谈前海海堤施工中的爆破挤淤及超高堆填工法

陈世聪

(深圳市土地投资开发中心，广东深圳 518028)

爆破挤淤及超高堆填施工工法，是普通爆破挤淤施工技术的新的发展，通过采用堤头清淤与超高堆填，提高了爆破挤淤施工技术对复杂地质条件的适用性，进一步加强了海堤整体推进及落底的效果，满足高标准海堤建设的质量要求。该工法技术新颖先进，在缩短工程工期、降低造价、确保质量、安全以及环境保护控制等方面取得了良好的效果，具有较好的应用前景与推广价值。

1 工程概况

1.1 地质水文情况

填筑区域位于深圳市南山区前海湾，原始地貌为滨海滩涂，现状地形包括海域和陆域，海域主要海产养殖区，淤泥厚度较大，达8.0 m～16.0 m，未填筑前水深0 m～2 m，个别地段无水且淤泥表面结壳。

1.2 海堤设计情况

设计海堤总长2 370 m，海堤顶宽为20 m，设计标准为重现期100年，海堤的级别为1级。设计要求以淤泥底的粉质粘性土为持力层，设计交工面标高为4.0 m，项目工期为7个月。

2 工程方案的选定

项目工期较紧，且海堤工程范围表面固结结壳，抛石挤淤等常规施工方案实施难度较大，实施效果不佳。在试验段采用爆破挤淤及超高堆填施工工法即取得了较好的效果。与抛石挤淤和压载挤淤比较，该工法能大大提高挤淤的厚度与挤淤的效果;与普通的爆破挤淤比较，该工法由于改进普通爆破的大药量为小药量的群炮，安全性及可操作性高，对于周围的影响可减少到较低限度，对海水不会造成污染，环境效益良好，同时改善了一次性用药量过大，落底及推进效果不理想的缺陷;与插板固结或其他软基处理技术比较(插板需6个～12个月堆载预压期)，该工法落底效果较好，工期短;与施打搅拌桩或其他工程桩比较，该工法工程造价与海堤稳定性具有明显的优势。

另外，项目利用留仙洞的开山石材超高填筑海堤，可使落底及推进效果更好，超高填筑的石材卸载后用于前海的市政建设，使开山造地与填海及堤防建设相结合，一举多得。

3 工艺原理

工艺原理是:在抛石体外缘一定距离和一定深度的淤泥地基中埋放炸药包群，实施控制外爆，使淤泥按一定方式扰动并丧失强度，同时起爆瞬间在淤泥中形成空腔，即被抛石体外缘所填充，经多次向前推进及侧向外爆，使堤心石逐步沉落在持力层上;本工法在此基础上进行延伸和创新，对影响爆破挤淤效果的海堤淤泥地基中存在的表面结壳或砂砾沉积层，或爆破挤淤过程中引起堤头产生隆起的淤泥包进行清淤，采用长臂反铲挖土机在堤身上进行堤头清淤给予排除;同时采取堤头超高堆填，提高堤头石材的势能，在进一步发挥石材自重的同时配合爆破挤淤，大大提高了爆破定向滑移的效果，确保了海堤的整体推进和充分落底，满足高标准海堤的设计要求。

4 施工工艺及操作要点

4.1 施工工艺流程

施工工艺流程图见图1。

图1 工艺流程图

4.2 施工主要操作要点

4.2.1 堤头清淤

利用稳定性良好的堤身作为施工通道和工作面，采用履带式长臂挖掘机行至堤头位置，在堤头上用长臂挖掘机，对影响爆破挤淤效果的海堤淤泥地基中存在的表面结壳或砂砾沉积层，或爆破挤淤过程中引起堤头产生隆起的淤泥包进行清淤，自卸汽车配合外运到指定地方。

4.2.2 药包制作及埋设

1)药包制作。

药包配重制作在爆炸处理作业施工前，将药包配重(水泥砣)预先制作完成。主要材料为水泥、砂、石料等。爆炸处理作业前计算药包数量、总药量，并通知炸药库在指定时间运到工地。

2)炸药品种。

爆炸处理软基施工通常采用散装乳化炸药，主要是考虑炸药的防水，而且乳化炸药在药包加工过程中不易散落，乳化炸药的性能要满足出厂时的性能参数，防止乳化炸药时间过长，性能减低;导爆索:选用防水塑料导爆索，导爆索每米含TNT量为1.5 g。

3)药包防护。

采用塑料编织袋防护，编织袋要求有一定的抗拉强度，外形尺寸与装药器的大小相匹配;药包结构:爆炸处理软基爆破采用集中药包，单个药包的重量根据设计选取。将称量好的炸药装到塑料编织袋内，用细麻绳捆扎袋口;将导爆索的一端做成起爆头，插入炸药内部;导爆索的另一端用塑料防水胶布包扎。

4)药包重量计量。

单个药包的重量按淤泥层厚度计算选取，药包重量的计量用台秤称重。单药包的重量误差为5%。

线药量q(kg/m):

其中，LH为单循环进尺量，一般为4 m～7 m;HM为淤泥深度，m。

一次爆炸药量Q:

其中，B为堤头处宽度，m。如果爆炸场地附近有重要建筑物时，一次爆炸总药量应根据爆炸震动公式进行验算。

药包埋深HB(m):

药包间距b(m):一般取为1.0 m～2.5 m。

群药包宽度LB(m):

5)爆破网路的设置。

堤头爆破共布置8个～11个药包，爆破挤淤的爆破网路由起爆器、电雷管、起炮线、主导爆索、支导爆索和药包组成。单个药包内不放置电雷管，导爆索起爆药包靠起爆头激发能量。起爆电雷管的集中穴应朝向导爆索传爆方向，导爆索端部伸出电雷管的长度应大于15 cm。

6)药包群埋设。

选用陆上成孔和装药的装药工艺，该工艺是在陆上用挖掘机和装药器成孔，陆(水)上装药。该装药机具组成主要由一台履带式挖掘机和装药圆管组成。320型挖掘机;管内径为280 mm，管长12.5 m(可加长)，装药量为24 kg/m。改装CAT320B挖掘机布药如图2所示。

图2 改装CAT320B挖掘机布药图示

装药操作时履带式长臂挖掘机行至指定位置，在堤头上用长臂挖掘机，配备连接加长杆(根据淤泥深度配置)的装药器，将药包(连上支导爆线)置于装药器内，通过挖掘机的行走和旋转将装药器定位，在设计的药包埋置位置上用长臂挖掘机把连接加长杆的装药器压入淤泥内进入设计埋置深度，挖掘机臂上提，药包在配重和淤泥、水压作用下落至设计深度位置，只由支导爆线在地面与主导爆线连接。提起装药器进行下一循环作业。本工艺埋设一个单药包约5 min。

4.2.3 超高填筑

为了使堤身的石材能利用其自重的作用充分下沉，装好炸药包群后，在推进方向的堤头位置应超高填筑一定的石方，宽度与推进的堤身相同，高度约4 m～5 m，沿推进方向长度约10 m，具体由淤泥的厚度与单循环进尺以及爆破系统的选择计算，再通过试验调整确定。当爆破时随着淤泥强度的瞬间减弱与爆坑的形成以及爆破的震动作用，该超高填筑部分在自身重力作用下，迅速向前定向滑移，加强了定向滑移爆破挤淤的效果。

5 应用工法效果情况

由于采用定向滑移爆破(见图3)，海堤截面可控度高，前海填海区海堤填筑及软基处理工程质量达优，能满足设计的断面要求;通过雷达扫描及抽芯检验，海堤落底效果较好，芯样的泥石混合层厚度为0 cm～30 cm，海堤沉底效果十分理想(见图4)，远低于设计要求的堤底泥石混合层小于1.0 m的标准。

图3 海堤爆破图

图4 海堤效果图

6 几点体会

1)采取堤头超高堆填措施，提高了堤头石材的势能，在进一步发挥石材自重的同时配合爆破挤淤，大大提高了爆破定向滑移的效果，海堤的整体推进和落底的效果大为提高。

2)该工法利用群炮同步爆破使石堤整体推进，可改进普通爆破挤淤方法中单次堤头炮用药量过大、抛石推进效果不理想的不足，在经济性、适用性和可操作性上具有较大的优势。

3)采用长臂反铲挖土机及时进行堤头清淤，对淤泥表面的结壳层或表面砂砾沉积层以及实施爆破挤淤时引起的堤头产生隆起的淤泥包进行清除，提高爆破挤淤的效果，增强了爆破挤淤对复杂地质条件的适用性。

4)采用石材进行泥、石的置换，形成的稳定性良好的堆石体既是堤身材料也提供了施工工作面，可节省铺设施工辅道或采用其他施工机械或施工措施的费用。

5)由于没有现成的规范可循，所以在施工过程的工艺、质量控制、安全保证措施、环境影响监控及评估等均必须制定严谨的方案并严格地执行。在周围环境复杂的特殊地段的实施应适当考虑爆破震动对于周围环境的影响。

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