本工程是青岛港董家口港区青岛港集团矿石码头工程引堤工程的分项工程,引堤工程基础采用爆破挤淤技术进行硬化处理,将下卧淤泥质粉质粘土层全部清除,从而使堤身直接坐落在压缩性较低的粉质粘土或粉土层上。该工程位于设计南围堰两侧,全长1415.41m,共需回填石方62308m3。
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。其基本原理如下。
(1)据体积平衡原理和堤身设计高度,经过理论分析计算,确定本工程堤身抛填高度为设计顶面标高即可,但考虑到为避免高潮时海水淹没堤身,保证陆上填方正常进行,最终确定抛填高度为顶面高程达到+6m。
(2)需要计算堤身抛填宽度值,计算典型断面堤顶抛宽值为25m,这都是根据堤身设计断面和抛填计算高度值进行的。通过抛填宽度控制尽量达到减少理坡工作量,同时使堤身宽度得到保证,特别是堤身海侧平台宽度的控制。
(3)在施工的工程中,为了确定堤身断面的完整形成,需要控制两侧药包位置和参数,并检测爆前爆后断面(包括淤泥包)和施工环境。
在这个方法中,内因是使用了土及填料的物理力学性质,手段是控制抛填加载,同时,附加外载是指必要的时候使用爆炸使挤淤过程得以完成。这样,通过爆炸载荷的控制以及抛填加载的控制,使整个挤淤过程都是按照预先设计进行,满足了质量要求的同时也保证了堤身达到设计断面。
2抛填参数的确定
爆破挤淤的主体和对象是堤心石,堤身必须达到设计断面的宽度和深度,因此,必须要要求抛填的石方总量达到设计方量。在确定了每炮推进量和抛填高程的前提下,调节上堤方量的主要参数就是堤头抛填宽度。在《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》中对于抛填参数的计算方法没有明确规定,而常规的关于抛填参数计算方法就是综合考虑堤身设计断面宽度,特别是堤顶宽度、落底宽度、内外坡坡比等参数。
在确定抛填高程时,需要考虑以下两个主要因素:一是要求堤身足够高,在高潮位时,堤身不上水,要保证车辆的安全通行;二是降低堤身抛填高度时,会增加堤身宽度,这样有利于车辆的调头和通行,也便于堤上各工序施工。但是,过高或者高低的堤身都会造成抛填不便,一般情况下,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)。本项工程设计的高水位为+4.71m,+6m的抛填高程也是比较合理的,并且与设计堤心石顶高程吻合。
在采用了反“L”型堤头推进方式后,抛填宽度分为爆前抛填宽度、爆后补抛宽度。设计落底宽度确定了爆前抛填宽度,并且要考虑淤泥包隆起、侧爆加宽量可能会造成滩面增高的影响;设计堤身顶宽度确定了爆后补抛宽度,并需要综合考虑车辆抛填的便利程度等因素。这项工程引堤断面的尺寸不同,导致各断面堤头爆前抛填宽度的也各不相同。
3爆破参数的确定
根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》规定,挤淤一次爆破药量按下式计算:
Ql＝q0·LH·Hmw·LL
Hmw＝Hm+(γw/γm)Hw
其中:Ql为次爆破排淤填石药量,单位:kg;
q0为爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量,单位:kg/m3;
LH为次推填的水平距离,单位:m;
Hmw为计入覆盖水深的折算淤泥厚度,单位:m;
LL为布药线长度;
Hw为覆盖水深,即泥面以上的水深,单位:m;
Hm为置换淤泥层厚度,包含淤泥包隆起高度,单位:m;
γm为淤泥重度,单位:kN/m3;
γw为水重度,单位:kN/m3。
关于爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量系数q0的影响因素较多,如淤泥深度、物理力学指标、覆盖水深、石料厚度、炸药种类等等,规定中q0值处于0.6和1.0之间,根据近年来爆破挤淤工程的实践显示此单耗值偏大。并且,不同地区不同泥挤淤爆破炸药的指标显示的单耗量差异较大,例如青岛地区单耗药量一般不超过0.2kg/m3。另外,在计算总装药量时,一般不计入覆盖水深的折算厚度,但需要计入淤泥包隆起的高度。
对于药包埋深的计算同时需要考虑计入淤泥包隆起的高度和覆盖水深的折算淤泥厚度。其中,覆盖水能够充分利用炸药能量,覆盖水越深,那么计算得出的折算后埋深越深,药包埋入淤泥内的深度越浅。当覆盖水够深时即水深大于泥深的1.6倍时,药包可以放置在淤泥表面。
在爆破挤淤筑堤的相关规程中,关于爆夯参数的计算方法没有具体规定,一般是参照抛石基床爆夯的计算方法来确定。爆夯炸药量与侧爆药量相同,或者小于侧爆药量时,药包放置于抛填石表面,不要求有挂高,区别于抛石基床爆夯,爆夯时要求高潮时起爆,低潮布药。
4抛填进尺的确定
《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》中规定一次推进的爆破水平距离应该为4.5m～7.0m,实际施工中根据淤泥厚度和泥面以上堤身高度通常控制在8m～10m。进尺太长对堤身质量有影响,会造成淤泥裹入堤身;进尺过短会影响效率和进度,增大装药难度。因此,在实际的施工过程中,施工单位需要根据淤泥包变化等实际情况,调整抛填参数,以求达到最佳的效果。
爆破处理效果检测表明抛石层落底标高与落底宽度均达到设计要求,取得了满意的爆破挤淤处理效果。可供今后类似工程借鉴。
参考文献
[1] JTJ/T258-98,爆炸法处理水下地基和基础技术规程[S].
[2] JTS 204-2008.水运工程爆破技术规范[S].
[3] GB6722-2003,爆破安全规程[S].
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。其基本原理如下。
(1)据体积平衡原理和堤身设计高度,经过理论分析计算,确定本工程堤身抛填高度为设计顶面标高即可,但考虑到为避免高潮时海水淹没堤身,保证陆上填方正常进行,最终确定抛填高度为顶面高程达到+6m。
(2)需要计算堤身抛填宽度值,计算典型断面堤顶抛宽值为25m,这都是根据堤身设计断面和抛填计算高度值进行的。通过抛填宽度控制尽量达到减少理坡工作量,同时使堤身宽度得到保证,特别是堤身海侧平台宽度的控制。
(3)在施工的工程中,为了确定堤身断面的完整形成,需要控制两侧药包位置和参数,并检测爆前爆后断面(包括淤泥包)和施工环境。
在这个方法中,内因是使用了土及填料的物理力学性质,手段是控制抛填加载,同时,附加外载是指必要的时候使用爆炸使挤淤过程得以完成。这样,通过爆炸载荷的控制以及抛填加载的控制,使整个挤淤过程都是按照预先设计进行,满足了质量要求的同时也保证了堤身达到设计断面。
2抛填参数的确定
爆破挤淤的主体和对象是堤心石,堤身必须达到设计断面的宽度和深度,因此,必须要要求抛填的石方总量达到设计方量。在确定了每炮推进量和抛填高程的前提下,调节上堤方量的主要参数就是堤头抛填宽度。在《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》中对于抛填参数的计算方法没有明确规定,而常规的关于抛填参数计算方法就是综合考虑堤身设计断面宽度,特别是堤顶宽度、落底宽度、内外坡坡比等参数。
在确定抛填高程时,需要考虑以下两个主要因素:一是要求堤身足够高,在高潮位时,堤身不上水,要保证车辆的安全通行;二是降低堤身抛填高度时,会增加堤身宽度,这样有利于车辆的调头和通行,也便于堤上各工序施工。但是,过高或者高低的堤身都会造成抛填不便,一般情况下,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)。本项工程设计的高水位为+4.71m,+6m的抛填高程也是比较合理的,并且与设计堤心石顶高程吻合。
在采用了反“L”型堤头推进方式后,抛填宽度分为爆前抛填宽度、爆后补抛宽度。设计落底宽度确定了爆前抛填宽度,并且要考虑淤泥包隆起、侧爆加宽量可能会造成滩面增高的影响;设计堤身顶宽度确定了爆后补抛宽度,并需要综合考虑车辆抛填的便利程度等因素。这项工程引堤断面的尺寸不同,导致各断面堤头爆前抛填宽度的也各不相同。
3爆破参数的确定
根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》规定,挤淤一次爆破药量按下式计算:
Ql＝q0·LH·Hmw·LL
Hmw＝Hm+(γw/γm)Hw
其中:Ql为次爆破排淤填石药量,单位:kg;
q0为爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量,单位:kg/m3;
LH为次推填的水平距离,单位:m;
Hmw为计入覆盖水深的折算淤泥厚度,单位:m;
LL为布药线长度;
Hw为覆盖水深,即泥面以上的水深,单位:m;
Hm为置换淤泥层厚度,包含淤泥包隆起高度,单位:m;
γm为淤泥重度,单位:kN/m3;
γw为水重度,单位:kN/m3。
关于爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量系数q0的影响因素较多,如淤泥深度、物理力学指标、覆盖水深、石料厚度、炸药种类等等,规定中q0值处于0.6和1.0之间,根据近年来爆破挤淤工程的实践显示此单耗值偏大。并且,不同地区不同泥挤淤爆破炸药的指标显示的单耗量差异较大,例如青岛地区单耗药量一般不超过0.2kg/m3。另外,在计算总装药量时,一般不计入覆盖水深的折算厚度,但需要计入淤泥包隆起的高度。
对于药包埋深的计算同时需要考虑计入淤泥包隆起的高度和覆盖水深的折算淤泥厚度。其中,覆盖水能够充分利用炸药能量,覆盖水越深,那么计算得出的折算后埋深越深,药包埋入淤泥内的深度越浅。当覆盖水够深时即水深大于泥深的1.6倍时,药包可以放置在淤泥表面。
在爆破挤淤筑堤的相关规程中,关于爆夯参数的计算方法没有具体规定,一般是参照抛石基床爆夯的计算方法来确定。爆夯炸药量与侧爆药量相同,或者小于侧爆药量时,药包放置于抛填石表面,不要求有挂高,区别于抛石基床爆夯,爆夯时要求高潮时起爆,低潮布药。
4抛填进尺的确定
《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》中规定一次推进的爆破水平距离应该为4.5m～7.0m,实际施工中根据淤泥厚度和泥面以上堤身高度通常控制在8m～10m。进尺太长对堤身质量有影响,会造成淤泥裹入堤身;进尺过短会影响效率和进度,增大装药难度。因此,在实际的施工过程中,施工单位需要根据淤泥包变化等实际情况,调整抛填参数,以求达到最佳的效果。
爆破处理效果检测表明抛石层落底标高与落底宽度均达到设计要求,取得了满意的爆破挤淤处理效果。可供今后类似工程借鉴。
参考文献
[1] JTJ/T258-98,爆炸法处理水下地基和基础技术规程[S].
[2] JTS 204-2008.水运工程爆破技术规范[S].
[3] GB6722-2003,爆破安全规程[S].
