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，該技術工藝比較簡單，不需要大型水上施工船舶機械設備，具有施工進度快、費用低、對環(huán)境污染小等特點，在護岸、防波堤、碼頭等水工工程被廣泛應用。但由于受淤泥和土層的性質與分布、施工技術與工藝、開山石料質量和作業(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），爆破擠淤的質量未達到要求，在爆破擠淤施工過程中或在后期（上部結構完成后使用階段）基礎發(fā)生沉降、滑移，造成項目停工、設備損失、人員傷亡的事故屢有發(fā)生。所以建設、設計和監(jiān)理單位對爆破擠淤工藝的采用、施工隊伍的選擇特別慎重，質量要求特別嚴格。北良西護岸成功采用了回填碎石在厚淤泥層、深水區(qū)進行爆破擠淤（基礎處理），取得了較好經(jīng)濟效益，為以后類似工程提供借鑒。

關鍵詞：碎石；厚淤泥層；深水；爆破擠淤

1  工程概況

北良西護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外開放水域，與大連市區(qū)隔海相望。

圖1  西護岸平面圖

西護岸設計軸線方位為N135°～315°，西北端與北良現(xiàn)有防波堤連接，東南端至散稻泊位，西護岸總長1390.056 m，其中直線段長1239 m，與現(xiàn)有防波堤連接弧段長151.056 m。K0+800+1189直線段1109 m，基礎采用爆破擠淤處理方式（參見平面圖）。西護岸結構設計斷面^[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開山塊石，含土量小于5%，詳見西護岸典型斷面圖。地層分布依次

為淤泥（Q₄m）、淤泥質粉質粘土（Q₄m）、粉質粘土（Q₄del），設計要求爆破擠淤使開山塊石落至粉質粘土上。爆破擠淤實際長度1088 m，方量（堤心石爆填）為181萬方。

圖2  西護岸典型斷面圖

2  爆破擠淤原理^[2]與難點分析

爆破擠淤的工作原理是通過在石體的前方一定距離和深度的淤泥中埋放藥包，當藥包在石體前部爆炸時，爆炸瞬間的高壓氣體將藥包附近的淤泥擠開，在淤泥內(nèi)部形成空腔，同時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上（屬隱蔽工程），質量檢測目前最準確的方法是采用鉆孔法^[3]，鉆孔需穿過回填塊石效率低、費用高、難度大。若質量不合格后續(xù)處理更是特別困難，導致工程無法進行。在確定的地質和環(huán)境條件下，爆破擠淤質量關鍵因素是爆破空腔和石料的滑落速度^[4]，對相同藥量的情況下，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，石塊的大小尤為關鍵。為了確保爆破擠淤的效果，對回填開山石料的質量要求以中、大塊石料為主。

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

圖3  堤心回填石料

3  施工方法

根據(jù)項目的特點結合經(jīng)驗，采用在回填堤頭的前端淤泥內(nèi)埋設一排藥包，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條性爆槽，鄰近爆槽的堤頭堆石體在重力、振動作用下滑向爆槽，形成瞬時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”重復進行完成護岸堤心石爆填施工。

圖4  護岸爆破擠淤示意圖

3.1 施工順序

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

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)場的陸域回填岸線和設計護岸的位置，確定在距離護岸最近的K0+127～K0+147段先開始施工。在回填大區(qū)南側回填一條施工通道向南推進，達到護岸爆破擠淤要求斷面后，再向兩側進行護岸的堤心回填爆破擠淤施工。施工通道采用側向爆破擠淤的方法，首次回填坡頂距護岸定位軸線60m，堤頂寬度為20m，回填達到要求后進行布藥爆破，按照回填、布藥爆破循壞進行達到護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

本段為試驗段，在通道爆破擠淤完成后，進行該段長50 m試驗段爆破擠淤。采用端部縱向推進與外側爆破相結合的方法，即先進行多次縱向回填、布藥爆破循環(huán)，當端部縱向推進完成50 m后，再進行外側爆破。

圖7 試驗段縱向爆破藥包布置圖

（3）K0+127～K0+80、K0+197～K0+1189段

根據(jù)試驗段爆破擠淤效果，調整優(yōu)化參數(shù)進行回填、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渣車輛安全通行的要求，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）水深測量

采用測深儀在施工前和每次爆破前、后進行水深測量。爆前水深測量范圍設計護岸及施工影響區(qū)（護岸邊線周邊40 m），爆后測量范圍自回填石堤前端后10 m起測至石舌前端20 m。測點間距為5 m一個斷面、5 m一個點。

（3）藥包布設

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

（4）起爆網(wǎng)路

采用導爆管毫秒微差網(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，確定推進距離和下一循環(huán)爆破的布藥位置。

（6）側向爆填

堤身縱向爆填每完成50 m后，用下藥器探摸檢查堤身兩側石層在淤泥中的分布狀況和落底情況，在海側進行側向爆破達到設計斷面要求。

（7）外側坡腳爆夯

在設計坡腳平臺位置按設計斷面寬度及高程進行補拋石，藥包布置在基礎平臺石料表面爆夯。

圖14  裝藥機工作圖

圖15  起爆網(wǎng)路示意圖

圖16  外側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)見下表：

4.2 坡腳平臺爆破夯實

5  施工過程出現(xiàn)的困難與解決辦法和措施

5.1 施工過程出現(xiàn)的困難

（1）后斷面外側寬度大，理坡時挖方量過大

由于回填碎石塊小，爆后堤身的外側（海域一側）的坡度較緩，超出設計斷面大導致理坡時挖方量過大。

（2）端部回填石料滑移遠處理難

工程于2012年5月開工，在端部推進到里程K0+324時，由于陸域大區(qū)回填擠出來的淤泥進入護岸區(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。由于停工時間過長，堤頭受風浪潮流作用，端部回填石料被卷入海中造成在恢復施工后（2014年2月21日復工）出現(xiàn)堤頭回填持續(xù)坍塌，吊車進不到作業(yè)面、下藥管遇石料不能成孔，爆破擠淤法無法進行。

（3）爆淤推進距離小，端部淤泥隆起，保證質量難度大

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

（4）對接段淤泥面高、泥石混合面大、距離長，施工難度大

為了確保東部散稻泊位施工質量，對接段確定在東側K0+852～K0+948段。由于兩端擠淤的推進，距離越來越小，大量的淤泥堆積在對接段，使對接段淤泥面升高；陸域一側的回填石料大量滑入對接段區(qū)域，泥石混合段寬，下藥管無法成孔，不能藥包送至到淤泥中。由于兩堤頭距離較短，挖泥船進入作業(yè)困難，且挖泥會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、不經(jīng)濟。

5.2 解決辦法與措施

（1）嚴格控制藥包位置與埋深

藥包按設計位置采用極坐標法定位布設，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

每次爆破后對泥下填石進行探摸，減小回填距離防止出現(xiàn)包泥情況。

（3）進行試驗段爆破優(yōu)化了參數(shù)

選取K0+147～K0+197進行試驗段爆破，并由第三方進行鉆孔檢測。總結經(jīng)驗、優(yōu)化了參數(shù)，減小外側回填寬度，使爆后保證置換斷面達到設計要求，減小理坡反挖的方量。

（4）局部采用挖泥法

為了確保質量，K0+324～K0+345段采用了常規(guī)的挖泥船挖泥法，挖至設計標高（持力層）。

（5）采用側向爆破擠淤法^[5]

K0+852～K0+948段采用泥中與泥面上布藥相結合的側向爆破擠淤法，由較遠處陸側向海側進行。在陸側距離護岸定位軸線30 m開始探摸布藥，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，計算體積校核置換深度。

6  結束語

北良護岸項目2012年5月開工，歷時44個月（實際施工時間14月），于2015年12月完工，2016年1月經(jīng)遼寧地質海上工程勘察院檢測合格。在項目完成近3年的時間里，經(jīng)歷了數(shù)次強臺風的考驗。

圖17  西護岸工程竣工照片

本工程爆破擠淤使用了開山碎石回填，不需外購石料，僅石料就降低費用達3000余萬元（又增加了場區(qū)面積），經(jīng)濟效益顯著，受到了多方有關單位的贊揚。

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

參考文獻：

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