马关爆破挤淤施工组织设计.docx

1、马关爆破挤淤施工组织设计舟山市嵊泗县马关围涂工程海堤控制加载爆炸挤淤置换法处理软基施工组织设计编写： 屈兴元 江礼凡审核: 蔣昭镳浙江恒荣建设工程有限公司2007年5月目 录一、设计依据及参考资料二、工程概况三、自然及地质条件31、气象32、工程地质33、海堤地基工程地质评价四、爆炸处理软基施工方案 41、爆炸处理软基技术简介 42、本工程爆炸处理软基施工施工特点 43、总体施工方案及施工流水作业 44、施工工艺流程 45、施工准备 46、装药机具的选择47、淤泥包的应用的施工工艺 48、爆炸法处理软基工程施工方法及工艺说明五、爆破器材的选择与使用 51、爆破器材的选择 52、爆破器材的使用

2、53、爆破网路的连接六、抛填及爆炸参数设计计算 61、设计计算分段 62、抛填参数计算 63、爆炸参数的计算 64、药包埋深HB的计算65、设计成果66、合龙段的处理 七、质量控制与检测 71、工程质量控制程序 72、工程质量控制标准 73、工程质量保证措施 74、工程质量检测方法 75. 工程竣工验收资料 76、爆炸处理软基施工及质量检测程序框图 八、爆炸安全分析及保证措施 81、安全分析 82、安全保证措施83、环境保护84、防台措施 九、施工机具及人员组织 91、施工机具 92、施工组织机构 十、施工进度计划及工期十一、 几点说明舟山市嵊泗县马关围涂工程海堤控制加载爆炸挤淤置换法处理软基

3、施工组织设计一、设计依据及参考资料1、嵊泗县马关围涂工程施工图，浙江中水围海技术咨询中心， 2005年7月。3、爆破安全规程(GB6722-2003)，中华人民共和国国家标准。4、爆炸法处理水下地基和基础技术规程（JTJ/T-258-98），交通部行业标准。5、水运工程爆破技术规范（JTJ286）。6、堤防工程施工规范（SL260-98）。 7、浙江省海塘工程技术规定。8、中华人民共和国民用爆炸物品管理条理，国家行政法规，1984年1月。9、控制加载爆炸挤淤置换法（专利号：03119314.5）.10、爆炸置换法处理围垦软土地基技术的研究与推广科研项目技术报告,浙江省围垦技术开发中心，2004

4、年12月。二、工程概况1、工程位置嵊泗县马关围涂工程地点位于浙江省舟山群岛嵊泗县泗礁岛西南侧，新建海堤1893m(不包括水闸部分)。围区面积3350亩。本工程由新建海堤1#堤1893m,2#堤220m、3#堤338m、4#堤320m、5#堤160m加固闭气和水闸等组成。本施工组织设计为1#堤的“控制加载爆炸挤淤置换法”处理软基施工组织设计。新建海堤1#堤：从中柱山外侧至大礁向西到黄石礁，再偏东至大旗杆山，海堤总长1893m，海堤控制点坐标为：A：X=3396404.00，Y=444989.00,B:X=3396310.00,Y=445117.00,C:X=3396300.71,Y=445179

5、.96,D:X=3396765.86,Y=446492.71,E:X=3396804.00,Y=446538.00,F:X=3396990.00,Y=446643.00,涂面高程-5.00m左右； 1#堤0+2301+618采用“爆炸置换法”处理原软土地基。原涂面高程-5.00m左右，处理深度约18.5m, 宽度50m左右。地基处理完毕后采用块石混合料填筑堤身。外侧采用石坝挡潮，内侧采用海涂淤泥闭气。三、自然及地质条件1、水文气象嵊泗县马关位于中纬度地带、气候类型属于北亚热带南缘海洋型季风气候。季风显著，形成了四季分明、冬暖夏凉、年温适中、光照充足，气温日较差和年较差小。季节出现时间，落后于大

6、陆；相对于湿度大，无霜期长，风大雾多，常有大风、台风；雨量略偏少，降水量一般春多于秋冬。2、工程地质根据钻孔揭露，海堤地基自上而下各土层工程地质特征为：第一层 淤泥：灰色，饱和，流塑。层厚2.005.20米，层顶标高-4.60-9.80米，全场均有分布。第二层 淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，流塑，层状构糙，层间夹粉土。层厚1.105.50米，层顶标高-5.90-14.80米，全场均有分布。第三层 淤泥：灰色，饱和，流塑，含腐植质。层厚1.607.50米，层顶标高-8.70-23.30米，全场均有分布。第四层 淤泥质粘土：灰色，稍密，饱和，含粉土。3、1#海堤地基工程地质评价主海堤：海堤地基由第1

7、层淤泥，第2层淤泥质粘土和第3层淤泥，堤身下卧土层为第4层淤泥质粘土夹粉土。堤身为“悬浮式”结构。四、爆炸处理软基施工方案4.1爆炸处理软基技术简介爆炸处理水下及饱和土软基，国外起始于30年代，国内于60年代开始用爆炸技术处理水下软基。80年代由中国科学院力学研究所、连云港建港指挥部、连云港锦屏磷矿、交通部第三航务工程勘测设计院合作，在连云港通过试验成功地应用于海上筑堤，并在此经验基础上申请了专利“水下淤泥质软基的爆炸处理法”（简称爆炸排淤填石法）。根据有关资料,爆炸排淤填石法筑堤的基本原理是：在抛石体前缘一定距离和深度的淤泥质软基中埋放药包群，起爆瞬间在淤泥中形成空腔，抛石体随即坍塌充填空腔

8、形成石舌滑向爆坑，达到置换淤泥的目的。 爆炸排淤填石法可以认为是“开挖换填”的延伸， 其要点是：1、泥上要有覆盖水；2、施工从起始端采用陆上抛填；3、炸药埋入抛填体前面泥中0.450.55倍淤泥深；4、爆炸使抛填体向前塌落，软土被排开，石料一次落到坚实层上，并形成“石舌”, 5、炸药包埋入泥中的位置符合限定条件。爆炸排淤填石法因要求“石料一次落到坚实层上”，只对淤泥较薄的情况是适用的，据此编写的规范虽对淤泥厚度有一定放宽，但也认为合适的淤泥厚度为412米，同时，按照“爆炸排淤”的机理，爆炸用药量要极大，定额规定单耗在0.45kg/m以上, 不安全也易造成浪费。因此对淤泥厚度较大的工程，只有“爆

9、炸排淤”是不够的，严格意义上的爆炸排淤填石法已不能适用。此法主要考虑了爆炸的作用，而忽视了淤泥的物理力学性质和抛填石料的自重作用，由于受爆炸效果的限制和泥、石互动的影响，易造成抛填体最终断面和落底深度难以控制，使得部分海堤、尤其是在深厚淤泥上筑堤时产生堤身落底深度不够或超深、两侧平台宽度不到、堤身不稳等质量缺陷。特别地，对软土层深厚，堤身为泥石部分置换的“悬浮式”结构时，爆炸排淤填石法要求“石料一次落到坚实层上”会造成石料超方, 造成经济损失，因此，爆炸排淤填石法对处理堤身为泥石部分置换的“悬浮式”结构是不适用的。经多年理论研究，基于土工计算原理，在总结抛石挤淤和爆炸处理软基工程经验的基础上，

10、在参与浙江省水利厅的“爆炸置换法处理围垦软土地基技术的研究与应用”科研项目过程中，在洞头县北岙后二期围垦西围堤爆炸处理软基时提出了“控制加载爆炸挤淤置换法（简称爆炸置换法 或 爆炸挤淤置换法或）” ，控制加载爆炸挤淤置换法是“抛石挤淤置换”的延伸。其要点是：（1）根椐土工计算原理和堤身设计高度，经过分析计算确定堤身抛填高度。通过抛填高度的控制，最大限度地达到自重挤淤效果，又能保证堤上抛填车辆和布药机具的运行方便和安全，爆后堤顶不能超高；（2）根据抛填计算高度值和堤身设计断面，计算堤身抛填宽度。通过抛填宽度控制，使爆炸施工完成后堤身宽度尤其是堤身两侧平台宽度得到保证，同时尽量减少理坡工作量；（3

11、）由抛填高度和宽度计算堤身自重加载挤淤深度，确定堤身要达到设计深度还需要挤除的淤泥厚度值。（4）根据以上参数值由爆炸作用原理和经验确定爆炸参数。（5）施工中，通过及时的测量、统计分析，调整和控制抛填和爆破参数，确保堤身断面的完整形成。在爆炸置换法中，土及填料的物理力学性质是内因，控制抛填加载是手段，必要的爆炸是使挤淤过程得以快速完成的附加外载。炸药爆炸的作用效果表现为五个方面：（1）、爆炸成坑：爆炸产生的高温、高压，使土体破坏并被抛掷出去，在药包附近形成爆坑，达到排出淤泥的目的。（2）、堤身爆振下沉：爆炸产生地基振动，其最大加速度可达100g（为重力加速度），由于抛填体容重大于其周围的水和泥，

12、在堤身振动时产生的附加动应力使堤下土体破坏被挤出，堤身下沉。（3）、爆炸使堤身密实：堤身经多次爆炸振动，密度可达20kN/m3以上，可减少堤身在使用期的自身压缩量，并提高堤身抗冲刷能力。（4）、爆炸使淤泥弱化：在施工过程中，由于堤头爆炸多次作用，在石料抛填之前，需要挤除的部分淤泥已受多次震动，强度弱化，有利于堤身下沉。（5）、爆炸加速固结：爆炸产生的冲击及附加动载，有利于堤下持力层加速固结，减少堤身工后沉降量。总之，通过控制加载（抛填和爆炸）挤淤，形成泥石置换；使堤身形成最接近设计的断面（落底深度和堤身宽度），达到控制工程质量和造价的目的。本工程拟派驻现场的爆炸处理软基施工负责人及主要技术人员

13、就是“控制加载爆炸挤淤置换法”的发明人，主持过近二十项爆炸处理软基筑堤的施工，已成功地将“控制加载爆炸挤淤置换法”应用于洞头县北岙后二期围垦西围堤、杨文围垦工程等多个工程中，根据几年来的理论探讨和工程实践，爆炸挤淤置换深度在多处已突破20m，其中浙江省洞头县杨文围垦工程挤淤置换深度超过28m。实际上“控制加载爆炸挤淤置换法”在理论上可达到“设计图要求置换多深，施工就可以做到堤身落到什么深度”。4.2本工程爆炸处理软基施工特点在施工中应注意以下几个特点：1、 工期：本合同主体工程全部爆填堤心石约140万m3、堤长1893m，爆炸处理软基约1400m,两端对进，一端要抛填700米。整个工程在24个

14、月完成，抛填和爆炸处理软基筑堤要求约12个月就要结束，考虑到台风影响和施工进场，正常施工时间只有10个月左右，爆炸处理软基施工强度极大。2、自然条件较差：本工程地处外海，施工和生活条件较差，受风浪和台风影响较大；同时，需处理的软基地质条件相对复杂，由于堤身下卧土层为淤泥质粘土夹粉土，如何使堤身达到设计断面又尽量使下卧土层少受影响，降低堤身工后固结沉降量，也是施工难点。上述几方面都不利于爆炸挤淤施工，不但需要加大炸药量、增大工程成本，如方案措施不力，可能造成质量缺陷，影响工程施工的正常进行。3、合龙施工问题: 海堤抛填施工是两头对抛,在指定桩号合龙，合龙位置是淤泥深厚、波浪较大地段,如何处理是本

15、工程成败的关键.4、工程量的控制问题: 本工程淤泥层深厚，堤身设计采用了泥石部分置换的“悬浮式”方案，如何使堤芯达到设计断面、保证堤身稳定和沉降量满足设计要求而不超方造成经济损失, 是本工程的重点.4.3 总体施工方案及施工流水作业本工程施工采用“爆炸置换法”,根据设计断面形状和堤身结构特点，在爆炸处理软基施工时，抛填采用“堤身先宽后窄，石料外大内细”的方法，爆炸采取“堤头爆炸，两侧爆炸，外侧爆夯”的工序施工。使得堤头抛填爆后水下平台宽度一次到位，而爆后补抛时堤身缩窄以控制方量，尽量减少理坡工作量。大块石尽量抛在堤身外侧，以利防冲抗浪，同时为抛石护坦和护面施工储备块石。内侧抛细料有利于防渗，便

16、于土工布铺设。根据“控制加载爆炸挤淤置换法”施工原理和工程经验，本工程堤头爆填对堤身的影响距离会达到2040米以上，因此施组设计堤头未进行侧向爆填段长度一般最少留40米。即，堤头爆填推进长度大于40米后，才可进行侧向爆炸。侧向爆炸后即可进行外侧坡脚爆夯。侧向爆填和坡脚爆夯的一次处理长度一般为30-60米，台风期短一些。外侧坡脚爆夯后，可进行理坡、护面和抛石护坦抛填。堤 身各施工工序分段长度示意如下图。44 施工工艺流程主要的施工流程为：施工准备测量放线堤头抛填爆炸抛填循环堤身侧爆循环堤外侧坡脚爆夯循环爆后挖泥、抛石、理坡跟进检测验收主要施工工艺的内容为： （1）测量放线：根据业主单位提供的坐标

17、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。（2）堤身抛填：严格按施工组织设计确定的抛填宽度和高度进行堤身抛填。（3）堤头爆炸：当堤身抛填达到设计参数后，根据施工组织设计文件要求的数量和重量制作药包，在堤头正面及侧面布设群药包，实施堤头爆炸。（4）爆后循环：堤头爆填后补抛并继续向前推进，当抛填达到设计进尺后，再次在泥中埋药爆炸，这样，“抛填爆炸抛填”循环进行，直至达到设计堤长，如图2所示。 图2 （5） 两侧爆炸：堤身向前延伸一定长度后，要进行两侧爆炸处理（侧爆）。

18、在两侧爆炸前，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，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。本工程设计在堤身前进40米以后，开始侧爆处理，一次处理长度30米左右。现场作业将根据波浪与泥包隆起情况调整.（6）坡脚平台爆夯： 侧爆处理完成后，即可进行外侧坡脚平台爆夯，确保平台的厚度、密实度和稳定。（7） 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

19、抛大块石，平整坡面，挖除多余的石料。然后抛填抛石护坦和进行护面等后续工程施工。（8）施工检测：在每次爆炸前后，进行堤身断面测量和抛填量统计，采用自沉和爆沉累计算法及体积平衡法等进行分析，发现与设计有偏差时，及时调整抛填和爆破参数。根据设计要求，部分或全部爆炸施工完成后，进行钻孔探摸及探地雷达法检测验收。 第一次爆填前后横断面图AA侧爆药包45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审查批准，发布爆破施工通告，办理火工品购买手续。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

20、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。图4 布药示意图建立施工管理体系，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”。46装药机具的选择 根据不同工程的具体情况，爆炸施工时要有合适的布药工艺和机具，根据我们在洞头多个工程的经验，本工程应用特制的大型挖掘机直压式布药机布药，见图4，可保证施工不受风浪影响，也便于药包埋设深度调整。47淤泥包的应用的施工工艺根据在相似围垦围堤工程施工

21、的经验，围堤软基的爆炸处理与防波堤和护岸堤有较大不同，主要表现在两侧爆填的工艺上。既要确保堤芯断面完整形成，保证工程质量，又要合理施工，使两侧的淤泥包得到合理应用，便于闭气土方形成，保证工期和降低造价。48爆炸法处理软基工程施工方法及工艺说明 1、抛填尺寸: 围堤施工一般有抛石、爆炸处理软基、闭气土方、护面工程等项目。爆炸处理软基施工时堤身抛填高度和宽度按施工组织设计参数执行，堤头爆炸时堤顶抛填宽度比施工图设计尺寸要大，目的是经过爆炸处理后堤身最终能达到设计图断面。2、堤身断面差异: 爆炸处理完成后形成的堤心断面与竣工断面有一定差异（尤其是堤身坡脚和平台两侧轮廓线），这要经过机械理坡（可同时挑

22、选护面块石）才能完全达到施工图设计尺寸。一般报价时将理坡费用单独列项或包含在抛石护坦及表面大块石理砌单价里面。对于本围堤为泥石部分置换的“悬浮式”堤身结构，堤身落底深度的控制是极大难点，根据设计和施工原理，涂面高低、土层性质的差异、填料容重、石料大小都会对爆炸处理软基深度带来影响，因此，工程控制是很难的，有时因上述因素会使置换深度与设计差异较大。3、方量计量: 港工定额规定堤心石断面每100m3要抛石128m3，主要原因是考虑到施工完成的堤芯断面与设计断面有差异和波浪冲损；并且其中有13m3要水抛，是考虑到水下平台宽度不足要补抛。爆炸处理软基筑堤的堤心石断面方量的重量计量既不是按山体方（约2.

23、5t/m3），也不是松方（约1.65t/m3），经验值一般按1.9t/m32.0t/m3计量，如石料含泥量大或石质太碎，计量还要考虑冲损。4、施工方法与爆炸处理软基报价的关系:爆炸处理软基的工作量包括堤身全断面,即泥面以下和泥面以上两部分.合理的爆炸处理软基施工应当是在爆炸处理完成后达到：（1）满足堤身沉降和稳定要求；（2）堤心断面接近竣工断面,后续工程施工方便、成本低；和（3）堤身石方量不超方。如仅满足（1）堤身沉降和稳定要求，不考虑后续工程施工，爆炸处理软基报价可降低2040%。针对本工程特点，在爆炸处理软基施工时，爆炸采取“(1)堤头爆炸，(2)两侧布药爆炸，(3) 坡脚爆夯”三道工序,

24、相应的抛填采用“堤身先宽后窄，石料外大内细”的方法施工。抛填时平台宽度一次到位，爆后堤身缩窄控制方量，尽量减少理坡工作量。大块石尽量抛在堤身外侧，以利防冲抗浪，同时为抛石护坦和护面施工储备块石。五、 爆破器材的选择与使用51 、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）和非电导爆管。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

25、。起爆电雷管采用电起爆器。52 、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，起爆体由导爆索或非电导爆管制作而成。如用导爆索做起爆体，将导爆索的两端用防水胶布密封，将其一端按12cm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或泥土，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

26、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。53、爆破网路的连接装药后将每个药包的导爆索拉出水面，固定在浮漂上，松紧要适中，避免导爆索相互缠绕或靠近。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。起爆器起爆器堤 轴 线堤 轴 线起爆电缆线起爆电缆线电雷管港外电雷管港外港内港内药 包 图5、爆破网路示意图药 包 六、 抛填及爆炸参数设计计算 抛填及爆炸参数设计采用“控制加载爆炸挤淤置换法”的计算公式

27、，结合类似工程的施工经验，对抛填及装药参数进行计算。61、设计计算分段 根据设计断面及有关地质情况，将海堤分为8段，各段相关参数如下： 项 目桩号处理长度（m）涂面标高（m）堤身底面标高（m）堤身最大宽度（m）落底宽 度（m）0+2300+32797 -4.8 -4.8 -16.40 49.7533.410+3270+41790-4.8 -4.8 -18.0049.7531.920+4170+616199-4.7 -4.7 -19.20 50.25 34.250+6160+822206-4.6 -4.6-21.00 49.95 31.150+8221+017195-4.75-4.75-21.0

28、0 50.40 31.901+0171+227210-4.9 -4.9-24.00 52.45 33.871+2271+436209-5.4 -5.4-24.00 53.9533.751+4361+618182-5.6 -5.6-24.50 54.5533.7562 、抛填参数计算1抛填高度的计算根据土工计算原理和堤身设计高度，经过理论分析计算，确定堤身抛填高度。设计原则是：抛填施工方便、高潮位时堤顶不过水，爆后堤顶不超高的前提下，抛填高度尽量高，以最大限度地达到挤淤效果；为减少堤身及平台上多余石方的挖方量，堤身抛填高度应适当低些。综合多方面因素，堤头爆炸时取抛填高程为+3.0m。2抛填宽度的

29、设计计算“控制加载爆炸挤淤置换法” 计算堤身抛填宽度值的要点是：通过抛填宽度控制，使堤身宽度尤其是堤身两侧平台宽度和厚度得到保证，同时要尽量减少理坡工作量。内外侧堤顶抛填宽度PBi可以由设计的坡脚宽度Bi、抛填高度h和抛填堆石体安息角等三个参数确定。本工程抛填堆石体的自然安息角取为1：1.11.4，则内、外侧抛填宽度分别为：PBi=Bi-htg-B0 (i=内、外，h泥上首次抛填高度，B0=23m)3海堤抛填参数设计成果表 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）爆后堤顶抛填宽度（m）爆后堤顶高程（m）内侧外侧内侧外侧0+2300+32712141618573.07.0

30、014.003.00+3270+41712141618573.57.0014.003.00+4170+61612141618573.57.0014.003.00+6160+82213151719463.57.0014.003.00+8221+01713151719463.57.0014.003.01+0171+22713151719463.57.0014.003.01+2271+43613151719463.57.0014.003.01+4361+61813151719463.57.0014.003.06.3、 爆炸参数的计算 “控制加载爆炸挤淤置换法”计算爆炸参数的方法和步骤如下：1根据堤身抛填高度和堤身抛填宽度，确定堤身自重挤淤深度，自重挤淤深度D0通过如下公式确定：其中：Cu淤泥抗剪强度，B抛填堤顶宽度，D0堤身自重挤淤下沉量，h堤身原泥面以上高度（h=H-D），D设计挤淤置换深度，本工程为16.001