海塘爆炸拋填擠淤施工關鍵技術探討

楊 明

(浙江省第一水電建設集團股份有限公司 杭州 310051)

1 前言

浙江奉化紅勝海塘續建工程的軟基處理，采用“爆炸(擠淤)置換軟基”技術，取得了良好的社會與經濟效益。該項技術在國內沿海地區大中型基礎設施建設中得到了成功應用，成為水利圍墾、港口與航道、沿海公路交通等軟弱地基處理極為科學高效、實用易行的施工方法。

爆炸(擠淤)置換法技術原理為:在拋石體外緣一定距離和深度的淤泥質軟基中埋放藥包群，藥包爆炸將淤泥向四周擠出并向上拋擲，起爆瞬間在淤泥中形成空腔，鄰近爆坑的堤頭堆石體，在爆炸負壓與強烈壓縮振動作用下形成“爆炸石舌”滑向爆坑，達到置換淤泥的目的。繼而在爆后堤頭拋填石料，形成新的拋填堤頭，新的拋填體將“石舌”上部淤泥擠走并坐落在石舌之上。在新的拋填堤頭繼續埋設群藥包，通過拋填和爆炸循環形成泥石置換，直至符合海堤斷面(落底深度和堤身寬度)與長度的設計要求，達到控制工程質量和造價的目的。

2 工程概況

2.1 施工環境

奉化紅勝海塘續建工程位于奉化市莼湖鎮，海堤為東西走向，南、北側為海，東、西兩側的海堤堤頭是老堤，東、西兩側堤根部為民房，距爆破區最近點約大于2000m以上，海域退潮后為淺水淤泥灘，有利于爆炸拋填擠淤施工。該工程圍涂面積1066.67hm2萬畝，堤線總長約4600m，海堤前期已完成填筑長度約3600m，中間留有約1000m的圍堤缺口。

本設計海堤范圍內有原老海堤，在前期已經施工好的100m長度內，施工中出現了爆炸拋填擠淤施工不到位，拋填過程中出現滑移的現象，堤身內外側石料已經滑移出去20多m，給后序的施工帶來了一定的難度，因而也對爆炸拋填擠淤施工提出了較高的要求。

2.2 地質條件

據地質編錄資料，地基土自上而下分為6大層。第一層填筑土:中密～密實，場區內分布不甚穩定，工程性質一般;第二層淤泥:流塑狀態，該層土場區分布較穩定，工程性質差;第三層粉質黏土:軟可塑～硬可塑狀態，工程性質一般;第四層礫砂:中密，該層土主要分布在場區內西南側，工程性質一般;第五層淤泥質粉質黏土:軟塑狀態，具高壓縮性，工程性質一般;第六層圓礫:場區內分布穩定、密實，力學性質較好，可作為該工程的樁基礎持力層。

3 施工方案

根據設計斷面形狀和堤身結構特點，在爆炸處理軟基施工時，拋填采用“堤身先寬后窄”的方法，爆炸采取“堤頭爆炸，兩側爆炸”的工序施工。使得堤頭拋填爆后水下平臺寬度一次到位，而爆后補拋時堤身縮窄以控制方量，盡量減少理坡工作量。堤頭爆炸時大塊石盡量拋在前面，達到爆炸擠淤效果保證堤身達到設計深度。

本工程爆炸拋填(擠淤置換)施工分為三個步驟:

a.先處理老海堤，在石層頂面布置爆夯藥包，低潮布藥，高潮起爆。根據實測資料，老堤頂面高程在-1.5～-2.5m，高潮位在2.5～3.0m，爆夯水深在4～6m，爆夯兩遍。處理的目的是將老海堤爆夯擠淤下沉，同時密實松散拋石體，加大承載能力。

b.堤頭爆破，拋石堤頂面高程控制在3.0～4.0m，寬度110m，在拋石堤頭水下老海堤頂面布置藥包，斜面爆夯擠淤，每次堤頭進尺在8～10m。其目的是加深拋石體(老堤和新拋堤)的落底深度，同時根據實際的情況調整拋填高度，保證了爆夯的水深。

c.在堤兩側泥下裝藥爆炸拋填擠淤，在堤頂面用挖掘機長臂裝藥，在第二步的基礎上側向爆填，鞏固堤身的落底深度及寬度。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

施工準備(藥包加工)→測量放線→堤頭拋填→裝藥與網路連接→爆炸循環拋填→堤身側爆循環→爆后挖泥、拋石、理坡跟進→測量驗收。

進場后，根據本工程爆炸擠淤工程量所需消耗的炸藥量，提前聯系生產廠家加工藥包。同時，設立施工水準點及施工基線，根據設計施工圖進行放樣，設立拋填標志。在施工中嚴格按施工方案確定的拋填寬度和高度進行堤身拋填。當堤身拋填達到設計參數后，按爆炸擠淤的設計要求在堤頭正面及側面布設群藥包，實施堤頭爆炸。堤頭爆炸后補拋并繼續向前推進，當拋填達到設計進尺后，再次在淤泥中埋藥爆炸，按照“拋填—爆炸—拋填”循環進行，直至達到設計堤長。具體詳見堤頂、堤頭爆炸拋填推進示意圖。

堤頂、堤頭爆填推進示意圖

為消除堤兩側極易出現較高的淤泥包，還應通過側爆保證平臺的落底深度和密實度。如處理不當，拋填體坡腳寬度和厚度難以保證。本工程設計在堤身前進50m以后，開始進行側爆處理，一次處理長度30～50m。現場作業可根據波浪與泥包隆起情況調整。

對堤內外側進行挖泥并補拋基礎塊石，對水下平臺不足的部分補拋大塊石，平整坡面，挖除多余的石料。然后拋填護底石和進行護面施工，完成堤身斷面施工。

在每次爆炸前后，進行堤身斷面測量和拋填量統計，采用自沉和爆沉累計算法及體積平衡法等進行分析，發現與設計有較大偏差時，及時調整拋填和爆炸參數。

4.2 爆破器材選用與制作

本工程采用普通的袋裝乳化炸藥，水下傳引爆器材采用防水性能較好的導爆索和非電導爆管。起爆用1發非電導爆管雷管用膠布緊緊綁扎在導爆索上，起爆雷管的聚能穴應朝向導爆索的傳爆方向。當總裝藥量較大而需分段起爆時，采用9段非電毫秒雷管延時，分段延時310ms左右。起爆非電雷管采用電起爆器。進場后提前聯系炸藥廠按要求定做藥包。每個藥包裝一個起爆體，起爆體由導爆索或非電導爆管制作而成。

4.3 裝藥作業

4.3.1 裝藥機具

根據以往類似工程的經驗和實際施工條件，本工程應用大型挖掘機改裝的直壓式布藥機布藥，基本可保證施工不受風浪影響。裝藥機具主要由一臺PC360型履帶式挖掘機和裝藥圓管組成。裝藥圓管內徑為220mm，管長15.0m，裝藥量為30kg/m。

4.3.2 裝藥

裝藥操作時，在設計指定位置由布藥機提起裝藥器，完成陸上一次裝藥。通過PC360型履帶式挖掘機的行走和旋轉將裝藥器定位，在設計位置上成孔達到深度后，由挖機工打開裝藥器底部的藥室小門，挖掘機上提裝藥圓管，此時藥包在配重、淤泥和水壓作用下落至設計孔位。再提起裝藥器進行下一循環作業，本工藝埋設一個單藥包約4～5min左右。

4.4 爆破網路連接

裝藥后，將每個藥包的導爆管拉出水面，固定在泡沫塑料制作的浮漂上，導爆管松緊要適中，避免導爆管相互纏繞。連接網路時，將每個藥包的導爆管按同樣的方向，搭接在主導爆索上。搭接長度不小于20cm，搭接處用防水膠布綁扎緊密。支導爆索與主導爆索的傳爆方向的夾角必須小于90°。

5 安全與質量控制

5.1 施工安全

在施工中嚴格執行《爆破安全規程》(GB 6722—2011)，計算水中沖擊波安全允許距離、爆破安全警戒距離。從爆炸物品運輸、使用全程嚴格管理，杜絕了任何可能的爆破安全事故的發生，做到了零傷亡事故。盡管施工環境比較優越，但為確保萬無一失，在業主的大力協調下，由海事部門在每次爆破時進行海上安全警戒。

5.2 質量控制

根據工程經驗，為保證設計斷面尺寸質量，理坡后符合工程規范標準，拋石體及測點各項允許偏差可參照下表執行。

拋石體及各測點各項允許偏差統計表

為了達到上述要求，爆炸處理前后須及時進行測量。堤身處理后用全站儀和水準儀分別測量縱橫剖面，測量間距2.0m，側向處理前后每10m測量一個橫斷面。

拋石置換深度是保證圍堤穩定的重要條件。爆炸處理后拋石置換落底標高誤差為+0～-1.0m，填石落底寬度要求0～2.0m。

5.3 拋石置換深度檢測

a.經上百次爆炸振動作用的圍堤，施工期內如果不出現滑移或過量沉降，從宏觀上可以判斷，在使用期內圍堤的穩定性是有保證的。

b.拋石置換深度檢測有多種方法:體積平衡法、爆破前后堤頂沉降測量、鉆孔探摸法、物探檢測。本工程將鉆孔探摸法與物探兩種檢測方法配合使用，可以達到準確經濟的效果。

6 結語

奉化紅勝海塘續建工程在工期緊張、施工難度大的不利條件下，經相關單位、部門的共同努力，克服了種種困難，爆炸拋填擠淤筑堤合計完成1053m，耗用堤芯石約47萬m3。經過對爆炸拋填擠淤置換處理后的堤身進行鉆孔探摸檢測，結果表明:海塘堤身的寬度、高度及深度基本符合質量及穩定要求。

本工程應用海塘爆炸拋填擠淤置換技術的施工實踐，對其設計理論的關鍵技術方面作出了有益的研究和成功嘗試，結果證明該技術具有施工簡便、工期短、堤身密實、整體穩定性好及節省投資等優點，可供在以后的類似工程中借鑒指導和應用推廣。?