第２８卷 第４期 云南水力发电 ＹＥＮＮＡＮ ＷＡ ＩＥＲ Ｐ（）ＷＥＲ 挤压爆破地基处理施工工法 王韶华 （福建省水利水电Ｉ程局有限公司，） 摘要：介绍了挤压爆破地基处理施工工法的特点、适用范围、工艺原理、工艺流程及质量控制。该工法安全可控施工简便，造价 低，效果好。 ，关键词：福州可门火电厂；挤压爆破；地基处理；工法；场地平整 中图分类号： Ｉｖ５５４ ．Ｉ文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—３９５１（２０１２）０４一Ｏ０９２—０５ Ｄ０Ｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１２．０４．０２７ １前言 福州可门火电厂前期场地平整工程Ｄ标，其中 护岸堤桩号为Ｄ＋０ｏ Ｄ＋１７０．８ ｍ，护岸堤处为厂 区场地蛇山四周的高程４．０ ５．０ ｍ以下的滨海滩 涂和部分海域，主要发育有海积层的淤泥、淤泥质粘 土和冲洪积的粘土、粉质粘土和含泥中粗砂、泥质中 粗砂、碎石、含碎石粘土等地层，共发育有四个沉积 旋徊，表层２８ ｍ深度范围内均为饱和、流塑状软土， 压爆破施工，仅需消耗少量火工材料。 ５）设备简单。挤压爆破所需机械设备主要为 挖掘机、布药机等改装而成，设备简单，筹措方便。 ３工艺原理 ３．１基本原理 挤压爆破地基处理施工工法采用抛填（加静载 荷）使堤身宽度一步到位，控制爆破（加动载荷）产生 爆振使堤身多次下沉，最终达到设计深度。可从四 个方面来描述。即一个目的：用石砂等材料来置换 地基土性质差，属低强度，低渗透性、高压缩性、高灵 敏度的深厚软弱地基，采取传统填渣筑堤法，在海水 淤泥与软基；２个条件：必须有足够的石料和合适的 爆炸作用能量使置换得以完成；３个施工工序：筑堤 分堤头爆填、两侧爆填、坡脚爆夯等工序，得以形成 潮汐作用下容易滑移塌陷，无法保障工期进度，无法 保证落至持力层上，达不到设计技术要求，因此采用 挤压爆破地基处理施工。 ２工法特点 挤压爆破地基处理施工工法适用于５—３０ ｍ深 完整堤身断面；四种检测手段：体积平衡、地震波、钻 探和沉降位移观测。 ３．２爆破设计 ３．２．１爆破参数 根据爆炸法处理水下软基经验公式 Ｊ，堤头爆 填单位长度上药量：Ｑ ＝ｑ。・厶・Ｈｍ 式中：Ｑ。—线药量，ｋｇ／ｍ；ｑｏ一爆炸挤淤单位体积淤 泥的耗药量，ｋｇ，ｍ３；厶一一次推填的循环进尺，ｍ； 『ｍ一置换淤泥层厚度，ｍ。 度范围内的软弱地基处理，包括滨海滩涂、海域、河 岸、水塘等深厚软弱地基。该工法具有以下优点。 １）工期短。挤压爆破爆炸处理软基进度和工 期主要由石料抛填速度决定，只要石料抛填速度有 保证，每个堤头每天可进行１次爆破作业，每天每个 堤头可完成一次爆填推进５ ｎｌ，整体施工工期短。 ２）效果好。采用传统方法处理软基，一般需要 １０～１５年才能终结沉降，而挤压爆破处理后的软基 在３～６个月就终结沉降，且总沉降量仅几ｃｍ，效果 好。 ３）安全可控。挤压爆破按国家相关爆破规程 进行操作，具有一定的可控性。 该工程淤泥含水量６５．７％，Ｃ值为６．２９ ｋＰａ（峰 值为８．９８ ｋＰａ）， 值为２．８。（峰值为４．０１。），因此， 取ｑ。＝０．１０ ｋｇ／ｒｎ３，Ｌｓ＝５ ｉｎ，胁ｎ＝３０ ｍ，计算得线药 量Ｑｌ＝１５ ｋｇＣｍ，装药宽度按４０ ｍ计算，则堤头爆填 单响药量为１５ Ｘ ４０＝６００ ｋｇ，其参数见表１、表２、表 ３ ４）造价低。在传统填渣筑堤的前提下，增加挤 收稿日期：２ｏ１２—０１一ｌＯ 作者简介：王韶华（１９８０一），男，福建龙岩人，工程师，从事水利水电工程建设与管理工作。 王韶华挤压爆破地基处理施工工法 ９３ 表１抛填参数表 单响药量 单药包药包个数药包间距布药密度布药深度 ／ｋｇ 质量／ｋｇ ，个 ／ｍ ／ｍ ／ｍ 单响药量 单药包药包个数药包间距布药密度布药深度 ／ｋｓ 质量／ｋｇ ／个 ，ｍ ／ｍ ，ｍ ６ＯＯ ３０ ２０ ２．０ ４０ ８．０ ４．２．２起爆网络 首先用导爆索加工成起爆体放人药包中，然后 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，起爆器采用ＧＭ一３００小 型起爆器。起爆网络见图１。 导爆索 图１起爆网络示意图 ４．２．３安全控制 由于爆区位于蛇山西北侧海域内，外侧面海，视 线较好，内侧靠近蛇山山体爆破作业区，因此，陆上 警戒以开山爆破为主，海上布置两条警戒船，其警戒 距离如下：水中冲击波安全距离１ ５００ ｍ，飞石与淤 泥抛掷安全距离２００ ｍ，水面警戒距离１ ５００ ｍ，堤上 警戒距离人员３００ ｍ，机械设备２００ ｍ。 根据爆破震动控制相关规定，一般房屋，非抗震 建筑物的安全震动速度为２～３ ｃｍ／ｓ，而沿岸建筑物 各控制点距离爆破点最近处为ｌ ０００ ｍ外有部分民 房，房屋结构强度差，取安全震动速度１ ｃｍ／ｓ，根据 公式 “：Ｖ＝４５０×（Ｑ∞／Ｒ） ，式中： 爆炸引起 的震动速度，ｃｍ／ｓ；Ｑ一单炮药量， ；Ｒ一建筑物距 爆区中心距离，ｍ。 取Ｑ＝６００ ｋｇ，Ｒ＝１ ０００ ｍ，算得Ｖ＝０．１７ ｃｍ／ｓ， 远小于１ ｃｍ／ｓ这一安全震动速度。 ４施工工艺流程及操作要点 ４．１工艺流程 挤压爆破地基处理施工工艺流程见图２。 堤身抛填 二］＝＝ 二［ 侧向爆炸 二［ 二］＝＝ 坡脚爆夯 二］＝＝ 补抛与理坡 二］＝二 护面工程施工 完成施工 图２施工工艺流程图 ４．２操作要点 ｄ．２．１堤身抛填 采用大型自卸汽车运料抛填，抛填石料应实行 填筑龙口“龙抬头”的方法，形成龙口前端的突出锋 面，锋面角不宜大于３０ｏ，以增强抛石挤淤的效果。 ４．２．２堤头爆炸 当抛填量达到设计值后，用陆上布药机将炸药 埋人泥中，炸药爆炸后（堤头爆炸），在淤泥内将形成 一个爆炸空腔，产生负压，使抛填体一侧倾向爆炸空 腔落去，形成一定范围和厚度的“石舌”置于下卧持 力层上，再在“石舌”上抛填石方，抛石与爆炸循环进 行，淤泥质土不断被抛石置换。抛填体在爆炸振动 作用下下沉，局部堤身坡面塌落，并向坡下滑移，爆 后补抛并向前推进，进入下次“抛填爆炸”循环，如此 向前推进，直至达到设计堤长，堤头爆填过程横断 面、纵断面示意见图３、图４。 云南水力发电 ２０１２年第４期 图３堤头爆填过程横断面示意图 ４．２．３侧向爆炸 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，一方面加强爆震作用，使 堤加快落至持力层上，另一方面对断面形成起到关 键作用，减少理坡工程量，以便加宽堤身和整形，达 到设计要求。 ４．２．４坡脚爆夯 侧向爆炸后，按照坡脚平台的爆夯参数在堤身 两侧进行坡脚爆夯，最终达到堤身完整断面。 ４．２．５补抛与理坡 堤身爆炸处理结束后，先对坡面进行机械理坡， 对不足进行补抛。 ４．２．６护面工程施工 堤防按设计断面抛填后，进行垫层及护面施工， 抛填爆炸、理坡护面工程采用流水作业，分段进行。 ５材料与设备 １）主要材料。主要材料见表４。 表４主要材料表 ２）主要设备。主要设备见表５。 ６质量控制 ６．１控制标准 １）堤心石抛填：抛填进尺偏差±０．５ ｍ；抛填宽 度偏差±１．０ ｍ；抛填高程偏差±０．５ ｍ。 ２）装药工艺：药包间距偏差－ｔ－Ｏ．５ ｍ；药包埋深 偏差±０．５ ｍ；单炮药质量偏差±５％。 ３）测量堤头循环进尺爆填前后断面。堤头３０ ｍ范围内测量一条纵断面，堤头下沉内外侧不均匀 图４堤头爆填过程纵断面示意图 表５主要设备表 时增加两条纵断面，测点间隔２ ｍ。 ４）测量堤身侧向爆填前后断面。间隔１０ ｍ桩 号测量１条横断面，要求测点间隔２ ｍ。内外侧同时 爆破时测量水面以上堤身全断面。 ａ．２质量控制 质量控制流程见图５。 ６．３阶段检测 ６．３．１体积平衡检测 Ｄ标段爆破挤淤置换堤心石总长１７ｏ．８ｍ，桩号 Ｄ＋０００ Ｄ＋１７０．８，根据设计断面图及地质资料将 其分为４段分别进行体积平衡验算，详见表６。 表６中：设计方量：指按设计断面图推算出断面 的每延ｍ方量； 落底方量：指在目前的抛填宽度情况下为了满 足落底深度要求所需的每延ｍ抛填方量； 实抛方量：指根据每天统计的上堤车数估算出 的每延ｍ抛填方量； 王韶华挤压爆破地基处理施工工法 ………………． ……………、 抛填参数 爆前测量 １Ｌ 爆破参数 Ｉ－ 』 爆后测量 ．蚕（＼，体积平衡验算、 ／ ）否 ……・ ……………‘ Ｊｒ Ｊｒ ｌ沉降观测 钻孔检测Ｉ 物探检测ＩＩ位移观测 ｌ Ｉ Ｉ Ｉ 否 Ｉ是 竣工验收 图５质■控制流程图 表６体积平衡验算表 偏差值：指实抛方量与落底方量之差占总落底 方量的百分比。 在实际施工过程中，抛填高程有所变化，因此在 计算体积平衡时，其中一部分方量不足而另一部分 超方，但总方量基本保持平衡。体积平衡检测作为 爆破挤淤置换堤心石的一种辅助检测手段，可对整 个护岸堤的落底状况有一个大致描述，但由于受地 质状况的准确程度以及方量统计方式等多方面条件 限制，其检验精度有限，更完善检测工作最终仍需通 过钻孔地震波来完成。 ６．３．２地震波检测 浅震反射波法检测底界面的物理依据：抛石层 平均波速Ｖ１＝７８０ Ｉｎ／ｓ，波阻抗Ｚｌ＝１．６８×１ ｔ／ｍ２・ ｓ，持力层平均波速 ＝５００ ＩＩｌ／ｓ，波阻抗Ｚ ＝０．８２× １ ｔ／ｒｎ２・ｓ，由Ｚ ＞Ｚ ，所以抛石层与持力层之间的 界面存在明显的波阻抗差。 检测原理：根据弹性波基础理论，将堤看作为一 在阻尼介质中上部自由下部弹性固结的弹性体。在 堤面上，给一激震力，堤体产生弹性效应，产生弹性 波。该波的一部分沿着堤心向下传播，称为入射波。 当波到达底界面时，由于底界面具有波阻抗差的物 理陛质，此时波在底界面上产生反射，形成反射波， 回到堤面上来，波仪器记录下来。 仪器在程序控制下，记录波旅行时间（ｔ），根据 波速（ ）即可求得石层厚度（ｈ），根据测点高程，可 求出底界面的标高。 海堤可近似看作二层介质，它的时距方程式： ｔ：１／ｖ・（４ ＋ ） 式中：ｔ为波旅行时间，ｓ；ｈ为抛石层厚度，ｍ； 为 偏移距，ｍ； 为波速，ＩＩｌ，ｓ。 当 ＝０时，简化为ｔ＝１／ｖ・２ ｈ，称该式为０偏 移距反射波法时距方程式，即零偏移距浅震反射波 法。 一一 一 一 在Ｄ标段Ｄ＋００ Ｄ＋１７０．８，ｍ ０ 分别沿轴线、距轴 ｍ 狮 内１５ ｍ、轴外１１ ｍ，以点距２ ｍ检测纵剖面，在Ｄ＋ ０７０，Ｄ＋１２０，Ｄ＋１５０检测横断面，其中轴线上纵剖 面部分成果见图６，成果见表７。 幄面 标确 蠢 墟 心ｊ 一 姬 、＼ ＼ 落扈 标确 ０＋６０ ０＋８０ ０＋１００ ｏ＋１２ｏ ０＋１６０ 桩号 图６实测纵剖面图 表７成果表 ｍ 从纵剖面、横断面成果图可证实：抛石层底界面 与持力层之间衔接良好，软基抛石置换深度与宽度 都达到设计要求，在检测过程中未发现堤心部分有 明显夹泥层，夹泥团现象，堤心的抛石块体均匀分 云南水力发电 ２０１２年第４期 布。 ６．３．４沉降、位移观测 ６．３．３钻孔检测 堤头进尺完毕后，分别在０＋４０、０＋８０、０＋１２０、 在１一ｌ断面轴线上、距轴内２１ ｍ、轴外２０ ｍ分 ０＋１６０轴线上设置４个沉降、位移观测点，每周观 别钻孔，３个孔均已落至相对持力层，其中轴线孔岩 测两次，截止８月底，累计观测２０次，累计沉降量分 心见图７，从图中可知堆石部分为：浅灰、灰白色，稍 别为２２ Ｉ／ｌｒ／ｌ、３４ｍｍ、１８０ ｉ／ｌ／ｎ、２７０ ｍｍ，位移分别为外６ 密状态，粒径２—２０ ｅｍ碎石约占４５％ ５５％，块石 ｎＬｒｎ、内８ ｎｑｌ／ｌ、内１４ ｍ、内１８Ⅱｕｌｌ，最后４次已基本 ２０—８０ｅｒａ约占３５％一４０％，个别块石直径大于１００ 稳定，无明显沉降及位移偏移。 ｅｍ，最大达１２０ ｅｍ，棱角状，中～微风化中粗粒花岗 岩质为主，部分为凝灰熔岩。间隙有约１５％角砾和 ７结语 含量小于１０％的砂、粘性土充填，局部有间隙，填石 福州可门火电厂规划容量为８×６００ ＭＷ超临 厚度达２４．１ ｍ，其下卧层直接为风化基岩，孔深为 界燃煤机组，一期工程建设２×６００ ＭＷ机组，前期 ２５．２ ｉｎ，进入中风化基岩１．１ ｉｎ。 场地平整约１ ６００万ｆｎ３，福建省水利水电工程局有 限公司承建的Ｄ标于２００３年１２月２５日开工，２００４ 年１０月２４ Ｅｔ竣工，场平工程量为３２５万Ｉｌｌ３，淤泥回 填区处理６万ｍ２。护岸堤长１７０．８ ｍ，累计抛填块 石２４万Ｔｎ３，消耗乳化炸药２６．４ ｔ，导爆索２０ ０００ ｍ， 电雷管１００发，工期４５ ｄ，工程造价为１６９．４万元， 火工材料仅需成本１９．９万元，抛填料利用山体开挖 弃渣，经济效益优势明显。 参考文献： ［１］郭**，聂兴信．新编爆破工程实用技术大全［Ｍ］．北京：光明 图７钻孔岩心图 日报出版社，２００２：Ｐ１３３４． ［２］ 王韶华，徐加耀．淤泥堤基的堆石加载爆炸挤淤置换和震密处 理［Ｊ］．水利科技，２００５（２）． （上接第７８页） 始装节的里程极限偏差为４－５ ｉＹｌｎｌ，弯管起点的 超过上述深度的凹坑，应按监理人批准的措施进行 里程极限偏差为±１０ ｍｉｌｌ。始装节两端口垂直度 焊补。 为±３ ｍｍ； 所有焊缝焊接完成后均进行外观检查，并应符 钢管圆度不大于４０ ｌ／ｌｍ，每端管口至少测两对 合规范要求。 直径； 焊缝外观检查合格后进行无损探伤检查，抽查 拆除钢管上的工具卡、吊耳、内支撑和其他临时 部位按监理人的指示选择在容易产生缺陷的部位， 构件时，规范操作；认真进行消缺处理，确保满足规 并应抽查到每个焊工的施焊部位。 范要求； 根据检验确定的焊缝缺陷，提出缺陷返修的部 灌浆孔螺纹应设置空心螺纹护套后，方可进行 位和返修措施，返修后的焊缝仍按规定进行复检合 灌浆施工；灌浆孔堵焊后进行全面外观检查，并按规 格。并作好记录。 范要求进行磁粉或渗透探伤； 最后按照制作时的防腐施工工艺进行油漆破坏 安装好的压力钢管应可靠与锚栓焊牢，防止混 部分的补涂。 凝土浇筑时发生移位。 ４施工质量控制 ５结语 压力钢管安装中心的极限偏差应满足规定：始 按照上述方法进行压力钢管安装，与土建和机 装节管口中心的极限偏差不大于５ ｒｎｎｌ；其他部位管 电安装施工干扰少，安全可靠、施工效率高，安装质 节的管口中心极限偏差不大于３０ ｍｍ； 量良好，多条压力钢管被业主评为优质样板工程。