潮間帶軟土爆破擠淤技術應用研究

溫從林

摘要 文章以寧德霞浦東沖至火車站工程為例，經過全面了解分析項目地質情況和力學計算設計爆破參數，同時根據設計參數進行爆破，應用體積平衡法判斷潮間帶軟土爆破擠淤拋填塊石落底情況，最后應用地質雷達物探法進一步驗證塊石落底情況，確保路堤施工質量。試驗證明該方法切實可行，能為將來相同條件的潮間帶軟土爆破擠淤處理提供參考意見。

關鍵詞 潮間帶軟土；地質雷達；爆破擠淤；體積平衡

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0084-03

0 引言

爆破擠淤就是在軟基的外側埋置炸藥，利用爆炸瞬間產生的巨大壓力在淤泥中形成空腔，將淤泥擠出，同時拋石在受到震動后滑入空腔形成石舌，完成淤泥置換[1]。通過多次堤頭爆破推進，拋石在多次的爆破中不斷下沉，完成連續擠淤過程，最后達到設計要求的基礎底標高，實現軟基處理的目的[2]。但由于受地質情況、環境條件及施工技術等情況影響，造成塊石未能全部落到設計標高，影響路堤質量，易在爆破擠淤過程中發生一系列問題造成人力和物力損失，所以在建設過程中要特別慎重，需從設計、施工及監測等全過程中嚴格把控[3]。

1 項目概況及施工注意事項

該項目從霞浦縣北壁鄉東沖碼頭至霞浦縣下滸鎮，起于外滸滾裝碼頭場區，終于下滸連接線，按二級公路標準設計，設計速度60 km/h，路線全長約23.99 km，其中，K17+335～K18+300段共965 m屬潮間帶軟土地基，軟土總量約為700 000 m3。經勘察設計發現，標尾K18+300～K21+164段缺方，爆破擠淤只能從K17+335處往標尾方向單向推進。根據潮間帶軟土實際情況及環境地質變化，在軟基處理時需及時調整施工工藝，以達到最佳的爆破效果[4]。施工中嚴格控制拋石質量、深度及寬度，遵循先寬后窄的原則，同時為防止潮水沖擊，大塊石盡量埋置堤身外側[5]。

爆破擠淤主要施工步驟有施工準備、測量放線、爆前堤身拋填、藥包布設、端部及兩側爆填、循環進尺拋填、循環進尺及兩側爆破、對布藥不佳的部位進行局部側向補炮、檢測驗收等。施工中要注意一些事項：一是必須征得當地公安部門同意，辦理必要的手續，熟悉施工現場情況，掌握人、材、機的具體情況，確定爆破警戒距離，設定崗哨，保證施工安全。二是要根據設計圖紙，結合規范進行復測，復核標準橫斷面圖，依據工程項目的實際情況和現場進行放樣鉆孔布設炸藥，具體如圖1所示。三是應進一步核實拋石擠淤路段地質情況，查清各拋填段軟土層、持力層分布位置，確定拋石擠淤應達到的置換深度。然后放樣拋填標志，拋填應從淤泥較淺處向較深處推進[6]。四是拋填需在路堤底部處理范圍內拋石形成一定高度的路堤，拋填盡量一次到位。五是一般在其前端用裝藥器將藥包放入淤泥下一定深度，在潮水最高時起爆[7]。

在爆破擠淤施工過程中，路基拋石的落底深度和寬度是質量控制的關鍵，同時每個項目的地質情況、炸藥的情況及設計的斷面等都會影響著質量控制，故需先做試驗段，通過試驗段數據分析指導該項目的施工。塊石的質量和強度要滿足規范要求，塊石所含雜質要在規范允許范圍內，在購買材料之前一定要進行實地調查并進行檢驗，材料進場前還需試驗并經監理工程師同意批準，在材料進入施工現場施工單位應設專人進行管理，保證施工質量。施工過程中要加強監測并及時進行數據分析處理，當數據有偏差時應分析原因并及時調整施工。在施工之前按照規范布設測量點，在堤頭與堤側爆破前后及時進行高程和橫斷面量測，側爆后及時按施工方案要求的里程進行堤側外的一定范圍的探測，用以了解堤身情況[8]。在施工過程中要保證拋石層底面到持力層頂面之間的泥石混合層平均厚度滿足規范要求，路堤的每月累計沉降量最大不能超過6 mm，否則為不合格。

質量檢驗應根據施工采購塊石的數量，及時統計相應施工段拋填塊石體積，用體積平衡法計算爆破段拋填體積與設計體積比值，進而判斷拋石情況。同時結合實際施工情況合理設置監測點，埋入沉降板和測斜管，按照規范適時進行路基沉降及位移觀測，計算分析沉降變化及沉降速率是否滿足要求。最后根據電磁波在各介質中的傳播速度不一樣及軟土、風化巖、海水和拋石等介電常數不同的原理應用探地雷達檢驗拋石是否穿透淤泥層進入持力層，探測拋填塊石的深度和拋石淤泥混合層厚度等情況，是否滿足設計要求[9]。

2 爆破參數設計

潮間帶軟土爆破擠淤在實際應用過程中，爆破參數的設計應根據力學計算、地質情況、炸藥參數及堤身設計等進行分析[10]。既要確保堤上拋填車輛和布藥機具的運行方便和安全，又要求爆后堤頂不能超高，最大程度實現擠淤效果，并盡量減少埋坡工作量[4]。根據拋填高度和寬度計算堤身自重加載擠淤深度，確定堤身要達到設計深度及擠除的淤泥厚度值，再根據經驗和爆炸作用機理確定爆破參數[11]。

結合現場勘探分析計算，研究決定選取K17+394～K17

+404、K17+645～K17+675、K17+804～K17+834和K17+

906～K17+941等四段作為典型爆破施工試驗段，并根據試驗的情況，指導項目施工，試驗段軟土拋填爆破參數計算如下，詳細爆破參數如表1所示。

一次爆炸藥量[8]Q（kg）應滿足如下關系：

Q=qoLHHmwLL （1）

Hmw=Hm+（γw/γm）Hw （2）

式中，qo——單次爆炸炸藥數量，因該參數受填石厚度、擠淤厚度、藥包埋深、淤泥物理力學特性等多指標影響，根據類似項目經驗，qo的取值變化范圍：qo=0.1～0.4 kg/m3，不同地區的淤泥指標不同，炸藥單耗量差異較大，該試驗段取0.25 kg/m3；LH——單循環進尺（m），該項目LH取5～7 m；Hmw——計入覆蓋水深的折算淤泥厚度（m）；Hm——置換淤泥層厚度，包含淤泥包隆起高度（m），該試驗段為13～14 m；Hw——覆蓋水深，即泥面以上的水深（m），該試驗段為2～3 m；γw——水重度（kN/m3），該項目為9.8 kN/m3；γm——淤泥重度（kN/m3），該工程為17.6 kN/m3；LL——一次布藥線長度（m），該項目LL取2～3 m。

3 檢測結果

在具備拋填計量條件下，在項目中分段應用，根據實際拋填方量和設計斷面方量推算堤身斷面形狀。通過統計分析實際拋填塊石數量及設計方量，它們的比值（體積平衡系數等于實際拋填數量扣除埋坡數量后與設計數量的比值）都大于0.9，根據經驗體積平衡系數大于等于0.9時，說明斷面拋填落底可靠情況良好，具體情況如表2所示。

探地雷達測試是一種非破壞性的測試技術，它具有抗干擾能力強、工作條件寬松、工作方法快速簡捷、較高的探測精度和分辨率等優點，探地雷達是用高頻電磁波以寬頻短脈沖形式，通過天線中的發射裝置，經由海水面送入海水下面的拋石層。遇到不同界面時（即海水與拋石層的交界處、拋石層與巖土層交界處），部分電磁波發生強反射現象返回，為天線中的另一接受裝置所接收。雷達掃描記錄以連續掃描圖形和波形記錄顯示，遇異?？芍庇^反映出異常體的深度、形態和范圍。雷達圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄，波形的正負峰分別以黑白表示，或以灰階或彩色表示，這樣同相軸或等灰度等色線即可形象地象征各反射界面。當發射天線沿著探測物表面移動時就能得到其內部介質剖面圖像。為進一步檢驗試驗段的爆炸擠淤處理效果，對試驗段縱斷面中軸線進行物探檢驗，探測填石落底深度，其中K17+394～K17+404、K17+804～K17+834和K17+906～K17

+941等3段電磁波在拋石體的反射特征清晰，反射較好，同相軸基本呈水平狀態，且連續性較好，結合體積測算及現場地質情況，判斷該段地層主要為風化的原狀花崗巖地層，說明拋石落底情況良好，符合規范要求。同時經探測K17+645～K17+675段雷達波（如圖2所示）反射較好，同相軸基本呈水平狀態，且連續性較好，結合現場地質情況，判斷該段地層主要為風化的原狀花崗巖地層，深度0～25m段，電磁波在拋石體的反射特征清晰，電磁波線呈鋸齒狀，波幅較大，頻率較低，說明該路堤經爆炸擠淤處理后，局部存在泥石混合層和純淤泥層，泥石混合層和純淤泥層在上覆填土的作用下，隨著固結時間的增長，固結程度繼續增大，厚度逐漸減小，滿足設計要求。

4 結論

通過寧德霞浦東沖至火車站工程試驗表明經過力學分析計算設計爆破參數，并根據爆破參數進行拋石擠淤，應用體積平衡法能較好地確定拋石落地，滿足質量要求。

探地雷達應用脈沖電磁波來探測隱蔽介質的分布和目標物，當發射天線向地下發射高頻寬帶短脈沖電磁波時，遇到具有不同介電特性的介質就會有部分電磁波能量被返回，接收天線接收反射回波并記錄反射時間，根據電磁波在介質中的波速和旅行時間可以計算界面深度。依據電磁波場理論，人工發射高頻寬頻帶電脈沖波利用物質介電性、導磁性，根據接收到波的運動學和動力學特征，從而推斷隱蔽介質的空間展布特征。電磁波在介質中傳播時，其路徑和波形將隨所通過的介質的電性質及幾何形態而變化，根據接收到波的旅行時間、幅度、頻率與波形變化資料，可以推斷介質的內部結構以及目標的深度、形狀等，應用在潮間帶軟土爆破擠淤處理中能很好地判斷出拋石落地是否符合要求，為同類潮間帶軟基爆破擠淤處理提供了參考意見。

參考文獻

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