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爆破挤淤处理软土地基施工工法RJGF(闽)—37—2008完成单位：福建建工集团总公司主要完成人：林毅华戴益华林铁民1前言1.0.1爆破挤淤处理软土地基实质上是地基处理的置换法，即通过爆炸作用将填料沉入淤泥并将淤泥挤出，达到提高地基承载力的目的。1.0.2沈海高速公路福鼎～宁德段沿线多分布在沿海，路线范围内存在较多的软土地基，其中A10合同段丘里滨海软基为淤泥质粘土，且临近杨家溪入海口，受海潮影响大。采用换填、CFG桩及竖向排水板等软基处理方案在总工期、适用性、经济性上都无法取得一个很好的平衡，综合考虑多项因素采用爆破挤淤施工。为此，福建建工集团总公司在承建的沈海高速公路福鼎～宁德段A10标的施工过程中，根据实际情况采用爆破挤淤法，此后通过多次工程施工实践，总结形成本工法。2工法特点爆破挤淤处理软土地基是通过置换一定深度的淤泥，使地基达到设计承载力和满足地基在一定时间内的沉降要求的施工工艺。爆破挤淤总固结时间短、见效快，且在工程运行阶段较排水固结法处理的地基维护费用少、沉降小，安全可靠。3适用范围爆破挤淤重在“挤”，必须地处开阔地带，保证在爆炸后抛填体的重力作用下淤泥可以被挤出待处理地基范围，并且不会对环境造成污染和破坏。主要适用于港口工程的防波堤、护岸、码头等基础处理，公路铁路房建等地处海滩、河滩等开阔地带的地基处理。爆破挤淤法处理软土地基适宜深度为3m～25m。工艺原理在堆石体前沿淤泥中的适当位置埋置药包群，爆后堆石体前沿向淤泥底部坍落，形成一定范围和厚度的“石舌”，所形成的边坡形状呈梯形。当继续填石时，由于“石舌”上部的淤泥在爆炸瞬间产生的强大冲击力的作用下，产生超孔隙水压力，冲击作用使土的结构发生破坏，扰乱了正常的排水通道，土体的渗透性变差，超孔隙水压力难以消散，土体的强度降低，承载能力在短时间内丧失，因此抛石可以很容易地挤开这层淤泥并与下层“石舌”相连，形成完整的抛填体。采用爆炸和抛填循环作业，就可用石方置换掉抛填方向前方一定范围内一定数量的淤泥，达到软基处理的目的。如图4.0.1所示。爆前抛填断面线下一次循环抛填断面线爆前淤泥面爆后坍塌断面线爆后泥面线花岗岩抛石处理层底标高堆填石顶标高（H=1.3～1.8倍淤泥深度）挤淤推进方向药包图4.0.1爆破挤淤布药与爆前、爆后断面示意图5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程按下列规定进行：施工准备——堆填石料——参数检测及调整——钻孔、安放药包——爆破——爆后测量——下循环爆破抛石挤淤。5.2操作要点5.2.1施工准备1根据设计文件要求，参考地质勘探资料，配合现场测量数据，编制施工组织设计，进行技术、安全交底。2确定淤泥深度、宽度等有关数据。根据施工能力，划分施工段，计算堆石高度及宽度。石料单次堆填高度H＝1.3～1.8倍置换处淤泥深度，堆填宽度应以一次施工能力确定。3药量、药包埋藏和起爆水位参数计算1)线药量按下式计算mwHLHLqq0（5.2.1-1）mwwMmwHHH（5.2.1-2）式中：Lq——线药量（kg/m）,即单位布药长度上分布的药量；0q——单耗（kg/m3），即爆除单位体积淤泥所需药量，一般为（0.6～1.0）㎏/m3HL——爆破挤淤填石一次推进水平距离（m）；mwH——计入覆盖水深的折算淤泥厚度（m）；MH——置换淤泥厚度（m）；m——淤泥重度（kN/m3）；w——水重度（kN/m3）；wH——覆盖水深，即泥面以上的水深。2)一次爆破挤淤填石药量计算LLLqQ1（5.2.1-3）式中：1Q——一次爆破挤淤填石药量（㎏）;LL——爆破挤淤填石一次的布药线长度（m）。3)单孔药量计算mQq11（5.2.1-4）式中：1q——单孔药量（㎏）；M——一次布药孔数。4)药包埋藏和起爆水位爆破挤淤的药包埋深按下式计算：mwHh45.0（5.2.1-5）式中：h——药包埋深（m），指药包中心在水面以下深度。5.2.2堆填石料1堆填石料范围：一次处理淤泥宽度沿线；高度：H＝1.3～1.8倍淤泥深度。2堆填作业采用机械作业。石方用自卸汽车运输，装载机、推土机配合挖掘机铲、推、堆。3石料应使用不易风化石料，粒径应大于30cm。5.2.3参数检测及调整1测量堆填石料的标高及宽度，计算堆填石料的高度及宽度。2按照5.2.1要求的数值进行调整。5.2.4钻孔、安放药包1装药器加工：采用壁厚3mm的钢管，直径根据作业能力及药量大小确定。为保证装药器顺利装药，防止淤泥进入套管，用C20混凝土制成砣封堵钢套管下口。如图5.2.4-1所示，将混凝土砣的吊环挂进脱钩装置的吊钩上。利用混凝土砣的自重使吊钩处于锁挂状态。此时，钢套筒与混凝土砣外缘上平面留有间隙。放下振动锤，当混凝土砣底部碰到淤泥面时，钢套筒与混凝土砣之间的间隙在压力作用下消失，同时，混凝土砣在吊钩上的钩重量也消失，脱钩装置使吊环与吊钩分离。抛填石吊车悬挂振动打拔桩锤安放药包淤泥面投药孔水泥混凝土砣123456图5.2.4-1装药器设计图1——水泥混凝土砣；2——钢套筒；3——吊环；4——吊钩；5——销轴6——炸药包2药包准备：采用防水乳化炸药，按照爆破设计要求准备单孔药量。为了安全传爆，要选用每米含炸药重量不小于11g的防水性能好的导爆索。为了安全准爆，采用两发电雷管并联放置炸药中，用防水橡胶袋包扎，防水胶封口，装入聚丙烯纺织袋包扎好，相邻药包连接绳长度﹥5.5m，电线稍长一些，以免承受拉力时电线拉断，电线接头扎防水胶。药包联接好后两端各留2倍于淤泥深的尼龙绳和电线。3平整场地：抛填石高度、范围符合设计要求后，需在抛填体上铺垫碎石、土等，用机械配合人工平整场地，以便布药机能正常作业。4布药机就位。5布设炮位：根据爆破设计，在抛填体坡脚处淤泥上测设炮位，做好标志，用Φ40mm的探管测布设深度h内是否有障碍物，以便调整孔位。6布药机布药：采用吊车悬挂DZ22型振动打拔桩锤，定位装药器于炮位上，布药机利用自重和振动压力把钢管插入抛填石料前方淤泥内，深度为h，把连接好导爆索的药包从钢套管投药孔中吊入，并用测锤测量药包埋设深度，计算标高保证药包安放深度符合设计要求。为防止提升装药器时带上药包及药包上浮不落底，可先向管内注水，至水从投药孔溢出为止。最后再利用打拔桩锤拔出钢管，慢拔保护火工材料，把药包及水泥混凝土砣留在淤泥中。如图5.2.4-2、图5.2.4-3所示。图5.2.4-2布药机工作示意图挤淤推进方向下循环布药点第一次爆破布药点一次爆破后泥面线原始泥面线（沿线堆填石）塑料导爆索毫秒延期电雷管炸药包起爆器导线图5.2.4-3布药孔位置示意图7淤泥厚度较小时可采用挖掘机配合人工进行装药施工，以节约成本，同时可加快施工进度。5.2.5爆破1起爆器材采用8#工业铜质瞬发电雷管。采用微差爆破，根据爆破震动安全要求把炮眼分为5～10个为一段分段微差爆破，分段段差不小于200ms。如图5.2.5-1所示。2起爆网络：采用双路塑料导爆管和导爆索起爆系统，以确保全部药包起爆。3起爆药包群，爆炸作用和爆生气体瞬间巨大推动力使淤泥前移并形成爆坑，同时，抛填石料在自身重力及震动作用下迅速滑塌进入爆坑，形成爆炸前移体。4当爆破挤淤处理软土地基工点位于临近潮（水）影响地段，则爆炸挤淤施工中，起爆水位宜选在最高潮位时。图5.2.5-1微差爆破网络示意图5.2.6爆后测量爆后用全站仪进行测量爆炸挤淤填石一次推进水平距离HL，分析爆破效果，作为施工试验段，总结经验，调整爆破参数，优化施工工艺，以便进行下循环爆炸抛石挤淤。5.2.7下循环爆炸抛石挤淤1进行下循环爆炸抛石挤淤，直至按设计完成全部挤淤宽度。2在多次的反复爆炸过程中，爆破产生的巨大振动力也会使已抛填石方下沉并振动密实，不断提高爆破挤淤质量。3在施工过程中应加强路基沉降及位移监测工作、根据实际情况随时调整爆破参数来保证施工质量。4爆破挤淤处理软土地基工点位于临近潮（水）影响地段时，在抛石挤淤爆破过程中，需对周侧水石交界处进行爆破夯实，使石方完成落底，并爆夯密实坡脚平台；挤淤爆破起爆时间宜选择在潮水覆盖淤泥后进行，使爆后淤泥和海水充分混合，提高淤泥的流动性，同时使海水退潮时带走一部分淤泥。5.3劳动力组织劳动力组织见表5.3.1。表5.3.1劳动力组织情况表项目经理1安全员1技术负责人1质检员1施工员1爆破员1测量人员2监炮员1材料员1普工10吊车操作手1机修人员1合计22人6材料与设备6.1材料6.1.1不易风化石料，石料粒径应大于30cm。6.1.2火工材料：硝胺炸药，导爆索，电雷管等。6.2设备挖掘机、装载机、推土机、自卸汽车（以上机械设备数量视一次堆石能力确定）、DZ22型振动打拔桩锤1台、吊车1部、全站仪、钢管（埋设炸药包用）。7质量控制7.1工程质量控制标准7.1.1爆破挤淤施工质量控制执行JTGF10《公路路基施工技术规范》，质量控制检查项目如下表。表7.1.1-1爆破挤淤检查项目项次检查项目规定值允许偏差检查方法1抛填桩桩号（m）＜1.0尺量，每100m测2点2堆填高度（m）＜0.3水准仪3相邻两炮抛填进尺与设计进尺之差（m）＜0.5尺量，每次爆破，每100m测4点4地基断面宽度（m）不小于设计值尺量，每100m测2点5药包单药包药量q2（㎏）±0.05q2查施工记录药包平面位置（m）＜0.3药包埋深（m）0～－0.36置换量填石底面标高（m）0～－0.5钻孔配合物探方法填石底面范围（m）不小于设计值钻孔配合物探方法置换数量（m3）±10％填石置换层底面和下卧地基层设计顶面之间的混合层平均厚度（m）＜1钻孔配合物探方法7.1.2爆破挤淤竣工验收检测按内容进行：1断面测量；2抛石量与体积平衡测算表；3长期位移、沉降观测。7.2质量保证措施7.2.1爆破挤淤是一种多循环的施工工艺，在抛石挤淤爆破施工过程中应进行每循环的施工质量检测，并根据检测结果及时修正爆破及堆石参数，确保施工质量。判断堤身落底与否，目前主要采用以下三种方法：1用体积平衡法检验：根据每炮抛填石料的质量和方量做好记录，逐段分析堤心石置换淤泥的范围及深度。根据设计延米抛方量和实际延米抛方量进行比较，这种估计判断方式能够比较及时地跟踪分析堤心石落底情况。2钻孔检测法：利用钻孔检测可以直观地分析堤心石的落底深度。因钻孔检测耗用的时间较长，在施工阶段应以不妨碍正常施工为原则。3探地雷达法：利用探地雷达，可以对横断面和纵断面进行检测堤心石落底情况。如未落底可加强侧爆，利用爆破振动和爆夯促使石方落底。7.2.2爆破时，应根据现场布药机钻孔深度正确确定用药量，保证爆炸挤淤深度及淤泥爆破影响范围。施工时抛填石方参数应满足设计要求，布药必须到位。堤身抛高增加，药包埋深适当对堤身落底均为有利。7.2.3施工期进行爆前爆后断面测量，断面间距20m；爆炸处理软基竣工后进行竣工断面测量，断面间距10m，路基顶面平坦处测点间距5m，加载处及破面处测点间距2m，根据实抛方量及断面测量资料推算置换范围及深度。7.2.4工后沉降位移观测1及时设立沉降观测点，掌握堤身沉降规律，为工后沉降计算提供依据。2爆炸处理软基竣工后，路基填土压实前按设计要求布设沉降板，路基填土期间，每周测量一次沉降，不加载时每2周测量一次沉降。3路基加载速度应控制水平位移量每昼夜不超过0.5cm，沉降量不大于1.5cm，超过时即应暂停填筑，待沉降及位移量小于规定值后再继续施工。8安全措施8.0.1火工材料的购买、运输、保管及使用等按照国家有关规定执行。8.0.2爆破人员必须持证上岗。施工前对有关人员进行安全教育及安全技术交底。8.0.3爆破作业安全规范参见GB6722《爆破安全规程》。8.0.4爆破施工前，应根据施工条件和施工方法做好下列工作。1爆破指挥机构的设立和爆破作业人员的分工；2装药机械性能检查；3爆破危险区内警戒标志，岗哨的设置；4爆破危险区内需保护构筑物的调查。8.0.5夜间大雾和雷雨天气禁止爆破。8.0.6海上风力超过6级时，禁止爆破作业。8.0.7爆破作业中如发现爆破网络或药包扯拉缠绕应及时处理。8.0.8设置于水下