斜坡式防波堤局部爆破挤淤地基处理新工艺探索

斜坡式防波堤局部爆破挤淤地基处理新工艺探索

杨璧榕

中交第二航务工程勘察设计院有限公司广州分公司广东广州511442

摘要：目前斜坡式防波堤普遍堤心石使用量较大，从减少堤心石置换地基使用量节省工程造价出发，在本工程首次尝试提出了局部爆破挤淤的创新设计方案。并在本工程进行试验施工，基本达到预期效果，设计与施工思路值得类似工程借鉴。

关键词：局部爆破挤淤；试验段；检测

1前言

斜坡式防波堤常见的地基处理类型有抛石挤淤法、开挖换填法、排水砂井或排水板法、水泥搅拌法及爆破挤淤置换法等。适用于本工程的有开挖换填法、爆破挤淤置换法等。但这两个方案堤心石使用量较大，工程造价高。

从减少堤心石置换地基使用量节省工程造价出发，在本工程首次尝试提出了局部爆破挤淤的创新设计方案。

2、地质情况分析

根据地质勘察报告，自上而下揭露的地层主要存在表层粉细砂、淤泥及淤泥质土、粉质粘土、中粗砂、中粗砾砂、残积土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩等。

工程地质分层复杂、软硬土层呈交错分布，主要处理防波堤内外坡脚部位的液化粉细砂层（地震等级Ⅷ度）和下卧软土层，处理层厚≥3.0m，坡脚处则采用局部爆破挤淤置换为开山石处理方案，使其结构整体稳定性满足要求。堤心部分处地基软硬土层交错不需要换填块石可满足整体稳定性要求，设计中预留足够的沉降量，让其自然沉降。

图2局部爆破挤淤结构设计方案典型断面图

3设计方案分析

对于土坡的地基稳定计算采用圆弧滑动面计算，可以保证防波堤结构安全稳定。

3.2施工难度分析

1、该方案在国内尚无成熟施工经验；

2、地质分层复杂、软硬土层呈交错分布；

3、防波堤设计断面置换体外部轮廓多样、爆破参数研究与选取应有针对性。

4解决方法和对策

从保证工程质量、尽可能控制好总投资的主导思想，提出了局部爆破挤淤的创新方案。该方案在国内尚无成熟施工经验，必须通过试验段进行现场试验验证。

根据工程设计图纸断面尺寸要求、土质及结合现场实际工况等情况，经综合研究分析，本试验段方案以防波堤轴线向两侧推进，分两次进行爆破，应能满足局部爆破挤淤置换开山石的设计断面尺寸要求。

4.1局部爆破挤淤施工相关技术参数设计

4.1.1试验段抛填参数设计

（1）抛填高程参数设计：

抛填高程=设计堤心石高程+设计沉降量高度=4.03+1.14=5.17m

（2）抛填尺寸参数设计

为满足设计的落底宽度，结合爆破挤淤施工经验及《水运工程爆破技术规范》（JTS204-2008），经综合分析，西防波堤设计轴线方向的30m控制长度内，分为两侧局部两次爆破形成，具体见图5及图6：

图3试验段局部循环进尺尺寸图

图4试验段抛填平面图

4.1.2爆破参数设计

根据《水运工程爆破技术规范JTS204-2008》公式，爆破设计线药量：

Ql＝q0•Ls•Hm

式中：Ql为线药量，Kg/m；

q0为爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量，Kg/m3；

Ls为次推填的循环进尺，m；

Hm为置换淤泥层厚度，m。

该段由于内、外侧置换淤泥厚度与宽度不同，因此需要分别计算内、外侧药量。根据相关工程的施工经验及结合本断面的土质特性，内外侧的单耗取值均为0.13kg/m3。

图5第一次爆后的断面示意图

图6第二次爆后的断面示意图

图7布药平面示意图

表1爆破参数统计表

5实施效量验证

试验段自2015年12月12日开始施工，至2015年12月24日完成试验段的试验施工。

侧爆完成后，根据湖南交通规划勘察设计院试验检测中心2016年01月出版的《汕头港广澳港区防波堤工程（调整后）检测项目阶段检测报告》（第2期：西堤试验段KX3+700~KX3+730）的检测结论；根据雷达检测断面图结合钻探资料，综合分析显示侧爆后开山石落底标高未达到设计要求位置。

图8试验段横向雷达测线检测结果图

6归纳及总结

（1）本次试验段提出堤身两侧进行二次爆破推进的施工工艺，是基于端头爆破的原理，理论上能满足设计局部爆破要求；

（2）考虑局部爆破挤淤置换区段工程地质土层分布复杂，置换体外部轮廓多样，虽针对性进行了爆破参数研究与选取，理论上满足局部爆破挤淤落底置换并实现设计轮廓线要求，试验结果表明，实际爆破后置换体的轮廓线趋势与设计要求大体一致；

（3）本次针对性软硬土层交替分布、需要同时解决表层粉细砂液化和下卧软土层整体稳定性要求而提出局部爆破挤淤的创新性设计方案，设计上虽充分体现了精细化、科学化以及经济节省的设计理念，该创新设计思路和方案尤其是施工工艺值得进一步分析研究，在不断探索与试验中逐步走向成熟。

参考文献：

[1]中交第二航务工程勘察设计院有限公司，汕头港广澳港区防波堤工程工程地质勘察报告，2010；

[2]北京中科力爆炸技术工程有限公司，汕头港广澳防波堤工程第一标段（西防波堤）工程35-35断面侧向爆破挤淤试验段施工方案，2015；

[3]JTS154-1-2018防波堤与护岸设计规范[S]；

[4]JTS204-2008水运工程爆破技术规范[S]。