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某市嵊泗县马关围涂工程海堤控制加载爆炸挤淤置换法处理软基施工组织设计

某市嵊泗县马关围涂工程海堤

控制加载爆炸挤淤置换法处理软基

某恒荣建设工程有限公司

一、设计依据及参考资料

WW／T 0062-2014标准下载3．3、海堤地基工程地质评价

四、爆炸处理软基施工方案

4．1、爆炸处理软基技术简介

4．2、本工程爆炸处理软基施工施工特点

4．3、总体施工方案及施工流水作业

4．6、装药机具的选择

4．7、淤泥包的应用的施工工艺

4．8、爆炸法处理软基工程施工方法及工艺说明

五、爆破器材的选择与使用

5．1、爆破器材的选择

5．2、爆破器材的使用

5．3、爆破网路的连接

六、抛填及爆炸参数设计计算

6．3、爆炸参数的计算

6．4、药包埋深HB的计算

7．1、工程质量控制程序

7．2、工程质量控制标准

7．3、工程质量保证措施

7．4、工程质量检测方法

7．5.工程竣工验收资料

7．6、爆炸处理软基施工及质量检测程序框图

八、爆炸安全分析及保证措施

九、施工机具及人员组织

十、施工进度计划及工期

某市嵊泗县马关围涂工程海堤

控制加载爆炸挤淤置换法处理软基

一、设计依据及参考资料

1、嵊泗县马关围涂工程施工图，某中水围海技术咨询中心，2005年7月。

5、《水运工程爆破技术规范》（JTJ286）。

7、《某省海塘工程技术规定》。

8、《中华人民共和国民用爆炸物品管理条理》，国家行政法规，1984年1月。

9、控制加载爆炸挤淤置换法（专利号：03119314.5）.

嵊泗县马关围涂工程地点位于某省某群岛嵊泗县泗礁岛西南侧，新建海堤1893m(不包括水闸部分)。围区面积3350亩。

本工程由新建海堤1#堤1893m,2#堤220m、3#堤338m、4#堤320m、5#堤160m加固闭气和水闸等组成。本施工组织设计为1#堤的“控制加载爆炸挤淤置换法”处理软基施工组织设计。

嵊泗县马关位于中纬度地带、气候类型属于北亚热带南缘海洋型季风气候。季风显著，形成了四季分明、冬暖夏凉、年温适中、光照充足，气温日较差和年较差小。季节出现时间，落后于大陆；相对于湿度大，无霜期长，风大雾多，常有大风、台风；雨量略偏少，降水量一般春多于秋冬。

根据钻孔揭露，海堤地基自上而下各土层工程地质特征为：

第四层淤泥质粘土：灰色，稍密，饱和，含粉土。

3、1#海堤地基工程地质评价

主海堤：海堤地基由第1层淤泥，第2层淤泥质粘土和第3层淤泥，堤身下卧土层为第4层淤泥质粘土夹粉土。堤身为“悬浮式”结构。

四、爆炸处理软基施工方案

4.1爆炸处理软基技术简介

‘爆炸排淤填石法’因要求“石料一次落到坚实层上”，只对淤泥较薄的情况是适用的，据此编写的规范虽对淤泥厚度有一定放宽，但也认为合适的淤泥厚度为4～12米，同时，按照“爆炸排淤”的机理，爆炸用药量要极大，定额规定单耗在0.45kg/m³以上,不安全也易造成浪费。因此对淤泥厚度较大的工程，只有“爆炸排淤”是不够的，严格意义上的‘爆炸排淤填石法’已不能适用。此法主要考虑了爆炸的作用，而忽视了淤泥的物理力学性质和抛填石料的自重作用，由于受爆炸效果的限制和泥、石互动的影响，易造成抛填体最终断面和落底深度难以控制，使得部分海堤、尤其是在深厚淤泥上筑堤时产生堤身落底深度不够或超深、两侧平台宽度不到、堤身不稳等质量缺陷。

特别地，对软土层深厚，堤身为泥石部分置换的“悬浮式”结构时，‘爆炸排淤填石法’要求“石料一次落到坚实层上”会造成石料超方,造成经济损失，因此，爆炸排淤填石法’对处理堤身为泥石部分置换的“悬浮式”结构是不适用的。

经多年理论研究，基于土工计算原理，在总结抛石挤淤和爆炸处理软基工程经验的基础上，在参与某省水利厅的“爆炸置换法处理围垦软土地基技术的研究与应用”科研项目过程中，在洞头县北岙后二期围垦西围堤爆炸处理软基时提出了“控制加载爆炸挤淤置换法（简称‘爆炸置换法’或‘爆炸挤淤置换法或’）”，控制加载爆炸挤淤置换法是“抛石挤淤置换”的延伸。其要点是：

（1）根椐土工计算原理和堤身设计高度，经过分析计算确定堤身抛填高度。通过抛填高度的控制，最大限度地达到自重挤淤效果，又能保证堤上抛填车辆和布药机具的运行方便和安全，爆后堤顶不能超高；　

（2）根据抛填计算高度值和堤身设计断面，计算堤身抛填宽度。通过抛填宽度控制，使爆炸施工完成后堤身宽度尤其是堤身两侧平台宽度得到保证，同时尽量减少理坡工作量；

（3）由抛填高度和宽度计算堤身自重加载挤淤深度，确定堤身要达到设计深度还需要挤除的淤泥厚度值。

（4）根据以上参数值由爆炸作用原理和经验确定爆炸参数。

（5）施工中，通过及时的测量、统计分析，调整和控制抛填和爆破参数，确保堤身断面的完整形成。

（1）、爆炸成坑：爆炸产生的高温、高压，使土体破坏并被抛掷出去，在药包附近形成爆坑，达到排出淤泥的目的。

（2）、堤身爆振下沉：爆炸产生地基振动，其最大加速度可达100g（ｇ为重力加速度），由于抛填体容重大于其周围的水和泥，在堤身振动时产生的附加动应力使堤下土体破坏被挤出，堤身下沉。

（3）、爆炸使堤身密实：堤身经多次爆炸振动，密度可达20kN/m3以上，可减少堤身在使用期的自身压缩量，并提高堤身抗冲刷能力。

（4）、爆炸使淤泥弱化：在施工过程中，由于堤头爆炸多次作用，在石料抛填之前，需要挤除的部分淤泥已受多次震动，强度弱化，有利于堤身下沉。

（5）、爆炸加速固结：爆炸产生的冲击及附加动载，有利于堤下持力层加速固结，减少堤身工后沉降量。

总之，通过控制加载（抛填和爆炸）挤淤，形成泥石置换；使堤身形成最接近设计的断面（落底深度和堤身宽度），达到控制工程质量和造价的目的。

本工程拟派驻现场的爆炸处理软基施工负责人及主要技术人员就是“控制加载爆炸挤淤置换法”的发明人，主持过近二十项爆炸处理软基筑堤的施工，已成功地将“控制加载爆炸挤淤置换法”应用于洞头县北岙后二期围垦西围堤、杨文围垦工程等多个工程中，根据几年来的理论探讨和工程实践，爆炸挤淤置换深度在多处已突破20m，其中某省洞头县杨文围垦工程挤淤置换深度超过28m。实际上“控制加载爆炸挤淤置换法”在理论上可达到“设计图要求置换多深，施工就可以做到堤身落到什么深度”。

4.2本工程爆炸处理软基施工特点

在施工中应注意以下几个特点：

1、工期：本合同主体工程全部爆填堤心石约140万m3、堤长1893m，爆炸处理软基约1400m,两端对进，一端要抛填700米。整个工程在24个月完成，抛填和爆炸处理软基筑堤要求约12个月就要结束，考虑到台风影响和施工进场，正常施工时间只有10个月左右，爆炸处理软基施工强度极大。

3、合龙施工问题:海堤抛填施工是两头对抛,在指定桩号合龙，合龙位置是淤泥深厚、波浪较大地段,如何处理是本工程成败的关键.

4、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，如何使堤芯达到设计断面、保证堤身稳定和沉降量满足设计要求而不超方造成经济损失,是本工程的重点.

4.3总体施工方案及施工流水作业

本工程施工采用“爆炸置换法”,根据设计断面形状和堤身结构特点，在爆炸处理软基施工时，抛填采用“堤身先宽后窄，石料外大内细”的方法，爆炸采取“堤头爆炸，两侧爆炸，外侧爆夯”的工序施工。使得堤头抛填爆后水下平台宽度一次到位，而爆后补抛时堤身缩窄以控制方量，尽量减少理坡工作量。大块石尽量抛在堤身外侧，以利防冲抗浪，同时为抛石护坦和护面施工储备块石。内侧抛细料有利于防渗，便于土工布铺设。

各施工工序分段长度示意如下图。

主要施工工艺的内容为：

（1）．测量放线：根据业主单位提供的坐标控制点，设立施工水准点及辅助施工基线，水准点及基线应设置在不受干扰、牢固可靠且通视好、便于控制的地方。同时，据此设立施工标志、水尺等，并根据设计施工图进行放样，设立抛填标志。

（2）堤身抛填：严格按施工组织设计确定的抛填宽度和高度进行堤身抛填。

（3）堤头爆炸：当堤身抛填达到设计参数后，根据施工组织设计文件要求的数量和重量制作药包，在堤头正面及侧面布设群药包，实施堤头爆炸。

（4）爆后循环：堤头爆填后补抛并继续向前推进，当抛填达到设计进尺后，再次在泥中埋药爆炸，这样，“抛填—爆炸—抛填”循环进行，直至达到设计堤长，如图2所示。

（6）坡脚平台爆夯：侧爆处理完成后，即可进行外侧坡脚平台爆夯，确保平台的厚度、密实度和稳定。

（7）对堤内外侧进行挖泥并补抛基础块石，对水下平台不足的部分补抛大块石，平整坡面，挖除多余的石料。然后抛填抛石护坦和进行护面等后续工程施工。

（8）施工检测：在每次爆炸前后，进行堤身断面测量和抛填量统计，采用自沉和爆沉累计算法及体积平衡法等进行分析，发现与设计有偏差时，及时调整抛填和爆破参数。

根据设计要求，部分或全部爆炸施工完成后，进行钻孔探摸及探地雷达法检测验收。

施工开始前，首先应进行爆破区及周围现场的勘察，特别是周围建筑物设施的安全调查；按规定将有关材料送当地公安部门审查批准，发布爆破施工通告，办理火工品购买手续。此后，连同其他资料文件报业主、监理工程师审查批准后实施。

同时，根据业主提供的坐标控制点，水准点，进行实地校核，发现问题及时提交业主解决，在施工区内建立控制网点，水准点，便于控制施工进展，根据设计施工图纸进行放样，设立抛填标志。

建立施工管理体系，建立爆破作业指挥机构和爆破人员的组织机制，制定岗位责责任制，制定施工安全和质量保证体系，建立原始施工记录和资料整理制度。建立和健全工程质量检查制度，严格执行“三检制度”。

4．6．装药机具的选择

根据不同工程的具体情况，爆炸施工时要有合适的布药工艺和机具，根据我们在洞头多个工程的经验，本工程应用特制的大型挖掘机直压式布药机布药，见图4，可保证施工不受风浪影响，也便于药包埋设深度调整。

4．7淤泥包的应用的施工工艺

根据在相似围垦围堤工程施工的经验，围堤软基的爆炸处理与防波堤和护岸堤有较大不同，主要表现在两侧爆填的工艺上。既要确保堤芯断面完整形成，保证工程质量，又要合理施工，使两侧的淤泥包得到合理应用，便于闭气土方形成，保证工期和降低造价。

4．8爆炸法处理软基工程施工方法及工艺说明

1、抛填尺寸:围堤施工一般有抛石、爆炸处理软基、闭气土方、护面工程等项目。爆炸处理软基施工时堤身抛填高度和宽度按施工组织设计参数执行，堤头爆炸时堤顶抛填宽度比施工图设计尺寸要大，目的是经过爆炸处理后堤身最终能达到设计图断面。

2、堤身断面差异:爆炸处理完成后形成的堤心断面与竣工断面有一定差异（尤其是堤身坡脚和平台两侧轮廓线），这要经过机械理坡（可同时挑选护面块石）才能完全达到施工图设计尺寸。一般报价时将理坡费用单独列项或包含在抛石护坦及表面大块石理砌单价里面。

对于本围堤为泥石部分置换的“悬浮式”堤身结构，堤身落底深度的控制是极大难点，根据设计和施工原理，涂面高低、土层性质的差异、填料容重、石料大小都会对爆炸处理软基深度带来影响，因此，工程控制是很难的，有时因上述因素会使置换深度与设计差异较大。

3、方量计量:港工定额规定堤心石断面每100m3要抛石128m3，主要原因是考虑到施工完成的堤芯断面与设计断面有差异和波浪冲损；并且其中有13m3要水抛，是考虑到水下平台宽度不足要补抛。爆炸处理软基筑堤的堤心石断面方量的重量计量既不是按山体方（约2.5t/m3），也不是松方（约1.65t/m3），经验值一般按1.9t/m3∽2.0t/m3计量，如石料含泥量大或石质太碎，计量还要考虑冲损。

4、施工方法与爆炸处理软基报价的关系:爆炸处理软基的工作量包括堤身全断面,即泥面以下和泥面以上两部分.合理的爆炸处理软基施工应当是在爆炸处理完成后达到：（1）满足堤身沉降和稳定要求；（2）堤心断面接近竣工断面,后续工程施工方便、成本低；和（3）堤身石方量不超方。如仅满足（1）堤身沉降和稳定要求，不考虑后续工程施工，爆炸处理软基报价可降低20∽40%。针对本工程特点，在爆炸处理软基施工时，爆炸采取“(1)堤头爆炸，(2)两侧布药爆炸，(3)坡脚爆夯”三道工序,相应的抛填采用“堤身先宽后窄，石料外大内细”的方法施工。抛填时平台宽度一次到位，爆后堤身缩窄控制方量，尽量减少理坡工作量。大块石尽量抛在堤身外侧，以利防冲抗浪，同时为抛石护坦和护面施工储备块石。

五、爆破器材的选择与使用

5．1、爆破器材的选择

1.加工药包前应先检查爆破器材的质量，发现过期、变质或破损的爆破器材，不得在工程中使用。

2.药包加工在现场附近由相关部门指定或同意的地点进行。

5.药包的配重采用中粗砂或泥土，爆填时重量应大于设计药包重量的1/3倍；爆夯时配重量要加大，以防被浪冲走，一般与设计药包重量相当。配重用编织袋装好，将上述制做好的药包装入装有配重的编织袋内，扎紧袋口。

5．3、爆破网路的连接

六、抛填及爆炸参数设计计算

抛填及爆炸参数设计采用“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计算。

根据设计断面及有关地质情况，将海堤分为8段，各段相关参数如下：

0+230~0+327

0+327~0+417

0+417~0+616

0+616~0+822

0+822~1+017

1+017~1+227

1+227~1+436

1+436~1+618

根据土工计算原理和堤身设计高度，经过理论分析计算，确定堤身抛填高度。设计原则是：抛填施工方便、高潮位时堤顶不过水，爆后堤顶不超高的前提下，抛填高度尽量高，以最大限度地达到挤淤效果；为减少堤身及平台上多余石方的挖方量，堤身抛填高度应适当低些。综合多方面因素，堤头爆炸时取抛填高程为+3.0m。

2．抛填宽度的设计计算

“控制加载爆炸挤淤置换法”计算堤身抛填宽度值的要点是：通过抛填宽度控制，使堤身宽度尤其是堤身两侧平台宽度和厚度得到保证，同时要尽量减少理坡工作量。

内外侧堤顶抛填宽度PBi可以由设计的坡脚宽度Bi、抛填高度h和抛填堆石体安息角α等三个参数确定。本工程抛填堆石体的自然安息角取为1：1.1~1.4，则内、外侧抛填宽度分别为：

3．海堤抛填参数设计成果表

爆后堤顶抛填宽度（m）

0+230~0+327

0+327~0+417

0+417~0+616

0+616~0+822

0+822~1+017

1+017~1+227

1+227~1+436

1+436~1+618

6.3、爆炸参数的计算

“控制加载爆炸挤淤置换法”计算爆炸参数的方法和步骤如下：

1．根据堤身抛填高度和堤身抛填宽度，确定堤身自重挤淤深度，自重挤淤深度D0通过如下公式确定：

2．堤头爆破下沉平均高度D1：

K1为经验系数，D为设计挤淤置换深度

K2为经验系数，b—每炮进尺，

4．堤头爆填药包的间距a应满足如下关系：

K3为经验系数，
值为球形药包的半径。

5．堤头爆填布设的药包的个数M应满足如下关系：

其中，M1为堤头前面所布设的药包的个数，M2为堤头两侧所布设的药包的个数，M1和M2应分别满足如下关系：

Bm为抛填时堤身在泥面处的宽度。K4、K5为经验系数

6．4、药包埋深HB的设计计算

《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》中的药包埋深按公式

Hmw=Hm+γw/γm·Hw

计算，式中:Hmw—计入覆盖水深的折算淤泥厚度(m)；Hm—置换淤泥厚度(m)，含淤泥包隆起高度；γm—淤泥重度(kN/m3)，取16.3kN/m3；γw—海水的重度(kN/m3)，取10.3kN/m3；Hw—覆盖水深(m)，

药包在泥面下的埋入深度HB按下表计取：

海堤0+230~1+618理论计算药包与设计埋深如下：单位（m）

0+230~1+618

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同时考虑到本工程的地质情况进行适当调整。综合得出以下设计成果：

1、各段堤头爆炸参数设计表

0+230~0+327

0+327~0+417

0+417~0+616

0+616~0+822

0+822~1+017

JCT 2508-2019 摩擦材料用人造石墨1+017~1+227

1+227~1+436

1+436~1+618

2、侧向爆炸参数设计表

DL／T 846.3-2017标准下载侧爆装药离轴线距离（m）

0+230~1+618