福宁弯沙头围垦工程消波堤爆破挤淤方案.docx
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福宁弯沙头围垦工程消波堤爆破挤淤方案
爆破挤淤施工方案
1．工程概况
福宁弯（沙头）围垦工程消波堤的软基处理采用爆破挤淤方法，需处理的堤长为110m，置换的淤泥深度为10～10.3m，底宽48米，共需要爆填石方约72000立方米。
根据招标资料提示，围堤所处的滩涂部位地基土主要由新近沉积的淤泥组成，厚度为10m左右，该层淤泥具有含水量大，高压缩性、强度低、透水性差等不良工程地质性质。
消浪堤使用功能要求具备防冲抗浪功能，其主要目的是确保松山水闸在台汛期的安全运行，因此消浪堤要承受较大横向载荷。
2．工程地质条件
根据地质勘察结果，堤基土壤从上到下可分为五层：
第一层（Ⅰ-1）位于海滩涂面下0～1.6m，土质为淤泥，黑灰色、灰色，饱和流动状态，强度低；
第二层（Ⅰ-2）位于海滩涂面下0.6～6.0m，土质为淤泥，淤质粘土，灰色、深灰色，上部含少许贝壳、碎片，饱和塑；
第三层（Ⅰ-3）位于海滩涂面下6～18m，土质为淤泥，淤质粘土，灰、深灰色，上部含少许贝壳，饱和塑，静力触探比贯入阻力Ps和十字板强度随深度逐渐加大；
第四层（Ⅱ）位于海滩涂面下18～45m，土质为粘土，粉质粘土，含粉细沙粘土，部分含有沙夹层和透镜体，密实度大，强度高；
第五层（Ⅲ）位于海滩涂面下40～45m，土质为沙砾卵石层。
3．爆破挤淤施工工艺及流程
爆破挤淤处理地基的基本原理是在堤头一定位置的淤泥内埋置药包，药包爆炸将淤泥向四周挤出并向上抛掷形成爆坑，堤头抛石体在爆炸空腔负压和重力作用下定向滑移落入爆坑并形成石舌，瞬时实现泥石置换。
同时，药包爆炸产生的冲击波和振动还使爆源附近一定范围内的淤泥受到强烈扰动，物理力学性能参数急剧下降，承载能力迅速减弱至几乎完全失去，抛石体在自重作用下进一步滑移或下沉；后续堤头药包爆破的多次振动作用将加速堤身下沉落底；爆破振动效应使抛填块石相对移动，堤身石料密实度增加，使堤身后期沉降减小。
3.1．施工流程
爆破挤淤施工工艺包括堤头爆填，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。
1.主要的施工流程为：
爆炸挤淤施工流程图
2.主要施工工艺要求：
（1）施工准备
施工开始前，首先应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；按规定将有关材料送当地公安部门和水上安全监督部门审查批准，办理火工品购买手续，发布爆破施工通告。
此后，连同其他资料文件报业主、监理工程师审查批准后实施。
同时，根据业主提供的坐标控制点，水准点，进行实地校核，发现问题及时提交业主解决，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，设立抛填标志。
建立施工管理体系，建立爆破作业指挥机构和爆破人员的组织机制，制定岗位责责任制，制定施工安全和质量保证体系，建立原始施工记录和资料整理制度。
建立和健全工程质量检查制度，严格执行“三检制度”。
（2）测量放线：
根据业主单位提供的坐标控制点，设立施工水准点及辅助施工基线，水准点及基线应设置在不受干扰、牢固可靠且通视好、便于控制的地方。
同时，据此设立施工标志、水尺等，并根据设计施工图进行放样，设立抛填标志。
（3）堤头爆填：
堤心石从料场通过深孔梯段爆破开采，采用20t自卸车上堤填筑，推土机平整，严格按爆炸挤淤设计确定的抛填宽度和高度进行堤身抛填，大块石料尽量抛填在外海侧。
当达到爆填进尺时，开始爆填作业。
在推填堤芯前方一定距离内，将药包埋入淤泥下或置于泥面上。
爆炸动能将淤泥排开，形成爆坑，堤头石料在瞬时内塌落和充满爆坑，并落到持力层上，完成石料对淤泥的置换。
堤头爆填后补抛并继续向前推进，整个过程称之为一个爆填循环。
然后再开始石料推填－装药－起爆，进行下一个循环。
（4）堤身侧向爆填：
堤身向前延伸一定长度后，要进行两侧爆炸处理（侧爆）。
在两侧爆炸前，中间得石料基本落到持力层上，而堤两侧出现较高的淤泥包，如处理不当，抛填体坡脚宽度和厚度难以保证，这是大部分海堤出现质量事故的主要原因。
“控制加载爆炸挤淤置换法”在堤头爆填时已基本确保了堤身两侧的宽度，淤泥包的存在，使得必须经过侧爆才能保证平台落底深度和密实度，以便加宽堤身和整形，达到设计要求，并保证护面稳定。
施工时炸药必须埋入泥中一定深度。
侧爆一次处理长度，一般视工程具体情况而定。
一般情况下，堤芯侧爆填可在堤头爆填后50～100米时开始进行。
堤芯侧爆填循环进尺一般为30～60米。
（5）内外侧坡脚平台爆夯：
坡脚平台爆夯是使内外侧坡脚稳定的必要步骤，尤其是在风浪及潮差较大的情况下，坡脚往往是堤身较薄弱的部位，通过对坡脚进行爆夯处理，可以起到密实加固的效果。
（6）施工检测：
在每次爆破前后，都要进行堤身断面测量，并对堤内外侧进行挖泥并补抛基础块石，对水下平台不足的部分补抛大块石，平整坡面，挖除多余的石料。
然后抛填护底石和进行护面施工，完成堤身施工。
并采用自沉和爆沉累计算法及体积平衡法等进行分析，发现与设计有偏差时，应及时调整抛填和爆破参数。
3.2.布药工艺
爆炸挤淤要求将炸药置放到设计要求的位置，如淤泥中一定深度或在有覆盖水时淤泥表面上。
采取常规装药方式：
履带式直插装药设备（如图所示）。
采用挖掘机改装。
特点是陆上装药，不受风浪影响；快速，堤头爆破一次循环作业时间约1～1.5小时。
适用于4～20m厚度淤泥。
3．3爆破器材的选择与使用
1.爆破器材的选择
（1）爆炸处理软基所用炸药应有防水性能，本工程拟采用普通的袋装乳化炸药，其防水性能能满足本工程要求。
（2）水下传引爆器材采用防水性能较好的普通工业导爆索（塑料外皮）。
（3）起爆用2发并联的同厂、同批号8#工业电雷管用胶布紧紧绑扎在导爆索上，起爆雷管的聚能穴应朝向导爆索的传爆方向。
当总装药量较大而需分段起爆时，采用8段非电毫秒雷管延时，分段延时250毫秒左右。
起爆电雷管采用电起爆器。
2.爆破器材的使用
（1）加工药包前应先检查爆破器材的质量，发现过期、变质或破损的爆破器材，不得在工程中使用。
（2）药包加工在现场附近由公安局等相关部门指定或同意的地点进行。
（3）药包大小要满足装药容器的尺寸要求，药包重量按设计确定。
本工程拟联系炸药厂按要求定做药包。
（4）每个药包装一个起爆体，起爆体由导爆索制作而成。
将导爆索的两端用防水胶布密封，将其一端按15cm左右长度多次折叠成束，并扎紧，即形成起爆体，用炮棍（木或竹制）将其插入药包的中心，扎紧袋口。
（5）药包的配重采用中粗砂，爆填时重量应大于设计药包重量的1/3倍；爆夯时配重量要加大，以防被浪冲走，一般与设计药包重量相当。
配重用编织袋装好，将上述制做好的药包装入装有配重的编织袋内，扎紧袋口。
3.爆破网路的连接
爆破挤淤施工的起爆网路比较简单，首先用导爆索加工成起爆体放入药包中，然后将药包埋入泥中一定深度处，同时将导爆索引出水面，并与主导爆索相连（并联），主导爆索采用双股，最后用电雷管起爆。
在连接网路时，将每个药包的导爆索按同样的方向搭接在主导爆索上。
搭接长度不小于15cm，搭接处用防水胶布绑扎紧密，除搭接处外禁止打结或打圈。
支导爆索与主导爆索的传爆方向的夹角必须小于90度。
起爆网路如图所示：
起爆网路
4．消浪堤设计结构参数
消浪堤下部采用爆破挤淤方法处理地基，上部和内外两侧均布置扭王块消浪，两侧平台较宽（内侧16m，外侧21m），平台上抛填400～500kg的块体护脚。
消浪堤的头部为一半圆体。
表4-1.消浪堤设计参数表
1.断面
1—1
2—2
3—3
2.总宽度（m）
其中：
外侧
内侧
63
34
29
63
34
29
32
3.落底宽度（m）
其中：
外侧
内侧
48
26.5
21.5
48
26.5
21.5
24.5
4.顶面高程（m）
+6.5
+6.5
+6.5
5.泥面高程（m）
-1.7
-2.0
-2.05
6.落底高程（m）
-12.0
-12.0
-12.0
7.置换深度（m）
10.3
10.0
9.95
5．抛填参数的设计
抛填参数的设计是爆炸挤淤达到设计断面要求的关键因素，爆炸挤淤一方面强调爆炸载荷的作用，同时要保证在挤淤时有充足的石料，并尽可能的防止超出设计断面，因此抛填高程、宽度、进尺等参数的控制尤其关键。
根据本工程设计断面形状，在爆炸处理软基施工时，抛填采用“堤身先宽后窄”的方法，使得爆后宽度一次到位，而爆后补抛时堤身缩窄以控制方量，尽量减少理坡工作量。
抛填中大块石尽量抛在堤身外侧，以利防浪冲刷。
各设计段抛填参数表
项目
桩号
爆前堤顶抛填
宽度（m）
抛填进尺（m）
爆前堤顶高程（m）
爆后堤顶补抛宽度（m）
爆后堤顶高程（m）
内侧
外侧
内侧
外侧
1—1
18
23
6
+5
5
5
+4.5
2—2
18
23
6
+5
5
5
+4.5
堤头圆弧段应根据施工实际情况，另行提出处理方案。
在施工过程中，施工单位有责任根据淤泥包变化等实际施工情况，对抛填参数的调整提出方案，报请有关部门批准后实施，以求达到最佳的效果。
6．爆破参数的设计
本工程的难点在两侧的平台宽，既要保证在挤淤时有充足的石料，并尽可能的防止超出设计断面，减少后续的理破工程量，为此抛填时采用“堤身先宽后窄”的方法，使得爆后宽度一次到位，而爆后补抛时堤身缩窄以控制方量，在爆破时采取堤头爆破与侧爆同时进行的爆破方案。
6.1线药量设计
根据爆炸法处理水下软基经验公式，堤头爆填单位长度上药量
Ql＝q0·Ls·Hm
其中：
Ql－线药量，单位：
Kg/m，
q0－爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量，单位：
Kg/m3,
Ls－一次推填的循环进尺，Ls=6m,单位：
m，
Hm－置换淤泥层厚度，Hm=10m,单位：
m。
影响爆炸挤淤单位体积淤泥的耗药量系数q0的因素很多，包括淤泥的物理力学指标，淤泥深度，石料块度情况，覆盖水深，炸药种类等等。
q0的确定需要综合考虑各种影响爆破效果的可能因素，同时借鉴其他类似工程的经验，本工程取值范围应在0.12～0.15之间。
Ql＝7.2～9Kg/m3
6.2每炮装药量设计
每炮的装药量Q=Ql·L=345.6～432Kg
（L为装药长度，L=48m）
本工程取值Q=420Kg
堤头爆填与两侧侧爆填参数设计表
项目
桩号
药包间距（m）
单药包重（Kg）
药包个数（个）
第一次侧爆药量
单炮布药量kg
导爆索用量（m）
1--1
3
20
17
4*20
420
600
2--2
3
20
17
4*20
420
600
两侧平台爆夯参数设计
项目
桩号
单药包重量（kg）
药包间距
（m）
药包距堤轴线距离（m）
一次爆炸长度（m）
内侧
外侧
1--1
16
3.0
18~20
22~24
50~100
2--2
16
3.0
18~20
22~24
50~100
6.3药包埋深HB的设计
《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》中的药包埋深按公式
Hmw=Hm+γw/γm·Hw
计算，式中：
Hmw—计入覆盖水深的折算淤泥厚度（m）；Hm—置换淤泥厚度（m），含淤泥包隆起高度；γm—淤泥重度（kN/m3），取16.3kN/m3；γw—海水的重度（kN/m3），取10.3kN/m3；Hw—覆盖水深（m）。
药包在泥面下的埋入深度HB按下表计取：
Hm（m）
＜2
2～4
＞4
HB
0.50Hm
0.45Hm
0.55Hmw
6.4火工品材料计算
本工程需火工材料用量：
散装乳化炸药10吨（药包直径20厘米，每个20公斤）；塑料导爆索7000米（直径6毫米）；电雷管100发。
7、质量控制
7.1填筑质量标准
堤心石置换范围（主要为堤身两翼位置、落底位置及临海侧堤脚的平台宽度等）不小于设计要求。
涂面以下坡脚处的爆填堤心石与中间部位的爆填堤心石密实度相同。
爆填预留沉降15cm。
7.2填筑质量控制措施
（1）原材料质量控制：
质检部门对开挖出的石料进行检测分类并报监理审核，并对现场装料指挥人员质量交底，装料时对分类的石料根据堤头填筑要求，分序装料。
有针对性地选择料场、合理控制爆破参数。
技术和管理人员及质检人员通过目测发现上堤的石料级配和含泥量有问题，及时汇报，同时加强与开采运输部门的沟通和协作，对不符合要求的石料作弃料处理，严禁不合格料上堤。
（2）卸料高度控制：
卸料高度严格控制在3m以内，以防卸料过程中石料分离及块石撞击破碎，影响填筑体质量。
（3）堆料区域控制（堤身内外侧控制料径）：
各断面堤头抛填前，由测量放样确定填筑控制点，并对现场卸料指挥人员进行控制点交底，填筑时按质量技术要求，对石料分类、分区域填筑，确保堤身两侧大块石的填筑宽度。
堤头爆炸时大块石尽量抛在前面，以达到爆炸挤淤效果并保证堤身达到设计深度。
对于堤身外露面尽量采用大块石，以增强堤身防冲抗浪能力。
（4）堤身爆填、爆夯等施工参数控制：
技术人员及时整理、分析施工资料与数据，并根据施工过程中的工程质量检测结果或可能出现的土层变化情况，为后续施工提供参考。
如有必要，对施工参数作出必要的调整。
爆填施工参数允许偏差见下表：
爆炸施工各项参数允许偏差值
项目
序号
药包制作重量及布药允许偏差
置换淤泥落底允许偏差
1
单药包药量q2（kg）
±0.05q2
填石底面标高（m）
0～-1.0
2
药包平面埋设位置（m）
＜0.3
填石底面范围（m）
0～2.0
3
装药深度（m）
±0.3
（5）控制填筑范围：
根据施工图纸和现场控制点放出堤轴线，抛填宽度的边线与堤轴线的距离可根据设计数据用皮尺量出。
爆前抛填高度的控制，现场指挥及控制人员可依据已抛堤段堤顶的高程数据，依据相关的抛填高度数据控制抛填高度。
堤头抛填安排专人跟班计量和指挥，堤上推填指挥人员负责填筑的宽度、高程和进尺控制。
在堤身爆填后，对填筑断面进行边线和高程进行测量，对不符合要求的部位及时进行补抛或修坡处理。
根据现场施工经验及质量控制、规范要求，为保证质量，质检及施工人员按下表对抛石体及测点各项允许偏差范围进行控制。
抛石体及测点各项允许偏差范围
序号
项目
允许偏差值
1
抛填宽度
±1.0m
2
抛填高度
±1.0m
3
抛填进尺
±1.0m
4
点间距离
±0.5m
5
断面测量
±0.1m
（6）表面防护：
堤身基本沉降稳定后进行大块石、扭王块体护面等后序工作施工。
在台风期可采用大块石及扭王块体临时护面处理。
7.3爆炸挤淤施工检测
爆炸挤淤施工检测根据中科力“控制加载爆炸挤淤置换法处理软基”的施工方法进行。
具体如下：
（1）在每次爆炸前后，进行堤身断面测量，并根据过磅称重情况进行抛填量统计，采用“自沉和爆沉累计算法及体积平衡法”等进行爆填效果作出分析评估。
如发现与设计有较大偏差时，及时调整抛填和爆炸参数，将爆炸参数控制在允许偏差范围内，以此确保堤身断面尽量满足并达到设计要求。
其公式如下：
该段总称重量G/（堆石体理论密度γ×该段堤身长度L）=该段理论填筑断面
（2）沉降位移观测法：
堤身填筑施工期间，进行日常性地基沉降、水平位移观测工作。
施工期临时沉降位移观测点设立在堤顶不易破坏的地方，沉降点、位移点每50米埋设一个；
对爆填结束的施工段，每25m设置一个沉降位移观测点，单点连续观测时间不少于3个月，每点测量次数不少于15次。
（前期测量间隔时间加密，沉降位移基本稳定后延长测量间隔时间）
（3）断面测量法：
采用探地雷达检测。
按断面布置测线，测线应布满全断面范围，每50m探测一个断面，并在堤中心、外坡和内坡进行三条纵断面检测。
检测时，测点距离不大于2m或采用不间断扫描方式。
该法与上述钻孔资料配合分析，以此获得可靠的物探分析精度。
8．爆破安全
在完成爆破作业、达到工程目的的同时，必须控制爆破可能引起的各种危害，包括震动、个别飞散物、冲击波、噪音和爆炸产物等。
8.1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《爆破安础技术规程》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。
爆破安全振动允许标准
序号
保护对象类别
安全允许振速（cm/s）
<10Hz
10～50Hz
50～100Hz
1
土窑洞、土坯房、毛石房屋
0.5～1.0
0.7～1.2
1.1～1.5
2
一般砖房、非抗震大型砌块建筑
2.0～2.5
2.3～2.8
2.7～3.0
3
钢筋混凝土结构房屋
3.0～4.0
3.5～4.5
4.2～5.0
4
一般古建筑与古迹
0.1～0.3
0.2～0.4
0.3～0.5
5
水工隧道
7～15
6
交通隧道
10～20
7
矿山巷道
15～30
8
水电站及发电厂中心控制设备
0.5
9
新浇大体积混凝土龄期：
初浇～3天
3天～7天
7天～28天
2.0～3.0
3.0～7.0
7.0～12
注1．表列频率为主震频率，系指最大振幅所对应的频率。
注2．频率范围可根据类似工程或现场实测波型选取。
选取频率也可参考下
列数据：
硐室爆破<20Hz；深孔爆破10～40Hz；浅孔爆破40～100Hz。
根据以往的工程经验，爆破挤淤引起的爆破振动的频率在60～150Hz，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/a×Q1/3
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、α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。
根据《爆破安全规程》，按下表取用：
K、α取值
爆破方式
爆区地质
爆破挤淤填石
爆破夯实
K
α
K
α
天然岩石地基
400
1.35
280
1.51
抛填强夯地基
500
1.43
530
1.82
抛填石料地基
450
1.65
550
1.85
本工程按抛填石料地基，取K=450、α=1.65，及K=550、α=1.85。
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）
不同安全允许振速下建（构）造物的安全允许距离（m）
爆破类型
药量（kg）
安全允许振速（cm/s）
1.0
2.0
3.0
爆破挤淤
300
271
178
139
坡脚爆夯
202
139
112
爆破挤淤
450
310
204
159
坡脚爆夯
232
159
128
爆破挤淤
600
342
224
175
坡脚爆夯
255
175
141
爆破挤淤
800
376
247
193
坡脚爆夯
281
193
155
从现场勘察看，最近的民房距离作业点1000m以上，根据国家规范，爆破作业符合安全允许距离的要求。
8.2.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，个别飞散物的距离一般不会超过100米。
本工程堤头、堤侧爆炸时最小安全距离取为200米，故能保证安全。
8.3.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》，经分析确定如下：
对人员的水中冲击波安全允许距离（m）
装药及人员状况
炸药量（kg）
〈50
50～200
200～1000
爆夯
游泳
900
1400
2000
潜水
1200
1800
2600
爆填
游泳
500
700
1100
潜水
600
900
1400
对施工船舶的水中冲击波安全允许距离（m）
装药及船舶状况
炸药量（kg）
〈50
50～200
200～1000
爆夯
木船
200
300
500
铁船
100
150
250
爆填
木船
100
150
250
铁船
70
100
150
客船水中冲击波安全允许距离为1400m，对非施工船舶根据船舶状况参照上表确定。
8.4.噪音：
本工程是在海上爆炸，且药包深埋泥下，故声响不大；而装药过程的机械噪音更低，影响可以不作考虑。
9、工期要求
本工程石方填筑施工便利，爆破挤淤工程根据石方填筑的速度而定，计划工期为45天。
10、主要施工机具及劳动力配置
1.主要施工机具配备见下表：
序号
名称
单位
数量
备注
1
PC200挖掘机
台
1
堤头抛填
2
履带式布药机
台
1
3
20T汽车
辆
8
4
交通运输船
艘
1
5
警戒船
艘
1
6
经纬仪
台
1
7
水准仪
台
1
8
对讲机
只
4
9
起爆器
套
1
10
雷管检测仪
只
1
11
警报器
只
1
2.主要人员配置
工程技术管理2人
测量工程师1人
爆破工程师1人
爆破工2人
司机16人
普工10人
船工2人
合计34人
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