解 决了在软基础情况下，填海围堤的稳定问题，显示r 爆破排淤填石法处理厚淤泥层填海围堤工程软基的 优势。 2 围堤合拢口“人工布药扰动填石法”的落憔 深度很难一次爆填就使堤身落底深度达到设计要 求，经增加爆填、爆夯次数后，堤身落底状况良好，消 除了该段沉降量大的隐患。 3 爆破排淤填石法处理填海围堤工程软基， 通过工程实践证明是一种行之有效的施丁方法，与 常规施工方法比较，不仅加快了施工进度．而且施工 简单．经济合理。 参考文献 l 叶东英．爆破排淤法在外海渔港防波堤T 程中的应用 [ j ．j ．水运工程．19 9 8 6 3 9 ． 2 冯叔瑜．爆破工程[ M ] _ 北京冶金工业出版社．1 9 8 0 4 1 1 3 包其国．樊锡仁建筑施T 安全管理与技术 M ] ．重庆 四川科学技术出版社，】9 9 l2 9 1 万方数据