爆炸擠淤置換法地基處理海堤結構結合濱海公路開發的特點及工程實例

閆園園，張 胤，林耿榮

（南京市水利規劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210006）

爆炸擠淤置換法地基處理海堤結構結合濱海公路開發的特點及工程實例

閆園園，張 胤，林耿榮

（南京市水利規劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210006）

濱海公路建設在海堤上，往往存在路面寬度窄、路基高度較高、地基沉降量大、安全性不足的問題，因此選擇合適的海堤結構形式，是十分必要的。分析了采用爆炸擠淤置換法進行地基處理的海堤結構的特點，總結此種路基處理方法滿足臨海公路功能的作用，并將爆炸擠淤置換法應用于雙劍涂圍涂工程，取得了良好的效果，為類似工程提供參考依據。

海堤；爆炸擠淤置換法；交通道路

1 概述

中國濱海城市干線對濱海區域城市空間起到積極的輻射作用，對濱海地區呈組團式發展、突現良好的群體優勢起到促進作用。但是濱海地區特殊的氣候條件、海岸帶地質環境常常給濱海干線公路帶來嚴重破壞，影響其正常的通行能力[1]。路基工程是交通工程路面的基礎，是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物，承受由路面傳來的行車荷載，應具有足夠的強度、穩定性和耐久性。早在上世紀50年代，蘇聯及歐美等國家曾采用水下爆炸液化拋石排淤處理鐵路，公路軟基取得成功，隨后也應用于建造近海防波堤工程[2]。沿海區域濱海道路，往往與海堤相結合以節省用地，路面布置與海堤之上，道路交通功能對海堤設計提出了特殊的要求。

海堤作擋潮防浪使用時，其堤頂寬度和高度滿足潮位、越浪量及施工要求即可。但是公路與堤壩結合建設，由于受海潮水位及海浪爬高的控制，采取一般消浪方法會，堤頂計算高程較高從而造成路基高填方，增加工程造價；交通工程的等級和道路規模受海堤結構形式的限制，坐落其上的臨海公路路面寬度較窄、等級較低；采用塑料排水板法及真空預壓法處理地基的海堤結構形式，工后路基沉降量較大，同時車輛動荷載產生較大地基附加應力影響海堤穩定。綜上，臨海公路與海堤結合建設存在較多功能限制和安全問題。

在海堤工程中，采用爆炸法處理地基，能為堤頂道路工程的實施創造多項優越條件。針對交通道路開發的功能要求，本文分析了爆炸擠淤置換法地基處理方式海堤結構形式的特點，并介紹了在雙劍涂圍涂工程中采用爆炸法處理地基結合交通道路設計的具體應用。

2 臨海交通道路開發的功能要求

臨海公路除滿足一般交通道路功能外，濱海地區特殊的水文氣候條件，也對臨海公路的設計提出了更高的要求。

（1）交通道路路基應具有足夠的強度、穩定性和耐久性。路面不宜出現較大不均勻沉降，以保證行車速度和行車安全；

（2）交通道路的路基作為路面基礎，路基斷面的大小對工程投資影響甚大，選擇合理的路基斷面可以起到控制工程造價的作用；

（3）為提供安全、高效、經濟、舒適、低害的交通條件，交通道路的路面寬度要滿足公路路線設計要求；

（4）交通道路承擔著公共交通運輸的重要任務，關系著人民生命財產安全，為此交通道路設計中安全性要求較高。遭遇濱海地區特殊地質條件時候，應保證安全渡汛。

3 爆炸擠淤置換法

海堤地基處理的主要方法有塑料插板排水法、真空預壓法、振沖碎石樁、水泥土深層攪拌樁以及土工織物加筋等方法，爆炸擠淤置換法是近年來興起的一種地基處理方法。

3.1 方法概述

該方法是利用炸藥爆炸產生的巨大能量將地基中的軟土排除，并借助拋石體的自重及炸藥爆炸產生的附加應力將爆前處于平衡狀態的拋石體壓入軟弱地基中，達到泥、石置換的目的；同時，爆炸產生的能量還能使塊石產生相互交錯、孔隙率降低，增加拋石體的密實度。爆炸擠淤置換法施工流程見圖1。

圖1 爆炸擠淤置換法施工流程圖

3.2 特點總結

結合地形、潮水位等自然條件，采用爆炸擠淤置換法處理海堤地基，堤身沉降小，堤頂寬度容易滿足，海堤斷面的改變對基礎處理影響較小，路基斷面小，路面高程較低，而且能夠保證機動車道的行車安全，有利于降低造價，是結合交通道路開發的海堤設計中較合理的一種選擇。爆炸擠淤置換法處理海堤地基的優勢有：

（1）采用爆炸置換法建設的海堤作為公路路基具有足夠的強度、穩定性和耐久性，避免公路路面出現較大不均與沉降，且工后沉降量較小，可以較好的保證路面的設計高程，而且便于后期路面加寬和擴建。

（2）采用爆炸擠淤置換法建設的海堤斷面一般來說比其他方法要小，尤其在采用寬平臺消浪后，堤頂高程較底，堤身斷面較小，節省公路路基造價。公路車道設計中，為滿足運輸需求，路面寬度通常較寬，甚至為多車道布置。交通路線與海堤結合，非機動車道可以設置在消浪寬平臺上，機動車道布置于堤頂，既能保證主車道的安全性，又能保證非機動車道的經濟性。寬平臺斷面大幅度降低了堤頂高程，堤頂公路與圍區內部采用緩坡過渡，易于布置進出口交通組織和路邊停車處理。

（3）爆填堤心石作為海堤基礎處理方式，相對于采用塑料排水板法和真空預壓法來說，石料的摩擦角大，強度大，抗滑穩定性好，易于保證車輛動荷載作用下路基的穩定要求，并滿足地基附加應力的要求。

（4）海堤最重要的功能是防御海潮，在遇風暴潮與惡劣災害性天氣時，采用爆炸擠淤置換法基礎處理的海堤結構，渡汛安全性較好，降低了決堤的可能性，保證道路交通生命線的安全。該方法不需控制加載速度，工期短，有利于工程盡快產生效益。

4 工程實例

4.1 工程概況

岱山縣雙劍涂圍涂工程位于浙江省舟山市岱山縣長涂島南部的雙劍涂灣內，圍區東、北、西依托大長涂島陸地，南側臨海，面向黃大洋，工程主要建筑物為東山咀～磨盤山海堤，堤線處涂面高程為-4.5～-6.2 m。海堤地基均由上部的淤泥及淤泥質軟土和下部的老粘土組成。地基上部厚度大于20 m范圍內，土層含水量均大于52%，壓縮模量在1.5～2.1 MPa，快剪指標摩擦角3.0°～6.5°、凝聚力8.0～11.5 kPa，均為流塑狀態，具有高含水率、高壓縮性、低強度的特性，工程地質條件不良，是堤基沉降和穩定的控制層。

海堤按50 a一遇高潮位加50 a一遇風浪爬高進行設計，設計高潮位3.02 m。因為雙劍涂圍涂面為開敞式海域，風浪較大，根據水槽模型試驗成果，堤頂高程選擇為8.0 m，海堤基礎處理方法采用爆炸擠淤置換法。

4.2 海堤結構

海堤堤身采用土石混合結構，堤頂寬度8.0 m，堤頂高程7.0 m，防浪墻頂高程8.0 m；海堤迎潮面采用拋石壩體擋潮，海堤內側采用閉氣土體防滲，拋石壩體與閉氣土體間填筑海石渣作為路基，道路寬12 m，路面高程4.0 m。海堤迎潮面采用拋石，迎潮面2.0 m高程設一寬為4.0 m的消浪平臺，高程0.0 m設拋石護坦平臺，寬為8 m，外側堤腳為拋石護腳。迎潮面采用拋理兩層大塊石護面,單塊重不小于1 000 kg。

海堤爆炸置換深度至-22.6 m，底寬29.55 m，在高程-8.6～-12.6 m處控制最大基礎寬53.15m，高程-8.6 m以上以1∶0.8的坡度至原涂面與堤身上部爆填堤心石體底部相接并連成一體。海堤結構詳見圖2。

4.3 海堤結構結合臨海公路設計

（1）本工程堤頂路面寬度為8 m，堤頂內側平臺寬度為12 m，均布置為機動車路面。堤頂路面的路基為爆填堤心石，內側平臺路基為回填筑海石渣路基。該種寬平臺斷面有效的保證了交通道路的路面寬度要求，路面總寬度達20 m，所采用的兩種路基都具有足夠的強度、穩定性和耐久性，可以較好的保證路面的設計高程。

圖2 雙劍涂圍涂工程海堤結構標準斷面圖

（2）本工程堤頂內部道路路面高程為4.0 m，以1∶4的邊坡至1.5 m高程平臺，平臺寬8.0 m，后以1∶20的邊坡至圍區側擋土石渣子堤。道路路面與圍區內側高程差比較小，有利于后期路面加寬和擴建。

（3）本工程采用爆炸置換法，建設20 m寬的路面，堤軸線外寬度僅為43.4 m，而采用塑料排水板法，為使堤頂寬度達到20 m，塑料排排水板處理寬需達到度75.6 m，受周邊填土高度的影響，沿線不均勻沉降較大。從經濟方面來說，采用爆炸擠淤置換法的海堤斷面更小，工程投資小。

5 結語

在交通道路結合海堤設計的工程中，采用爆炸擠淤置換法處理地基，不但有效的保證了交通道路的路面寬度，而且路基具較好穩定性，路面工后沉降量較小，不均勻沉降亦較小。在遇風暴潮與惡劣災害性天氣時，用爆炸擠淤置換法處理地基的海堤渡汛安全性較好，堤頂公路運輸安全性能夠得到有效的保證。本文介紹了爆炸擠淤置換法處理地基海堤結構形式在雙劍涂圍涂工程中的具體應用，希望能為類似工程提供參考依據。

但是爆炸擠淤置換法具有其本身的一些劣勢：施工時使用乳化炸藥或者硝銨類炸藥，存在飛石危害，施工危險性大；雖然該種方法施工速度較快，但是施工產生噪音較大并會對一定范圍內的水體產生污染，對周邊動植物生長環境會造成一定影響；受潮位、潮水的動力影響，爆炸形成的空腔及拋石范圍不易控制。在炸藥類型，污染控制等方面還有待于深入研究。

[1]劉崢.海洋災害對濱海公路的影響及對策[J].公路與汽運.2010(5): 64-65.

[2]鄭蔭文.海涂軟地基爆炸密壓處理技術在高速公路中應用[J].福建建材,2007(5):58-60.

[3]陸國鑫.爆炸擠淤法處理漩門三期干江海堤工程軟基的質量控制[J].浙江水利科技,2008(3):64-65.

TV3

B

1009-7716（2016）12-0105-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.030

2016-09-26

閆園園（1984-），女，江蘇南京人，工程師，從事水利工程設計工作。