爆破挤淤方案2.docx

1 爆破挤淤基本原理本工程爆炸处理软基采用“控制加载爆炸挤淤置换法”，是利用堤身自重荷载与爆炸荷载对填方综合作用达到挤淤目的。其基本原理是：（1）据体积平衡原理和堤身设计高度，（3）施工时，通过对施工环境和爆前爆后断面（包括淤泥包）的监测，控制两侧药包位置和参数，确保堤身断面的完整形成。 在本方法中，土及填料的物理力学性质是内因，控制抛填加载是手段，必要的爆炸是使挤淤过程得以完成的附加外载。通过抛填加载的控制和爆炸载荷的控制，使挤淤过程按设计进行，确保堤身达到设计断面，满足质量要求。2 施工工序2.2爆填推进爆破挤淤施工工艺包括堤头爆填，本工程堤顶宽度69.25m,堤头爆填横向分两次进行，先爆填堤身东侧25m顶宽堤身段，其施工步骤同试验段（5.3），后跟进爆填堤身西侧44.25m顶宽堤身段，其施工步骤见图3-2，最后进行内外侧侧向爆填及坡脚爆夯。通过上述工艺使堤身抛石体落底至设计高程，同时按设计尺寸形成稳定的堤身断面。常规的爆破挤淤施工流程如图3-3所示。图3-2堤头爆填开始前先设立堤轴线和两侧抛填边沿线标记，为了解堤轴线附近水深地形变化，施工前做必要的水深地形复测。然后按两侧边沿线标记和进尺进行抛填。进尺，宽度及高程满足要求后进行装药作业。装药作业结束后，机械设备、人员撤场。放警戒线，鸣警报，连接雷管，准备起爆。爆后经现场安全人员检查无误后，堤头爆填一次循环完成,堤头推进以810 m为一个循环。堤头爆填循环进尺如图3-4所示。图3-4：堤头爆填循环进尺图完成堤头爆填后，石料基本落到持力层上，但仍需对堤身两侧进行侧爆填，以便加宽堤身和整形，达到设计要求。侧爆填施工方法与堤头爆填相同，可在堤头爆填50m后进行，侧爆循环进尺一般为50m。坡脚爆夯是使内外侧坡脚稳定的必要步骤，通过对坡脚进行爆夯处理，可以起到密实加固的效果。爆夯时根据坡脚平台宽度确定采用单排药包或双排药包，药包直接放置在基础平台石料表面，内外侧可分别进行。爆夯在侧爆完成后进行，爆夯后通过理坡使堤身达到设计断面。3 起爆网路爆破挤淤起爆网路可以采用导爆索网路、导爆管网路或两者的混合网路。在埋入药包之前，首先用导爆管加工成起爆体放入药包中，然后将导爆索或导爆管引出水面，构成了导爆索网路或导爆管网路。如果用导爆管引出，之后与主导爆索相连，则构成了混合网路。爆破时通常采用非电雷管起爆。起爆网路如图3-3所示。起爆网路图4 盲炮处理爆破挤淤施工发生盲炮的机率少于其他类型的水下爆破，但仍不可避免。盲炮的发生一般与炸药雷管及起爆传爆材料的质量有关，也有因装药操作不当造成的盲炮。根据起爆时观察到的爆破飞散物以及爆后现场检查，可能判定是否发生盲炮或拒爆。如果盲炮多次出现，起爆时应使用摄像机记录起爆过程。发现盲炮或怀疑有盲炮时，应立即报告并及时处理。根据产生盲炮的原因选用不同的处理方法：(1)因网路原因拒爆，经全面检查，找出原因并排除后再重新联线起爆；(2)个别药包拒爆，可在其附近投放药包诱爆。5质量控制与常规检测根据水运工程爆破技术规范（JTS 204-2008）中对爆炸挤淤施工的相关规定：施工过程中堤心石抛填要求进尺偏差0.5m，宽度偏差02.0m，高程偏差-1.00m；药包平面位置偏差0.3m，药包埋深偏差0.3m，药包重量偏差5%。置换淤泥质软基的平面位置和深度均应进行施工期和竣工期检查。常规检测手段有体积平衡验算，钻孔检测和物探检测。堤心爆填每30m进行一次体积平衡检验。体积平衡法是根据每炮抛填石料质量、方量记录，在准确统计上堤方量的基础上，比对设计断面方量，以便确定堤心石落底情况。体积平衡法适用于具备抛填方量计量条件，抛填石料流失量较小的工程。由于相关的规程中未有对体积平衡法的标准进行明确的说明，我部根据长期的施工经验，将偏差暂订为10%。检测工作根据现场实际情况，由业主选定具有相应资质的检测单位进行检测。4.抛填与爆破参数计算4.1抛填参数的确定堤心石是爆破挤淤的对象和主体，为了保证堤身达到设计断面的深度和宽度，必须要求抛填的石方总量达到设计方量。在抛填高程和每炮推进量基本确定的前提下，堤头抛填宽度成为调节上堤方量的主要参数。水运工程爆破技术规范（JTS 204-2008）没有明确给出抛填参数的计算方法，常规的计算方法是综合考虑堤身设计断面宽度，尤其是落底宽度和堤顶宽度，以及内外坡坡比等参数来确定抛填参数。确定抛填高程时要考虑的因素主要有两个，一是要求高潮位时堤身不上水，堤身足够高，不影响车辆通行和安全；二是由于堤身抛填高度降低时会增加堤身宽度，对车辆通行和调头有利，便于堤上各工序施工。堤身过高或过低都会造成抛填不便，通常情况下抛填高程在设计高水位之上0.5m即可（高程起算面采用董家口理论最底潮面，下同）。本工程设计高水位+4.71m，抛填高程确定为+6m较为合理，且与设计堤心石顶高程吻合。由于采用了反“L”型堤头推进方式，抛填宽度分为爆前抛填宽度和爆后补抛宽度。爆前堤身抛填宽度由设计落底宽度确定，同时考虑侧爆加宽量和淤泥包隆起造成滩面增高的影响；爆后补抛宽度由设计堤身顶宽度确定，综合考虑车辆抛填的便利程度等因素。本工程引堤的断面尺寸各不相同，因此各断面的堤头爆前抛填宽度各不相同。4.2 爆破参数的确定根据水运工程爆破技术规范（JTS 204-2008）规定，挤淤一次爆破药量按下式计算： Qlq0LHHmwLL HmwHm +（w/m）Hw其中： Ql一次爆破排淤填石药量，单位：kg， q0爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量，单位：kg/m3， LH一次推填的水平距离，单位：m， Hmw计入覆盖水深的折算淤泥厚度，单位：m， LL布药线长度 Hm置换淤泥层厚度，包含淤泥包隆起高度，单位：m， Hw覆盖水深，即泥面以上的水深，单位：m，w水重度，单位：kN/m3，m淤泥重度，单位：kN/m3。 影响爆炸挤淤单位体积淤泥耗药量系数q0的因素很多，包括淤泥的物理力学指标，淤泥深度，石料块度，覆盖水深，炸药种类等等。规程中给出的q0值在0.6至1.0之间，根据近年来的爆破挤淤工程实践，此单耗值偏大。不同地区不同淤泥指标的挤淤爆破炸药单耗量差异较大，青岛地区单耗药量通常不会超过0.2kg/m3。另外，在计算总装药量时通常需要计入淤泥包隆起的高度，但不计入覆盖水深的折算厚度。 计算药包埋深时不仅要计入淤泥包的隆起高度，也应计入覆盖水深的折算淤泥厚度。覆盖水有利于炸药能量的充分利用，覆盖水越深，计算得出的折算后埋深越深，药包埋入淤泥内的深度越浅。当覆盖水足够深时（水深大于泥深的1.6倍），药包可以放置在淤泥表面。爆夯参数的计算方法在爆破挤淤筑堤的相关规程中没有具体规定，通常参照抛石基床爆夯的计算方法来确定。爆夯炸药量小于侧爆药量或与侧爆药量相同，药包放置于抛填石表面，不要求有挂高，这一点与抛石基床爆夯不同。爆夯时要求低潮布药，高潮时起爆。4.3抛填进尺的确定规程中规定爆破一次推进的水平距离为4.57.0m，实际施工中根据淤泥厚度和泥面以上堤身高度通常通常控制在810m控制。进尺过短影响效率和进度，且装药难度大。进尺太长会造成淤泥裹入堤身，对堤身质量有影响。在施工过程中，施工单位应根据淤泥包变化等实际施工情况，对抛填参数进行调整，以求达到最佳的效果。5.典型开工方案5.1施工顺序总平面布置根据施工需要将引堤横向分为东西部分进行爆填施工,第一部分为25m顶宽堤身东侧部分，该部分堤身作为引导堤先行爆填推进,首先完成爆填落底，第二部分是跟近爆填部分。引导堤施工工序与跟进补宽段相同，其余44.25m西引堤横向部分滞后引导堤500m左右跟近，呈阶梯型整体向前推进，最终完成整体落底。如图所示：5.2试验段总体安排根据堤身型式和施工工艺要求，选取一个典型开工段作为试验段，该开工段受断面6-6控制。典型段位置在总平面图5-1中标出。试验要解决的问题包括：(1) 如何挤掉淤泥质粉土；(2) 水下扭王字块支撑平台的形成；(3) 爆破器材的可靠性；(4) 装药机具的选择及装药效率的确定；(5) 通过钻孔和物探检验确定堤心石落底深度和宽度并检验检测措施的合理性；(6) 调整并确定爆破参数；(7) 体积平衡验算石料冲损流失情况；(8) 比较爆后堤身断面尺寸与设计断面差异，确定后续理坡工作量；(9) 爆破挤淤水中冲击波和震动监测及安全评价。施工开始前，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，同时，根据甲方提供的坐标控制点，水准点，进行实地校核，发现问题及时解决。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并在爆破区域设立爆破施工标志。水下爆炸处理软基施工宜选用乳化炸药或硝铵类炸药，当选用硝铵类炸药时必须做防水处理。为保证施工质量与安全，减少对环境的污染，本工程施工使用安全与爆炸性能好、抗水性能强、环境污染小的乳化炸药。水下传引爆器材采用导爆索或导爆管等非电器材。为保证施工安全，本工程施工主要选用满足传爆和引爆要求的塑料导爆索作为传引爆器材。起爆器材宜采用两发同厂、同批号的并联瞬发或延期非电雷管，以加强安全起爆。5.3 试验段施工方案试验段全长50m，受设计断面6-6控制，位于桩号：K0+725.05K0+775.05段,引导堤落底宽度74.625m，淤泥层厚度5.9m，全部采用爆破挤淤法处理。引堤堤顶为梯型结构，堤顶标高+6m，设计堤顶宽度69.25m,其中海侧引导堤宽度25m,跟近引堤宽度44.25m,其中引导堤实验数据作为标准数据采取。本试验段原泥面高程为-6.95m。 本试验段爆破施工步骤是：步骤1：抛填高程+6.0m，采用宽堤头型式抛填，堤顶宽度25m,抛填堤顶略宽于设计堤顶2m。每次爆破推进水平距离10m。步骤2：在堤头前沿布药，共布药21个，其中堤头端部布设18个药包，单个药包重量24kg，药包间距4m，布药宽度64m。外侧布药2个，间距5.0m。端部布药使堤身下部落底，外侧布药使堤身在向前推进的同时落底宽度得到保证。步骤2将堤头爆填推进完成落底宽度68m，其余8.06m通过侧爆施工完成，其完成方式在侧爆施工步骤里进行介绍。步骤3：爆后堤身高度降低，内、外坡变缓，坡比约由爆前的1：1变为1：1.5。平均高程由爆前的+6m降低至平均水位以下，淤泥越厚爆破下沉量越大。爆后将塌陷部分补抛至+6m高程,同时将堤身向前推进10m，堤顶补抛后宽度和高程与爆前断面相同。如图5-3a和5-3b所示。图5-3a：图5-3b步骤4： 抛填继续向前推进，形成新的10m堤头进尺，抛填宽度和高程与步骤1相同。步骤4和步骤3在施工过程中无明显分界面，抛填完成后装药爆破与步骤2相同，是第二次堤头爆破推进循环。 重复进行步骤14，共完成5次抛填与爆破循环，堤身向前推进50m，逐渐过渡进入新的断面控制区域。每次爆破前后进行全断面测量并分析爆破效果。步骤5：堤头向前推进直至完成6-6外侧的侧向爆填将基础向海侧推进8.06m，形成设计落底宽度76.06m。侧爆时50m堤身一次完成，药包置于堤身外侧泥石交界面处的2/3淤泥深度处。单药包重量24kg，药包间距4.0m，共布药13。侧爆时可采用布药机或水上方泊吊机。如图5-4a和5-4b、5-4c、图5-4d所示。图5-4a：图5-4b：5.4 试验段要解决的其他问题（1） 通过试验段对爆破器材的可靠性进行检验，每炮准爆率不低于90%为合格，95%以上为优良。盲炮超标时要分析原因，可更换电雷管、起爆体、发爆器或乳化炸药；或者重新设计起爆网路。（2） 通过试验段确定施工机具及工作效率。淤泥厚度小时药包布设在泥石交界面处，水浅时用陆上装药机布药，水深时用布药船；淤泥厚度大时用振冲装药机布药。试验段1采用长臂挖掘机装药器进行装药，试验段2用装药船进行装药，试验段3和试验段4用振冲式装药机装药。振冲式装机由振动锤一台（配发电机）、装药器一套构成。装药器由多节无缝钢管对接而成，装药器的底部安装一个可以控制的舱门，舱门上连接一根细钢丝绳，拉紧钢丝绳舱门合上，松开钢丝绳舱门自动打开。为防止下压过程中淤泥进入装药器，舱门应略大于装药器的外径，装药器的上部是一个带有装药窗口的钢管，将装药器连接到振动锤的底部，形成一套完整的装药器具。用吊车将装药器吊到指定的位置后，启动振动锤，利用振动锤的振动作用将装药器压到泥下，在振动作用下，一般薄的石层也很容易穿过，在达到设计深度后，松开底部舱门的钢丝绳，缓慢提起装药器，药包留在淤泥中，完成一个药包装药，在船上将每一个药包用导爆管串联到主导爆索上，最后将主导爆索拉上堤，完成整个装药过程。在拔起过程中当淤泥的阻力过大时，可以启动振动锤，减少吊臂的受力。（3） 通过试验段确定钻孔和物探检验方案的可行性。堤上抛石体钻孔技术较为成熟，水下抛石体钻孔难度大，效率低。通过试验段选择合适的钻孔检测单位并检验其技术方案。通过钻孔数据对物探结果的可信程度给出结论。（4） 试验段施工过程中还应对上堤石料质量进行检验，并通过体积平衡验算来判断冲损流失情况。堤心开山石的含泥量不得大于10%，堤心石饱水抗压强度不应低于25MPa，且石料不得采用页岩、板岩等在水中浸透后强度不满足要求的岩石。（5） 对爆破挤淤水中冲击波和震动进行监测并给出安全评价。用50T履带吊机配合大型振冲式装药器布药6.工期及进度计划每次堤头爆破施工所需的时间都很短，从装药到起爆的时间一般不会超过2个小时，因此堤身推进的速度主要取决于抛填的速度。为保证工期要求，我们主要在人员，设备及技术储备几个方面予以保证。本工程每天进行一次堤头爆填，进尺为10m，即可满足工期要求。当某个堤段存在特定的节点工期要求时，可以通过技术措施进行调整。施工方案中是按照单炮进尺10m来考虑的，可以将单炮进尺增加至12m，这样就可缩短工期约10%。必要时在回填进度满足要求的情况下可考虑每天进行两次堤头爆破，进度快一倍，但对抛填强度要求较高。为合理利用工期，侧爆及爆夯应随堤头的推进及时跟进，护面块体的安放在堤身稳定后进行。本标段爆破挤淤工程计划自开工之日始，180个工作日内完成全部爆填工程。本工程的进度在施工总进度计划中已进行编排。 为合理利用工期，侧爆及爆夯应随堤头的推进及时跟进，护面块体的安放在堤身稳定后进行。根据经验，堤头爆填的影响距离约30m，因此未侧爆段长度一般最少留30m，台风期保留长度短一些。侧爆及坡脚爆夯后，即可进行理坡和大块石抛填，考虑到侧爆对堤身的影响，理坡前沿应滞后未侧爆段50m。各施工工序分段长度示意如下图：7.质量控制7.1质量控制要点本工程的质量控制目标等级为“优良”，为了保证工程质量，做到根据具体情况变化及时调整爆破参数，必须进行施工过程中的实时质量监控。本工程质量控制在技术方面通常包括下面几项内容，要求参照相关标准规范执行：（1） 上堤石料质量控制（块度，抗压强度，含泥砂量等）；（2） 爆破挤淤施工过程质量控制（测量，定位，装药，起爆等）；（3） 检验与检测（钻孔，物探，体积平衡验算，沉降位移观测等）。其中，体积平衡法贯穿于爆破挤淤堤头爆填施工的全过程，通常以2030m为一计算区间取平均值。偏差多少为合格规范中没有严格的规定，根据现场情况确定，初期允许偏差大些，之后逐渐减小并趋于平稳。 每次爆破均要求测量堤身爆破前后断面：堤头爆填沿轴线纵断面一条、爆破桩号处横断面一条；侧向爆填或爆夯，间隔10米一条横断面，测点间距均为2m。沉降观测工作由业主选定具有相应资质的单位进行观测。对于隐蔽工程、分部、分项工程没有通过监理检测验收，不得覆盖和进行下道工序施工。通过上述控制和检测，能够及时发现爆破处理出现的问题并及时处理。7.2 落底深度和宽度达不到设计要求时的补救措施针对不同情况采取不同措施。首先对未施工段的爆破参数进行调整，可采取减少进尺、加大单药包重量及爆破总药量等方法进行处理。对已完成爆破的堤段，由于堤头已不具备爆破装药条件，只能通过侧爆进行加强补救，使堤身在爆破震动的作用下逐渐下沉和密实。仍不满足要求时，提请设计单位对局部断面进行修改和加强，例如增加内外侧镇压平台等。7.3质量保证体系和组织措施健全质量保证体系，成立以专项工程负责人为组长的质量保证和检测领导小组，并由爆破现场组组长兼任副组长，使质量保证措施能够落实到每一个人，以保证工程质量优先原则。组织全体施工技术和管理人员研究、领会设计意图和技术要求、工程地质资料以及爆破处理施工原则及工艺，做到认真贯彻，保证质量。开工前，要组织有关人员进行技术交底，由技术负责人拟订施工通知单，明确施工工艺、技术要求、质量标准和检测方法，由项目经理签发，下达到有关班组，并上报工程监理。每天召开施工技术会议，总结和检查一天施工情况，处理出现的问题，并布置第二天的工作。由专人负责施工过程的每一个环节，包括堤头抛填控制，上堤石料质量控制，药包的制作及布设现场监督，爆前爆后断面测量等。火工品必须有出厂合格证。并对炸药和导爆索进行试验和防水效果试验，确保爆破效果。8.安全、环保与文明施工保证措施8.1 环境保护在施工过程中，为了了解爆炸产物对海洋环境的影响，大连市、连云港市等环境监测中心作了大量的环境跟踪监测，积累了资料，取得了可靠的数据。跟踪监测结果表明：爆炸法处理海淤软基对水质影响范围有限，持续时间较短，不会造成施工区外的污染。爆破对海洋水质及海洋生态环境没有产生有害影响。8.2 爆破振动按照国家质量监督检验检疫总局2003年9月12日颁布的爆破安全规程（GB6722-2003）和水运工程爆破技术规范（JTS 204-2008）的规定，评价各种爆破对不同类型建（构）造物和其他保护对象的振动影响，应采用不同的安全判据和允许标准。根据以往的工程经验，爆破挤淤引起的爆破振动的频率在60150 Hz，属于频率较高的振动。爆破振动安全允许距离，可按下式计算：R=(K/V)1/aQ1/3式中 R：爆破振动安全允许距离（m）， Q： 一次同时起爆药量（kg），如分段起爆则为最大段的药量, V：保护对象所在地振动安全允许速度（cm/s）,K、为与爆破地震安全距离有关的系数、指数，与爆区的地质、地形条件和爆破方式有关。本工程按抛填石料地基，取K=450、=1.65。依据以上公式，可计算出不同药量不同安全允许振速的安全允许距离(m)如表11-3所示。爆破类型药量（kg）安全允许振速（cm/s）1.02.03.0爆破挤淤300271178139坡脚爆夯202139112爆破挤淤450310204159坡脚爆夯232159128爆破挤淤600342224175坡脚爆夯255175141爆破挤淤800376247193坡脚爆夯281193155引堤段附近有需保护的边坡，I，II级边坡允许振速在2535cm/s，远小于挤淤爆破造成的实际振速。对III类及特殊边坡，可将爆破挤淤实测振动数据提供给边坡设计单位以分析是否存在风险。在围堤施工时，根据施工现场周围环境，为确保爆破振动的影响控制在允许范围内，当一次起爆药量较大时，采用分段起爆的方式，每段起爆药量根据现场测试决定，根据距离远近一般控制在200800kg。8.3 个别飞散物爆炸处理软基筑堤施工时，个别飞散物的距离，跟淤泥厚度、覆盖水深及装药量等有关。本工程覆盖水较深，根据类似工程经验，个别飞散物的飞散距离一般不会超过100m。本工程堤头、堤侧爆破时最小安全距离为200m。8.4 冲击波本工程由于是在海上爆炸，且药包埋入泥下，故空气冲击波的危害，可以不作考虑。水中冲击波安全允许距离，根据爆破安全规程，经分析按下表确定。本工程水上安全距离为1400m，并根据实际情况，对一次爆破药量进行分段微差爆破或增大安全警戒范围至1800m。装药及人员状况炸药量（kg） 50502002001000爆夯游泳90014002000潜水120018002600爆填游泳5007001100潜水6009001400爆夯木船200300500铁船100150250爆填木船100150250铁船70100150