悬浮式爆炸挤淤在软土地基围垦工程中的施工参数设计

2022-09-11

爆炸处理水下及饱和土软基, 国外起始于30年代, 国内于60年代开始用爆炸技术处理水下软基。80年代由中国科学院力学研究所等单位在连云港通过试验成功地应用于海上筑堤, 其基本原理是: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, 抛石体随即坍塌充填空腔形成石舌滑向爆坑, 达到置换淤泥的目的。

悬浮式爆炸挤淤法施工效果的好坏, 除受海浪和天气影响外, 其中最为关键的是其爆破参数的设计, 以下针对某围垦工程为例, 对悬浮式爆炸挤淤的施工参数进行设计计算。

1 工程概况

本工程主要建筑由海堤组成。海堤全长5352m, 分三段。海堤均采用土石混合坝型, 复式断面结构。外海侧采用石坝挡潮, 内海采用海涂泥闭气。海堤基础处理采用悬浮式爆炸挤淤处理软基技术。

爆炸挤淤施工的范围包括两段海堤, 其中第一段堤Z0+180~Z0+540, 涂面高程-4.4m~-3m, 沿线均为淤泥, 淤泥最深至-30m高程以下;第二段堤G0+230~G0+420, 北端涂面高程-2.7m~-0.7m, 南端涂面高程-3.4m~-1.0m。

2 本工程爆炸挤淤的特点

(1) 本工程爆填石方量约370万m3, 抛填和爆炸处理软基筑堤的时间只有24个月左右, 石料抛填强度极大。

(2) 自然条件较差:本工程具有“石料较碎;淤泥极粘, 软基置换处理深度大;潮差变化较大, 波浪“怪”而大”的特点。上述几方面都不利于爆炸挤淤施工, 不但需要加大炸药量、增大工程成本, 如方案措施不力, 可能造成质量缺陷, 影响工程施工的正常进行。

(3) 工程量的控制问题:本工程淤泥层深厚, 堤身设计采用了泥石部分置换的“悬浮式”方案, 既要使堤芯达到设计断面而不超方造成经济损失。

3 抛填及爆炸参数设计计算

本工程采用“控制加载爆炸挤淤置换法”的计算公式, 结合类似工程的施工经验, 对抛填及装药参数进行设计计算。各设计段抛填参数见表1~表2。

4 抛填及爆炸参数设计优化

按公式计算出第一段海堤的理论计算药包埋深有18.26m, 第二段海堤的药包埋深有15.47m, 其原因在于该《规程》的适用范围为12m以内泥厚的情况。要达到如此埋深, 相应的炸药量要极大。根据在多个工程的施工实践经验, 药包埋深10m以上, 单药包重量要达到60kg以上才能有较好的抛掷排淤效果。药包埋深和重量增大不但会增加布药时间, 同时会极大的带来安全问题, 石料落到坚实层上造成石料超方, 造成经济损失。因此, 本方案药包埋深参考其他施工的经验并经综合考虑有关因素进行设计。

本工程爆炸及抛填参数按以上方法计算、并根据类似工程的施工经验进行适当优化。综合得出的设计成果如表3~表5所示。