浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法

浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤

新方法编制单位：中国建筑土木建设有限公司路桥分公司海峡QC小组编制人：童辉发布人：童辉活动时间：2014.3.1-2014.9.30中国建筑土木建设有限公司路桥分公司浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法

发布目录一、工程概况二、小组简介三、课题背景四、课题选择五、设定目标六、提出方案七、比选最佳方案八、制定对策表九、对策实施十、效果检查及标准化十一、总结与打算中国建筑土木建设有限公司路桥分公司一、工程概况浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法福建莆田填海项目是我局承接的局重点工程，其陆域形成总占地面积约32km2，总投资约150亿。其港前路工程为填海区域的外侧防波海堤，位于江口与三江口之间的滩涂海域，主要施工为爆破挤淤施工。爆破挤淤过程中，我们发现地质出现了较大的变化：在部分区域的淤泥层中发现夹杂较厚且强度较大的砂卵石夹层。该地质条件下爆破挤淤施工极其困难，如何解决该技术难题是港前路施工的关键，从而迫使我们对新的爆破挤淤施工方法进行研究和探索。中国建筑土木建设有限公司路桥分公司一、工程概况浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法中国建筑土木建设有限公司路桥分公司

我们的团队二、小组简介小组名称

海峡小组课题类型

创新型成立时间2014.3.1活动时间2014.3.1～2014.9.30活动次数8出勤率96%注册号

LQ-QC-2014-013团队寓意

超越现在创造未来团队精神

团结协作勇于创新团队宣言成功源于行动行动来自思考浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法姓名性别年龄文化程度职称工作职务组内职务组内分工接受QC培训时间杨宝定男44大学本科高级工程师项目经理组长资源调配15课时童辉男30大学本科工程师项目总工副组长方案制定15课时陈扩晋男38大学本科工程师项目副经理组员现场施工组织10课时徐涛男31大学本科工程师项目商务经理组员成本预控15课时王世卿男29大学本科工程师项目工程部经理组员现场管理15课时张永宁男34中专助理工程师项目工程部副经理组员现场控制10课时杨涛男27大学本科助理工程师现场管理组员现场控制10课时我们的团队成员中国建筑土木建设有限公司路桥分公司浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法中国建筑土木建设有限公司路桥分公司三、课题选择浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法爆破挤淤的原理在抛石体外缘一定距离和深度的淤泥质软基中埋放药包群，起爆瞬间在淤泥中形成空腔，抛石体在爆炸负压和强烈振动作用下瞬间滑向爆坑，实现泥、石置换并形成“爆炸石舌”爆破挤淤原理如图1所示。同时，药包爆炸产生的冲击波和振动还使爆源附近一定范围内的淤泥受到强烈扰动，物理力学性能参数急剧下降，承载能力迅速减弱至几乎完全失去，抛石体在自重作用下进一步滑移或下沉；后续堤头药包爆破的多次振动作用将加速堤身下沉落地；经过多次推进爆破，最终达到泥石置换效果。爆破振动效应使抛填块石相对移动，堤身石料密实度增加，是堤身工后沉降减小。中国建筑土木建设有限公司路桥分公司三、课题选择1、原理介绍浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法原泥面堤头爆后补抛纵断面堤头爆后纵断面形状3~5m淤泥包爆前临时加高1m左右爆后堤顶高程中国建筑土木建设有限公司路桥分公司浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法在本工程的实施过程中，发现本工程的地质特殊，存在淤泥层和砂卵石胶结层存在交互现象，胶结层厚度约1-2m,强度较高，胶结层上部淤泥厚度约3-4m,下部淤泥厚度2-5m。在采用传统爆破挤淤实施过程中，因胶结层情况良好，存在2个难题需解决。

（1）布药器无法穿透砂石胶结层，药包无法布置到方案设计位置；

（2）因砂石层胶结情况良好，在下部2-5m的淤泥上形成一个暂时的硬壳持力层，下部淤泥即使能布药，也无法冲破硬壳层被抛出堤外；上部石料无法下落，爆破挤淤的置换效应难以完成，则形成淤泥夹层。在后期的运营中，出现质量问题。三、课题选择

2、选择背景中国建筑土木建设有限公司路桥分公司三、课题选择浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法选定课题根据上面的论述，在本工程中传统爆破挤淤施工工艺已无可行性，如果工程能保质保进度地完成，寻找新的施工技术已势在必行。浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.3.1参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司四、设定目标浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法应该达到的目标1、成功解决爆破后不产生淤泥夹层2、爆破挤淤落底混合层厚度不大于1米活动时间：2014.3.8参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司五、研制方案提出方案一（堤头推进）机械钻孔、分段装药、微差起爆，提头一次爆破方案。方案二（子堤推进）子堤填筑、分层起爆、切割排淤通道、侧向拓展的多次爆破方案浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法方案三（大药量法）机械钻孔、大药量布药、侧堤爆破。

方案四（聚能爆破）聚能药包、堤头爆破活动时间：2014.3.9参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司方案一（堤头推进式）简介：方案总体对堤头爆破挤淤的施工方法进行以下创新；以解决问题：（1）把传统方法中的依靠布药器自重成孔布药方式改为机械钻孔布药，以解决砂卵石层难以穿透的的难题；（2）同时为了解决淤泥夹层问题，装药采用分段装药，即在上部淤泥层、中部砂石胶结层和下部淤泥层分三层装药，采用微差起爆网络，先起爆中间砂石胶结层，解决下部淤泥的排泄通道；再同时起爆上下淤泥层中的药包，成功解决以上问题。（3）再辅以侧爆，形成完整的堤（路基）设计断面。浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.3.9参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛、杨涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司方案二（子堤推进式）简介：子堤推进式就一种全新的爆破挤淤设想，具体如下步骤：（1）先采用堤头爆破把填筑堤石料和砂石胶结层上的淤泥完成置换，石料完全落在砂石层上。（2）再在子堤侧面对坡脚的胶结层进行小间距布孔、小药量起爆，切割一道下部淤泥的排泄槽。（3）在子堤的坡脚打孔布药，分段进行侧爆。（4）在侧爆后，会出现排淤通道堵塞的情况，可对排淤通道进行拓展爆破，进行二次抛掷，拓宽排淤通道。（4）对子堤多次侧爆后形成完整路基设计断面。浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.3.9参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛、杨涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法方案三：

随着方案三（堤头大药量法）简介：小组有人提出加大药量来增加瞬时爆炸能量根据计算，增加药量，加大药包爆炸后产生的能量把淤泥和砂石胶结层一起炸开，完成和路堤石料的置换。（1）改变布药器，选择锤击式布药器，穿透夹层。

（2）采用大剂量装药，加大爆破能量，把淤泥和砂石胶结层一起炸开，完成和路堤石料的置换。

（3）辅以多次侧爆，形成完整的路基断面。活动时间：2014.3.9参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛、杨涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法方案四（聚能药包法）简介：（1）先利用布药器在上层淤泥底面、砂石胶结层布置聚能药包，利用聚能药包的聚能效应，柱形药包爆炸后，爆轰产物沿近似垂直于药柱表面方向方向向四周飞散，形成一股高速、高压、高密度的聚能气流，炸开胶结层。（2）再利传统的堤头爆破方法，完成整个爆破挤淤，直至形成设计断面。活动时间：2014.3.9参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛、杨涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法序号方案名称优点缺点1机械钻孔、分段装药、微差起爆，提头一次爆破方案。（1）一起爆破，施工工期较短。（2）因为采用堤头爆破，能比较好的控制防坡堤的轴线及边线（1）施工工艺较复杂，需分段装药，设置微差爆破网络。（2）布药器需穿过砂石胶结层，需采用钻孔方式成孔布药，钻孔需搭设钻机平台。（3）爆破后砂石层和淤泥混杂，降低瞬时流动性，爆破效果较差。（4）单次爆破炸药量较大，对环境影响大。2子堤填筑、分层起爆、切割排淤通道、侧向拓展的多次爆破方案（1）子堤爆破很好的解决淤泥排出通道。（2）采用本方法，砂卵石夹层将作为填料利用，节省石料，减少成本。（3）单次爆破用药量少，对环境影响小。（4）主要采用侧向爆破，每次爆破距离可以控制。（5）很好的解决淤泥排出通道，挤淤效果好。（1）本方案需实施多次切割拓展爆破，工艺较复杂。（2）工艺要求较高，对施工参数要求较严格。活动时间：2014.3.9参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛、杨涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法序号方案名称优点缺点3机械钻孔、大药量布药、侧堤爆破。（1）采用加大药量一起爆破，施工工艺简单，易于操作，施工工期较短。（2）因为采用堤头爆破，能比较好的控制防坡堤的轴线及边线。（1）布药器需穿过砂石胶结层，需采用钻孔方式成孔布药，钻孔需搭设钻机平台。（2）爆破后砂石层和淤泥混杂，降低瞬时流动性，爆破效果较差,质量得不到有效保证。（3）单次爆破炸药量较大，对环境影响大。4聚能药包、堤头爆破（1）主要工艺采用堤头爆破，能比较好的控制防坡堤的轴线及边线。（2）施工工艺较简单，易于操作，施工速度较快速。（1）采用此方案，需先采用聚能药包对砂石层实施爆破，解决淤泥排泄通道。（2）聚能药包布置在上层淤泥底、砂石胶结层的交结处，介质不均匀，不利与聚能药包能量释放，是否能炸开砂石层存在较大疑问。（3）爆破后砂石层和淤泥混杂，降低瞬时流动性，爆破效果较差,质量得不到有效保证。（4）砂石层随淤泥一起炸出，不能加以利用。（5）聚能药包价格高，施工成本加大。活动时间：2014.3.9参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司方案评估打分表序号方案名称评估项目综合得分实施与否可实施性（10）经济性（10）预计有效性（10）环境影响（10）工期性（10）1机械钻孔、分段装药、微差起爆，提头一次爆破方案。6866834否2子堤填筑、分层起爆、切割排淤通道、侧向拓展的多次爆破方案9798740实施3机械钻孔、大药量布药、侧堤爆破。6855832否4聚能药包、堤头爆破5556728否浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.3.9参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛、张永宁、杨涛中国建筑土木建设有限公司路桥分公司七、方案具体化和制定对策1、对所采用方案进行具体分析：

采用方案成功实施，需解决以下几个关键性问题：

（1）子堤的施工参数问题？（2）砂石胶结层的钻孔布药问题？

（3）如何切割爆破砂卵层的排淤通道？

（4）如何采用多次侧向拓展达到设计路基断面？浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.3.11参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛、张永宁中国建筑土木建设有限公司路桥分公司2、制定对策表序号问题对策目标措施负责人完成时间地点1子堤的施工参数问题？编制施工方案并试爆确定施工参数1、研制出一种将炸药埋入水下夹砂软基中钻井式装药器。2、成功形成设计堤断面。3、质量控制满足规范要求。1、编制施工方案；2、计算并试爆确定子堤的施工参数。3、更换布药成功的机械；4、设计出一种能同时打孔布药的器具。童辉王世卿2014.4.10项目部施工现场2砂石胶结层的钻孔布药问题？3如何切割爆破砂卵石层的排淤通道？4如何采用多次侧向拓展达到设计路基断面？浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.3.11参加人员：杨宝定、童辉、陈扩晋、徐涛、张永宁中国建筑土木建设有限公司路桥分公司八、对策实施1、子堤填筑原则：砂石胶结层上淤泥厚度按规范要求大于4m时，采用爆破方式清除淤泥；当淤泥厚度小于4m时，填筑石料可自行挤出路堤外，采用抛填成型即可。2、子堤参数确定

为实施切割爆破留有爆破空间，前期块石抛填以子堤抛填形式为主，筑堤设计泥面宽度约为23m，先抛填宽度11m的子堤，以堤身中线为中心两侧各5.5m，抛填高程7.5m，设计堤顶高程为9.7m。抛填阶段长度根据现场实际情况而定，为不影响施工的连续性，一般控制在40～80m。

浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法实施一：子堤的施工参数确定活动时间：2014.3.18－2014.9.10实施人员：童辉王世卿张永宁中国建筑土木建设有限公司路桥分公司1、更换打孔的机械

浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法实施二：切割爆破的砂卵石层的打孔布药

一般装药机械

50吊车55KW振动装药机械

活动时间：2014.3.18－2014.9.10实施人员：童辉王世卿张永宁中国建筑土木建设有限公司路桥分公司2、设计砂卵石层成孔装药器

浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.3.18－2014.9.10实施人员：童辉王世卿张永宁中国建筑土木建设有限公司路桥分公司实施三：切割爆破砂卵石层的排淤通道：

含砂卵层地质段处理困难的主要原因是：砂卵混合层太厚，砂卵层与淤泥两种不同介质分层分布，卵石层阻碍下卧淤泥爆破软化，致使砂卵混合层下卧淤泥没有排淤通道，淤泥包隆起困难，与通常爆破挤淤的理论基础完全不相同。

无论加密和加大药量均不能使堤身石舌下滑至设计标高，如果加深埋药卵石层下淤泥软层吸收能量，更不能实现排淤，为解决这一核心问题，拟在两侧采用切割爆破，从砂卵混合层爆破切割出一条排泥通道，然后再进行爆破挤淤。改变原设计堤头式推进和抛填方式，先以子堤方式直接抛填，然后进行切割爆破实现开槽创造排淤通道。浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.3.18－2014.9.10实施人员：童辉王世卿张永宁中国建筑土木建设有限公司路桥分公司实施四：采用多次侧向拓展达到设计路基断面浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法步骤一：子堤抛填，子堤宽度11米，以堤身中线为中心两侧各5.5m，抛填高程7.5米。步骤二：第一次切割爆破，抛填一定长度后分别在子堤内外侧1~2米处布药两排药包，成梅花形排列，外侧先起爆内侧后起爆，爆破后每侧形成一个4米宽的沟槽。步骤三：第一次切割爆破后补抛石料并加高，高度9.5米，宽度9米。步骤四：第一次侧向爆破挤淤施工。步骤五：第二次切割爆破，侧爆后两侧再次进行梅花型埋药。切割后的沟槽范围为距离子堤5~8米。步骤六：第二次切割爆破后补抛，石料抛填加宽至15米，高度9.5米。步骤七：再按照常规爆破挤淤施工，进行侧爆。经过三次抛填、四次爆破后，形成设计断面，下一进尺段重复上述工艺。活动时间：2014.3.18－2014.9.10实施人员：童辉王世卿张永宁中国建筑土木建设有限公司路桥分公司九、效果检查对策实施以后，我QC小组重新选取200米试验段（K0+740～K0+940），并于2014年6月29日～7月19日以钻孔探摸法进行检测，抽取四个断面共8个检测点进行钻芯取样，对块石落底情况进场检测，合格率为100%，检测结果如下表：爆破挤淤块石质量检查汇总表序号项目12345678检测位置K0+790左K0+790中K0+790右K0+840中K0+890中K0+940左K0+940中K0+940右设计落底深度（m）10.510.510.511.210.611.011.011.0实际落底深度（m）10.510.410.211.010.611.010.511.0淤泥夹层情况00000000混合层厚度（m）0.65（合格）0.76（合格）0.34(合格)0.28（合格）0.79（合格）0.83（合格）0.55（合格）0.56（合格）浅海淤泥砂卵石交互层爆破挤淤新方法活动时间：2014.9.15实施人员：杨宝定童辉陈扩晋王世卿张永宁中国建筑土木建设有限公司路桥分公司经济效益分析小组与项目财务人员、物资部、技术部、合约部，对此次活动经济效益做了统计。本QC创经济效益以桩号K0+500～K1+000段计算：

原方案利润：爆破挤淤填石298.7万元。

目前改进方案利润：节省石料：24605立方，切割爆破挤淤填石480.0611万元。

综上对比优化利润为：181万元。2、社会效益分析顺利解决了港前路复杂的地质条件，保证的施工质量，节约了工期，得到了当地政府部门及业主的肯定。同时积累了施工经验，为将