張  敏，林玉葵

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連  116083）

摘  要：爆破擠淤是軟土地基處理中采用強(qiáng)制換置法中的一種，與傳統(tǒng)的挖泥和軟基處理方法相比，該技術(shù)工藝比較簡(jiǎn)單，不需要大型水上施工船舶機(jī)械設(shè)備，具有施工進(jìn)度快、費(fèi)用低、對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)，在護(hù)岸、防波堤、碼頭等水工工程被廣泛應(yīng)用。但由于受淤泥和土層的性質(zhì)與分布、施工技術(shù)與工藝、開(kāi)山石料質(zhì)量和作業(yè)環(huán)境條件的影響，造成石料未落到持力層上（下部包有淤泥），爆破擠淤的質(zhì)量未達(dá)到要求，在爆破擠淤施工過(guò)程中或在后期（上部結(jié)構(gòu)完成后使用階段）基礎(chǔ)發(fā)生沉降、滑移，造成項(xiàng)目停工、設(shè)備損失、人員傷亡的事故屢有發(fā)生。所以建設(shè)、設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位對(duì)爆破擠淤工藝的采用、施工隊(duì)伍的選擇特別慎重，質(zhì)量要求特別嚴(yán)格。北良西護(hù)岸成功采用了回填碎石在厚淤泥層、深水區(qū)進(jìn)行爆破擠淤（基礎(chǔ)處理），取得了較好經(jīng)濟(jì)效益，為以后類(lèi)似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：碎石；厚淤泥層；深水；爆破擠淤

1  工程概況

北良西護(hù)岸位于遼東半島大連灣東岸大孤山半島的西咀處（北緯38°58′5″，東經(jīng)121°48′5″），碼頭處于大連口岸對(duì)外開(kāi)放水域，與大連市區(qū)隔海相望。

圖1  西護(hù)岸平面圖

西護(hù)岸設(shè)計(jì)軸線方位為N135°～315°，西北端與北良現(xiàn)有防波堤連接，東南端至散稻泊位，西護(hù)岸總長(zhǎng)1390.056 m，其中直線段長(zhǎng)1239 m，與現(xiàn)有防波堤連接弧段長(zhǎng)151.056 m。K0+800+1189直線段1109 m，基礎(chǔ)采用爆破擠淤處理方式（參見(jiàn)平面圖）。西護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斷面^[1]，頂寬12.0 m，堤頂高程5.5 m，擋浪墻頂高程8.7 m。堤心采用5～300 kg開(kāi)山塊石，含土量小于5%，詳見(jiàn)西護(hù)岸典型斷面圖。地層分布依次

為淤泥（Q₄m）、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q₄m）、粉質(zhì)粘土（Q₄del），設(shè)計(jì)要求爆破擠淤使開(kāi)山塊石落至粉質(zhì)粘土上。爆破擠淤實(shí)際長(zhǎng)度1088 m，方量（堤心石爆填）為181萬(wàn)方。

圖2  西護(hù)岸典型斷面圖

2  爆破擠淤原理^[2]與難點(diǎn)分析

爆破擠淤的工作原理是通過(guò)在石體的前方一定距離和深度的淤泥中埋放藥包，當(dāng)藥包在石體前部爆炸時(shí)，爆炸瞬間的高壓氣體將藥包附近的淤泥擠開(kāi)，在淤泥內(nèi)部形成空腔，同時(shí)石體在自身的重力作用下產(chǎn)生石體坍塌填充了空腔，石體下沉到持力層，在短時(shí)間內(nèi)完成了軟土和石體的置換從而滿足堤基的承載力要求。

由于爆后大量的回填石料滑落覆蓋在基礎(chǔ)上（屬隱蔽工程），質(zhì)量檢測(cè)目前最準(zhǔn)確的方法是采用鉆孔法^[3]，鉆孔需穿過(guò)回填塊石效率低、費(fèi)用高、難度大。若質(zhì)量不合格后續(xù)處理更是特別困難，導(dǎo)致工程無(wú)法進(jìn)行。在確定的地質(zhì)和環(huán)境條件下，爆破擠淤質(zhì)量關(guān)鍵因素是爆破空腔和石料的滑落速度^[4]，對(duì)相同藥量的情況下，大快石較小的塊石重量大滑落快擠淤的效果好，反之效果差，石塊的大小尤為關(guān)鍵。為了確保爆破擠淤的效果，對(duì)回填開(kāi)山石料的質(zhì)量要求以中、大塊石料為主。

北良西護(hù)岸工程堤心石采用廠區(qū)北部開(kāi)山石料（業(yè)主供料），由于巖質(zhì)（主要石英砂巖、板巖）較易破碎，爆后石料為1 kg左右的碎石，未達(dá)到設(shè)計(jì)（堤心采用5～300 kg開(kāi)山石）要求；淤泥層最大厚度14 m，水深達(dá)17 m。爆破擠淤采用碎石在以往的工程中特別少見(jiàn)，況且在厚淤泥層和深水區(qū)，難度特別大，是本項(xiàng)目的關(guān)鍵工序。

圖3  堤心回填石料

3  施工方法

根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，采用在回填堤頭的前端淤泥內(nèi)埋設(shè)一排藥包，引爆藥包，爆炸所產(chǎn)生氣體將淤泥向四周擠出并向上拋擲形成長(zhǎng)條性爆槽，鄰近爆槽的堤頭堆石體在重力、振動(dòng)作用下滑向爆槽，形成瞬時(shí)定向滑移與泥石置換。塌落石方滑向爆槽后形成“石舌”。在爆后堤頭回填碎石形成新的堤頭，新的回填體將“石舌”上部淤泥擠走并壓結(jié)在“石舌”上，在新的回填堤頭前方繼續(xù)埋藥爆炸，經(jīng)多次“回填、爆炸”重復(fù)進(jìn)行完成護(hù)岸堤心石爆填施工。

圖4  護(hù)岸爆破擠淤示意圖

3.1 施工順序

爆破擠淤總的施工順序首先進(jìn)行K0+127～K0+147段，再進(jìn)行K0+147～K0+197試驗(yàn)段，再由K0+127、K0+197分別向兩端進(jìn)行。

圖5  爆淤施工順序圖

（1）K0+127～K0+147段

本段為施工通道，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的陸域回填岸線和設(shè)計(jì)護(hù)岸的位置，確定在距離護(hù)岸最近的K0+127～K0+147段先開(kāi)始施工。在回填大區(qū)南側(cè)回填一條施工通道向南推進(jìn)，達(dá)到護(hù)岸爆破擠淤要求斷面后，再向兩側(cè)進(jìn)行護(hù)岸的堤心回填爆破擠淤施工。施工通道采用側(cè)向爆破擠淤的方法，首次回填坡頂距護(hù)岸定位軸線60m，堤頂寬度為20m，回填達(dá)到要求后進(jìn)行布藥爆破，按照回填、布藥爆破循壞進(jìn)行達(dá)到護(hù)岸縱向爆破擠淤施工所需工作面。

圖6  施工通道爆破藥包布置圖

（2）K0+147～K0+197段

本段為試驗(yàn)段，在通道爆破擠淤完成后，進(jìn)行該段長(zhǎng)50 m試驗(yàn)段爆破擠淤。采用端部縱向推進(jìn)與外側(cè)爆破相結(jié)合的方法，即先進(jìn)行多次縱向回填、布藥爆破循環(huán)，當(dāng)端部縱向推進(jìn)完成50 m后，再進(jìn)行外側(cè)爆破。

圖7 試驗(yàn)段縱向爆破藥包布置圖

（3）K0+127～K0+80、K0+197～K0+1189段

根據(jù)試驗(yàn)段爆破擠淤效果，調(diào)整優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行回填、布藥爆破循環(huán)完成。

圖8 K0+127～K0+80、K0+197～K0+1189段

縱向爆破藥包布置圖

3.2 施工工藝

圖9  爆破擠淤工藝流程圖

（1）堤心回填

1）通道堤心回填

考慮施工通道需要滿足運(yùn)渣車(chē)輛安全通行的要求，K0+127～K0+147段爆破擠淤回填斷面的頂寬為20.0 m，頂標(biāo)高為+4.0 m，邊坡1:1。

圖10 K0+127～K0+147回填橫斷面圖

圖11 K0+127～K0+147回填縱斷面圖

2）護(hù)岸堤心回填

K0+147～K0+197和K0+127～K0+80、K0+197～K1+189爆破擠淤回填斷面頂寬分別為44.0 m和36.0 m，頂標(biāo)高為+4.0 m，邊坡1:1。

圖12  K0+147～K0+197回填斷面圖

圖13  K0+127～K0+80、K0+197～ K0+324、

 K0+345～～K0+852、K0+948～K1+189回填斷面圖

（2）水深測(cè)量

采用測(cè)深儀在施工前和每次爆破前、后進(jìn)行水深測(cè)量。爆前水深測(cè)量范圍設(shè)計(jì)護(hù)岸及施工影響區(qū)（護(hù)岸邊線周邊40 m），爆后測(cè)量范圍自回填石堤前端后10 m起測(cè)至石舌前端20 m。測(cè)點(diǎn)間距為5 m一個(gè)斷面、5 m一個(gè)點(diǎn)。

（3）藥包布設(shè)

根據(jù)藥包的長(zhǎng)度割取適量長(zhǎng)度的導(dǎo)爆索，將塑料導(dǎo)爆管毫秒雷管綁扎在導(dǎo)爆索上，從乳化藥包（長(zhǎng)度方向）中間穿過(guò)，用麻繩在藥包的底端扎緊。采用100T履帶吊輔助15 kw振沖式裝藥器按設(shè)計(jì)位置與深度進(jìn)行布藥，（參見(jiàn)裝藥機(jī)工作圖），由下藥器的底端將塑料導(dǎo)爆管經(jīng)水面拉出至堤頭。

（4）起爆網(wǎng)路

采用導(dǎo)爆管毫秒微差網(wǎng)路，起爆網(wǎng)路如圖所示。

（5）堤心石層探摸

用下藥器探摸石層在淤泥中落底和分布狀況，確定推進(jìn)距離和下一循環(huán)爆破的布藥位置。

（6）側(cè)向爆填

堤身縱向爆填每完成50 m后，用下藥器探摸檢查堤身兩側(cè)石層在淤泥中的分布狀況和落底情況，在海側(cè)進(jìn)行側(cè)向爆破達(dá)到設(shè)計(jì)斷面要求。

（7）外側(cè)坡腳爆夯

在設(shè)計(jì)坡腳平臺(tái)位置按設(shè)計(jì)斷面寬度及高程進(jìn)行補(bǔ)拋石，藥包布置在基礎(chǔ)平臺(tái)石料表面爆夯。

圖14  裝藥機(jī)工作圖

圖15  起爆網(wǎng)路示意圖

圖16  外側(cè)坡腳爆夯藥包布置圖

4  施工參數(shù)^[1]

4.1 堤心擠淤

（1）成孔直徑：d≥ 30 cm；

（2）單耗q₀=0.25 kg/m³；一次推進(jìn)水平距離L_H=7 m；線裝藥q_L=q₀L_HHn=1.75Hn；單孔裝藥量 Q₁=q_La；藥包埋深：H=0.6Hn；

（3）其它參數(shù)見(jiàn)下表：

4.2 坡腳平臺(tái)爆破夯實(shí)

5  施工過(guò)程出現(xiàn)的困難與解決辦法和措施

5.1 施工過(guò)程出現(xiàn)的困難

（1）后斷面外側(cè)寬度大，理坡時(shí)挖方量過(guò)大

由于回填碎石塊小，爆后堤身的外側(cè)（海域一側(cè)）的坡度較緩，超出設(shè)計(jì)斷面大導(dǎo)致理坡時(shí)挖方量過(guò)大。

（2）端部回填石料滑移遠(yuǎn)處理難

工程于2012年5月開(kāi)工，在端部推進(jìn)到里程K0+324時(shí)，由于陸域大區(qū)回填擠出來(lái)的淤泥進(jìn)入護(hù)岸區(qū)內(nèi)，使得淤泥面升高3～4 m，爆破擠淤厚度增大、難度增大（方量增加）。經(jīng)多方研究確定于2012年9月16日停止爆淤施工，采用挖泥船挖出回淤部分淤泥后再施工。由于停工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，堤頭受風(fēng)浪潮流作用，端部回填石料被卷入海中造成在恢復(fù)施工后（2014年2月21日復(fù)工）出現(xiàn)堤頭回填持續(xù)坍塌，吊車(chē)進(jìn)不到作業(yè)面、下藥管遇石料不能成孔，爆破擠淤法無(wú)法進(jìn)行。

（3）爆淤推進(jìn)距離小，端部淤泥隆起，保證質(zhì)量難度大

由于回填石料塊小回落速度慢，擠排的淤泥少、端部推進(jìn)距離比常規(guī)小，堆積在端部的淤泥量大（高出原泥面達(dá)8 m）。

（4）對(duì)接段淤泥面高、泥石混合面大、距離長(zhǎng)，施工難度大

為了確保東部散稻泊位施工質(zhì)量，對(duì)接段確定在東側(cè)K0+852～K0+948段。由于兩端擠淤的推進(jìn)，距離越來(lái)越小，大量的淤泥堆積在對(duì)接段，使對(duì)接段淤泥面升高；陸域一側(cè)的回填石料大量滑入對(duì)接段區(qū)域，泥石混合段寬，下藥管無(wú)法成孔，不能藥包送至到淤泥中。由于兩堤頭距離較短，挖泥船進(jìn)入作業(yè)困難，且挖泥會(huì)使堤頭及陸域回填區(qū)產(chǎn)生大量的坍塌，挖方量大，造成石料的浪費(fèi)、不經(jīng)濟(jì)。

5.2 解決辦法與措施

（1）嚴(yán)格控制藥包位置與埋深

藥包按設(shè)計(jì)位置采用極坐標(biāo)法定位布設(shè)，根據(jù)水位確定藥包埋深，使藥包布置位置及埋深誤差不大于30 cm。

（2）堤心回填采用小距離推進(jìn)

每次爆破后對(duì)泥下填石進(jìn)行探摸，減小回填距離防止出現(xiàn)包泥情況。

（3）進(jìn)行試驗(yàn)段爆破優(yōu)化了參數(shù)

選取K0+147～K0+197進(jìn)行試驗(yàn)段爆破，并由第三方進(jìn)行鉆孔檢測(cè)。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)化了參數(shù)，減小外側(cè)回填寬度，使爆后保證置換斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求，減小理坡反挖的方量。

（4）局部采用挖泥法

為了確保質(zhì)量，K0+324～K0+345段采用了常規(guī)的挖泥船挖泥法，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高（持力層）。

（5）采用側(cè)向爆破擠淤法^[5]

K0+852～K0+948段采用泥中與泥面上布藥相結(jié)合的側(cè)向爆破擠淤法，由較遠(yuǎn)處陸側(cè)向海側(cè)進(jìn)行。在陸側(cè)距離護(hù)岸定位軸線30 m開(kāi)始探摸布藥，遇泥孔將藥包布置在淤泥中，遇碎石層將藥包布置表面上，采用參數(shù)如下表：

（6）采用體積平衡法校核

根據(jù)爆前、爆后的水深繪制斷面圖，計(jì)算體積校核置換深度。

6  結(jié)束語(yǔ)

北良護(hù)岸項(xiàng)目2012年5月開(kāi)工，歷時(shí)44個(gè)月（實(shí)際施工時(shí)間14月），于2015年12月完工，2016年1月經(jīng)遼寧地質(zhì)海上工程勘察院檢測(cè)合格。在項(xiàng)目完成近3年的時(shí)間里，經(jīng)歷了數(shù)次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)。

圖17  西護(hù)岸工程竣工照片

本工程爆破擠淤使用了開(kāi)山碎石回填，不需外購(gòu)石料，僅石料就降低費(fèi)用達(dá)3000余萬(wàn)元（又增加了場(chǎng)區(qū)面積），經(jīng)濟(jì)效益顯著，受到了多方有關(guān)單位的贊揚(yáng)。

本工程方案制定縝密、施工精細(xì)，在施工中克服諸多困難，解決了碎石基礎(chǔ)、厚淤泥層、深水爆破擠淤的難題，可為類(lèi)似工程提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]  中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),JTS204-2008水運(yùn)工程爆破安全技術(shù)規(guī)程[J].北京:人民交通出版社,2008。

[2]  黃育民.爆破擠淤法處理軟基的技術(shù)簡(jiǎn)介[J].水運(yùn)工程,2002(07):97-100.

[3]  賈棟,王東.淺談鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測(cè)方法及原理[J].城市道橋與防洪,2010(08):176-178+272.

[4]  李忠.建設(shè)防波堤中有關(guān)應(yīng)用爆破擠淤的質(zhì)量監(jiān)理[J].水運(yùn)工程,2000(11):52-56.

[5]  楊岸英.爆破擠淤法填筑海堤[J].遼寧師專(zhuān)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003(04):91-93.