爆破挤淤施工工法

爆破挤淤施工工法前言在我国淤泥质海岸有着广泛的分布，因此，海岸工程中的软弱基处理，长期以来就是筑港技术届普遍关注的问题。我国从20世纪80年代中期开始发展爆破排淤填石法这项新的软弱地基处理技术，并应用该技术至今已完成数十项筑堤工程，收到了很好的经济效益和社会效益，显示出较其他软基处理方法巨大的优越性。为不断完善爆破挤淤施工工艺，使其更加规范化，特编制本工法。一、特点1、爆破挤淤施工工艺所采用机械为常规机械，施工简便，具有工期短、地基处理后期沉降小、造价低等优点。二、适用范围适用于淤泥质软土地基，置换软基厚度宜为4～12m，当置换软土地基厚度小于4m或者大于12m时，应与其他地基处理方法比较后择优选用。可用于防波堤、护岸、沿海贮灰场围堤、围海选造沿海养殖场围堤，大型沉箱码头、造船厂滑道等的工程淤泥软基处理，海军建港工程和一切需处理软基的工程。另外，随着zz专用线zz湾滩段采用堤端爆破及侧面向爆破两种方案进行爆破挤淤试验获得成功，在沿海高等级公路建设中也相应得到采用。三、工艺原理通过爆炸冲击作用降低淤泥结构性强度，同时利用抛石体本身的自重使爆前处于平衡状态的抛石体向强度降低处的淤泥内滑移，达到泥、石置换的目的。首先沿建筑物长轴线抛填达到爆炸处理的设计高程与宽度，形成爆前抛石堤纵断面线，然后在抛石堤前端“泥—石”交界面前方一定位置、一定深度处的淤泥层内埋置单排群药包，引爆群药包，在淤泥内形成爆炸空腔，抛石体随即坍塌充填空腔形成“石舌”，同时抛石体前方和下方一定范围内的淤泥被爆炸弱化，强度降低，抛石体下沉滑移挤淤。随后进行抛石，当淤泥内剪应力超过其抗剪强度时，抛石体沿定向滑移线朝前方定向滑移，达到新的平衡后滑移停止。继续加高抛填，从而又出现新的定向滑移下沉，如此反复出现多次，直到抛石堤稳定为止，此时单循环结束。另外，当新的循环开始时（单循环长度一般为4～7m），其爆炸作用对已形成的抛石体仍有密实和挤淤作用。一般堤头爆破无法满足设计宽度及整形要求，当堤头爆破进尺达到50m以上时，进行侧爆施工，侧爆工艺原理与堤头爆破基本相同，一次处理长度30～50m，根据设计断面宽度确定侧爆次数。四、工艺流程及操作要点4.1准备工作4.1.1主要准备工作有：4.1.1.1复核控制点，施工区域适当位置设置控制点；4.1.1.2材料准备，包括炸药、导爆索、堤心石；4.1.1.3机械准备，包括装药机、装药船；4.1.1.4人员准备；临建设施修建人员、机械设备进场堤头爆填临建设施修建人员、机械设备进场堤头爆填内外侧向爆填爆后断面测量爆前断面测量测量放线施工道路修筑检验爆夯抛填水深地形复测地质资料收集编制施工方案4.2.1爆破挤淤施工的主要设备为水上布药船或陆上装药机。4.2.2爆破挤淤施工的主要流程：4.2.2.1汽车运输和推土机推填，使抛填石料达到爆炸处理的堤顶高程和拟抛填断面宽度。也可用海船进行水上抛填，不过造价高、进度慢。4.2.2.2在堤头抛填体前方“泥一石”交界面一定距离处，利用装药机械按设计位置将群药包埋于淤泥中。4.2.2.3引爆炸药，堤头抛石体向前方滑移垮落，形成“爆炸石舌”。4.2.2.4马上进行下循环抛填，此时由于淤泥被强烈扰动后，强度大大降低，可出现多次“抛填—定向滑移下沉”循环。当抛填达到设计断面时，进行下循环装药放炮。以后的过程就是“抛填一装药一引爆”的重复循环，一次循环进尺为4—7m，依淤泥性质和现场试验而定。4.2.2.5在抛石堤进尺达到50m以上时，进行两侧埋药爆炸处理．经两侧爆炸处理后，堤宽达到设计宽度，两侧抛石堤落底宽度增加，达到设计断面，并基本落底于下卧持力层上，日趋稳定。4.3爆破参数设计4.3.1药量设计Q（kg/m）：Ql=Q0×LH×HmwHmw=Hm+(γw/γm)Hw式中LH一单循环进尺量，一般为4—7m；Hmw一计入覆盖水深的折算淤泥深度，m；Hm一淤泥深度，m；Hw一覆盖水深，即淤泥面以上的水深，m；Q0一爆破挤淤法单耗，即爆除单位体积淤泥所需的药量，一般为0.6—1.0；γw一水重度(kN/m3)；γm一淤泥重度(kN/m3)；其中影响爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量系数Q0的因素很多，包括淤泥的物理力学指标，淤泥深度，石料块度情况，覆盖水深，炸药种类等等。Q0取值（乳化炸药）Hs/Hm（m//m）0.8～1.22<0.8或>>1.22Q0（Kg/mm3）0.6～0.880.8～1.00注：①表中Hs为泥面以上的填石厚度（m）；②必要时可采用超高填石的办法加大Hs，在一次炸药使用量受限的区域施工，可适当增加Hs以减小爆破药量。LH取值Hm（m）4～66～1010～12LH（m）4.5～5.556～75.0～5.554.3.2单次爆炸药量QQ=(0．8－1．2)B×Q式中：B一堤头处宽度，m。4.3.3药包埋深Hb药包在泥面以下埋入深度Hb可参照下表进行取值：Hb取值Hw（m）<22～4>4Hb（m）0．50Hm0．45Hm0．55Hmw当在覆盖水深超过8m时，一般按照Hb=(0．2—0．45)Hmw进行取值计算。4.3.4药包间距a一般取为2．0—3．0m。4.3.5群药包布药宽度LbLb=(0．8—1．2)B，m4.3.6堤头、堤侧爆处理参数的计算基本一致，一次起爆的总药量应根据爆破安全要求进行适当控制。爆破挤淤施工工法为软基处理的一种方法，由于各个工程地质条件、设计标准、周围环境的差异，爆破设计参数、施工方法也相应进行调整，部分工程只进行侧爆，还有的工程只进行堤头爆填，但参数设计方式基本相同。4.4施工方法4.4.1导爆索加工每盘导爆索的两端应先切掉5cm，切割前先检查导爆索质量，凡有过粗、过细、破皮或其他缺陷的部分，均要切除。应用快刀切取导爆索，切口做防水处理；严禁切割已接上雷管或已插入炸药的导爆索。切割时，工作台上严禁摆放雷管。4.4.2药包制作4.4.2.1药包制作在专用加工房作业；4.4.2.2药包防水根据药包需要的浸水时间和承受水压采用相应的防水措施。使用非抗水炸药的防水处理，一般可用塑料袋，或在药包表层涂刷沥青，石蜡等防水剂，也可用陶器、玻璃罐防水的。防水剂的涂刷温度，未装雷管的药包不得超过90℃，已装雷管的药包不得超过60℃，而且涂刷地点距火源的安全距离应不小于10m。4.4.2.3药包配重宜选砂、石子等材料；4.4.3导爆索网路4.4.3.1导爆索用搭接连接时，搭接长度不得小于15cm，并绑扎结实。除搭接外，导爆索禁止打结或打圈。4.4.3.2支线与主线传爆方向的夹角必须小于90度。4.4.3.3导爆索与铵油炸药接触部分应用防油材料包裹。4.4.3.4各主线支线导爆索均不得互相缠绕靠近，两根导爆索的空间距离不得小于20cm，如难以满足，则在两根导爆索中间固定一厚度不小于10cm的垫块。4.4.3.5起爆雷管的集中穴应朝向传爆方向，导爆索端部伸出雷管的长度应大于15cm。4.4.4堤头爆填采用自卸卡车按设计要求推填堤心石，当达到设计爆填进尺时，开始爆填作业。在推填堤心石前方一定距离内（一般1~2m），将药包埋入淤泥下，采用导爆索传爆网络，陆上电雷管起爆。爆炸动能将淤泥排开，形成爆坑，同时爆炸的震动效应使淤泥受到强烈扰动，强度大大降低，堤头石料在瞬间内塌落，并沿淤泥强度小的方向滑移。在严格控制进尺和抛填方量的情况下，经过多次爆炸和振动，石料落到持力层上，完成了石料对淤泥的置换。如需水上抛填，采用500～1000t海船进行作业，船舶满载吃水深度一般为2～3m，每天卸载能力3000～4000方。水上抛填施工难点在于船锚定位、抛投，一般采用八字锚的方式固定船位，通过收缆、松缆的方式移动船位，采用GPS定位，船上设置2台接收机，分别布置于船的首尾两端，在电脑上将呈一直线像，定位时，根据GPS显示的图像，来调整船的方向和位置，确保准确抛投。当船舶吃水深度受限时，可利用潮差进行调整。抛投前应确定抛投范围坐标，以便GPS定位，同时根据现场实际条件，确定船舶的大小。抛石船吊机能抛投距离～12m，可以满足每次爆破进尺的要求。4.4.5堤身侧爆填完成堤头爆填后，石料基本落到持力层上，但仍需对堤身两侧进行侧爆填，以便加宽堤身和整形，达到设计断面要求。爆破设计和施工方法与堤头爆填基本相同。一般情况下，堤身侧爆填可在堤头爆填完成50米后开始。堤身侧爆填每次处理长度一般为30~50m。外侧和内侧各进行侧爆，侧爆次数根据设计断面尺寸确定。4.4.6堤身外侧爆夯爆破夯实是在水下块石或砾石地基和基础表面布置裸露或悬浮药包，利用水下爆破产生的地基和和基础振动使地基和基础得到密实的方法。4.4.6.1爆破夯实适用范围：4.4.6.1.1地基和基础应为块石或砾石；4.4.6.1.2分层夯实厚度不宜大于12m，当石层过厚时，应分层抛填、分层爆破。4.4.6.2药量计算：4.4.6.2.1单药包药量Q2＝Q0＇×a×b×H×η/n，η=ΔH/H×100%；Q0＇－爆破夯实单耗，指爆破压缩单位体积石料所需的药量（kg/m3），取4.0～5.5kg/m3，对较松散石体取大值，较密实石体取小值。a、b－药包间距、排距（m）；H－爆破夯实前石层平均厚度（m）；ΔH－爆破夯实后石层顶面平均沉降量（m）；η－夯实率（%），对没有前期预压密历史的石体可取10%～15%，对有前期预压密历史的石体视预压密程度可作适当折减；n－爆破夯实遍数，对无前期预压密历史的石体可取3～4遍，对有前期预压密历史的石体可取2～3遍。4.4.6.2.2一次同时起爆药量应按爆破安全距离取用。4.4.6.3药包布置：4.4.6.3.1药包平面布置宜取正方形网格布置。间、排距可取2～5m，当压密层厚度大时取大值，反之取小值。分遍爆破时，各遍间药包应采用插档布置或在平面上尽量均匀布置的其他形式。4.4.6.3.2起爆时药包中心至水面的垂直距离H1≥2.32Q1/32，式中H1－药包中心至水面的垂直距离（m），Q2－单药包药量（kg）。4.4.6.3.3药包悬高H2≤(0.35～0.50)Q1/32，式中H2－药包悬高，即爆破夯实药包中心在石面以上的垂直距离（m）。对无爆后石面平整度要求或石层下卧层为非岩石地基的工程，可将药包直接布放在石面上。4.4.6.3.4在平面上分区段爆破夯实时，相邻区段布药应搭接一排药包。4.4.6.4爆夯布药施工采用水上布药船或陆上布药机，在低潮石面露出时也可人工陆上布药。水上布药应取逆风或逆流向布药顺序。药包直接布置于抛石体之上，药包中预先加入配重，药包之间用导爆索连接，最后用电雷管起爆。4.4.7起爆网路爆破挤淤施工的起爆网路比较简单，首先用导爆索加工成起爆体放入药包中，然后利用布药机将药包埋入泥中一定深度处，同时将导爆索引出水面，并与主导爆索相连（并联），主导爆索可用单股或双股，最后用电雷管起爆。自备的起爆器型号为：GM－300小型起爆器。布药时，辅助用船靠近布药机，人工站在辅助用船上完成药包导爆索与主导爆索相连作业。起爆网路示意图4.5施工要点4.5.1爆填与侧爆填需在高潮位时起爆；4.5.2堤头爆炸的分段起爆必须保证安全准爆。施工中的传爆器材为导爆索，爆炸网路因装药安全需要只能采用孔外延时，要防止先爆炸的导爆索产生的冲击波破坏后爆炸的正在延时阶段导爆管雷管实现微差。4.5.3两段网路之间，利用地形或大块石做必要的隔断和防护，对后爆的导爆索网路用竹杆及麻绳固定，防止激波将后爆网路掀起，导致导爆索产生打折等破坏。注意使导爆索从抛填的大块石的上面通过，防止导爆索夹在石缝中，被先爆炸药包引起的块石滚落将导爆索切断。五、材料5.1爆破器材选用要求5.1.1水下下爆破宜用用乳化炸药药或硝铵类类炸药，当当选用硝铵铵类炸药时时必须做防防水处理；；5.1.2水下下传引爆器器材宜用导导爆索或导导爆管等非非电器材，严严禁使用导导火索；5.1.3起爆爆器材宜采采用两发同同厂、同批批号的并联联电雷管。应应逐个检查查起爆雷管管质量，凡凡管体压扁扁、破损、锈锈蚀、加强强冒歪斜者者，严禁使使用。六、机具设备6.1根据爆破破挤淤工艺艺特点，在在石料可以以满足每炮炮进尺的前前提下，一一天一个工工作面可以以进行爆破破挤淤1～2次（视高潮位时间间而定，根根据《爆破破安全规程程》夜间不不允许进行行爆破作业业），每次爆爆破挤淤工工作量3000～5000方（视进进尺长度及及地质情况况而定），对对于一般围围堤工程，布布药宽度330～50m，1台挖掘机机式布药机机在90分钟之内内即可完成成布药工作作，达到起起爆条件。6.2挖掘机式布药机机为挖掘机机改制而成成，一般可可插入淤泥泥7～8m，加上覆覆盖水深可可插入12m。水上装装药船由于于受风力影影响较大，施工不方便，且安全性较差，现已很少使用。爆破挤淤施工主主要施工机机具一览表表序号名称单位数量1挖掘机式布药机机台12交通用车辆13材料运输车辆24发电机组台25装药辅助用船艘16经纬仪台27水准仪台28对讲机个109起爆器台410雷管检测仪台211警报器台4七、劳动组织7.1劳动力组组织根据工程量大小小，工作面面的多少，合合理安排各各工种人员员数量，如如果仅一个个工作面组组织施工，需需组织人员如如下：每一工作面所需需人员序号工种人员数量技术要求1技术负责1工程师2现场管理2具有上岗证3爆破工程师1工程师4安全员2具有上岗证5测量员2具有上岗证6爆破员2具有上岗证7仓管员1具有操作证8其他20普工八、质量要求8.1采用的标标准8.1.1《爆爆炸法处理理水下地基基和基础技技术规程》（JTJ/T258-98）；8.1.2《爆爆破挤淤围围堤施工及及验收规程程》（企业业验收标准准）8.1.3《爆爆破安全规规程》（GB67722-886）8.1.4《交交通部港口口工程设计计规范》8.1.5施工工设计图中中的具体要要求。8.2质量控制制流程施工方案施工方案抛填参数抛填参数爆前测量爆前测量爆破参数爆破参数爆后测量爆后测量否是否是体积平衡验算否是否是体积平衡验算位移观测物探检测钻孔检测沉降观测位移观测物探检测钻孔检测沉降观测否是满足要求否是满足要求是是竣工验收竣工验收8.3质量保证证措施合理的的设计、有有经验的施施工技术和和管理人员员、认真负负责科学严严谨的工作作作风、积积极相互配配合的服务务态度是工工程质量保保证的决定定性因素，一一个严格并并认真贯彻彻的质量保保证体系则则是必须的的。为了保保证工程质质量，做到到根据具体体情况的变变化及时调调整爆炸参参数，必须须进行施工工过程中的的实时质量量监控。8.3.1堤心心石抛填抛抛填参数的的保证是控控制石料落落底的重要要手段之一一。抛填填进尺允许许偏差±0.5mm。抛填宽度允许偏偏差±1.0mm。抛填高高程允许偏差±0.5mm。8.3.2装药药工艺药包间距允许偏偏差±1.0mm。药包包埋深允许许偏差±1.0mm。单炮炮药重允许许偏差±5%。8.3.3测量量堤头爆填填前后断面面堤头330m范围围内测量一一条纵断面面，堤头下下沉内外侧侧不均匀时时增加两条条纵断面，测测点间隔22m。8.3.4测量量堤身侧向向爆填前后后断面间隔110米桩号测量量一条横断断面，要求求测点间隔隔2m。内外外侧同时爆爆破时测量量堤身全断断面。8.3.5测量量堤身外侧侧护底块石石爆夯前后后水下断面面通过上述控制和和检测，能能够及时发发现爆炸挤挤淤施工中中存在的质质量问题及及隐患。8.3.6阶段段检测8.3.6.11体积平衡衡检验根据每炮炮抛填石料料质量、方方量记录，堤堤心爆填进进尺每300m左右进进行一次体体积平衡检检验，即在在准确统计计堤方量的的基础上，比比对设计断断面方量，以以便确定堤堤心石落底底情况。根根据检验结结果，可适适当调整爆爆炸参数。8.3.6.22钻孔检测测采用抛石体钻孔孔检测方法法，直接探探明抛石体体下部状态态。钻孔位位置根据设设计及规范范要求确定定。在堤身身完成1000m后，钻钻孔12个进行检检测。检测测结果作为为调整抛填填及爆破参参数的依据据。其它钻钻孔检测可可在爆炸处处理过程中中或者结束束后进行。钻钻孔数量根根据抽检结结果最后研研究确定，一一般情况下下钻孔断面面间距1000m左右右。8.3.6.33物探检测测在堤身身完成1000m后进行行第一次检检测；爆炸炸处理全部部完成时进进行第二次次检测。检检测总计沿沿堤轴线3个纵断面面和每间隔隔50m一个横断断面。物探检测可采用用地质雷达达法或横波波浅层反射射法等地质质勘探方法法。8.3.6.44沉降位移移观测为了观测施工过过程中堤身身的沉降和和位移，沿沿堤不同断断面布设沉沉降位移观观测点。沿沿围堤长度度方向爆破破挤淤段布布设3个观测断断面，观测测断面根据据现场条件件布设在堤堤身适当位位置。九、爆破安全9.1安全距离离水下爆破源与被被保护对象象的安全距距离，应按按地震波、冲冲击波、飞飞散物三种种爆破效应应分别核算算，取其最最大值。9.1.1爆破破震动《爆破安全规程程》（GB67722-22003）6.2..2条规定定了爆破震震动安全允允许标准。在在重要建（构构）筑物附附近进行爆爆破时，必必需进行爆爆破震动监监测。根据《爆爆破安全规规程》（GB67722-22003）规定,爆破震动动速度可以以按照下式式进行预测测。式中：VV一爆破震震动速度，cm／s；KK、α一与爆破破地形、地地质条件有有关的系数数和衰减指指数；RR一爆源距距测点间距距离，m。通过对测试数据据进行分析析，回归出出符合当地地地形地质质条件的震震动速度公公式进行预预测。缺乏乏实测数据据时，可按按表1进行K、α值的选取取。K、α值表1暴区地质Kα天然岩石地基4001.35抛填强夯地基5001.43抛填石料地基4501.659.1.2水中中冲击波安安全距离爆破时水中冲击击波安全距距离可参照照《爆破安安全规程》（GB6722-2003）6.3.6之规定进行。9.1.3爆破破时个别分分散物对人人员、设备备、建筑物物安全距离离可参照国国家现行标标准的有关关规定执行行。9.2爆破施工工9.2.1爆破破施工前，根根据施工条条件和施工工方法做好好下列工作作：爆破指挥结构设设立和爆破破作业人员员的组织分分工；爆破破作业船等等爆破作业业机械性能能检查；爆爆破器材的的运输和贮贮存；爆破破危险区内内船舶、设设备、管线线和建（构构）筑物的的安全防护护措施；爆爆破危险区区内警戒标标志、禁航航信号、警警戒船和岗岗哨的设置置；爆破危危险区内危危房、危岩岩、滑坡的的调查等。9.2.2夜间间或大雾时时不得进行行爆破，雷雷雨时必须须停止爆破破；9.2.3内河河水位暴涨涨暴落，海海上浪高大大于0.88m或风力力超过6级时，不不得进行水水上爆破作作业。9.2.4严禁禁穿戴化纤纤衣物、铁铁钉鞋从事事爆破作业业和进入爆爆破器材库库房、加工工房、堆场场和其他爆爆破作业场场所。9.2.5导爆爆索、炸药药与起爆雷雷管必须分分开运输与与保管。9.3爆破作业业9.3.1布药药船移位时时，船体不不得越过已已装药的炮炮位。9.3.2已放放置于水下下的药包及及爆破网路路不得拖拽拽。发现药药包漂浮、网网路损坏等等异常现场场、经排除除后方可起起爆。9.3.3爆破破前必须同同时发出音音响和视觉觉信号，使使危险区内内的人员能能清楚地听听到和看到到。9.4盲炮处理理9.4.1爆破破后，爆