爆炸排淤法處治軟土地基的施工實踐與體會

摘要:本文著重介紹了爆破排淤用于高速公路軟基處理的地質狀況，施工方案選擇、施工程序安排、處治效果分析、效益及應用前景等。

關鍵詞:爆破排淤 軟基處理 施工體會

高等級公路對線形的技術標準有嚴格的要求，為了滿足這一要求，路線不可避免地要穿越某些地質不良地帶，在沿海地區廣泛分布的軟土最具代表性，它給高等級公路建設增加了很大的困難，所以積極探索適合于本地區的軟土處治技術，不斷擴展處理途徑，努力提高處治效果，仍然具有十分重要的意義。

一、試驗段地質概述

取某工地K3、K4兩段路堤范圍內淤泥的最大深度分別為17.1和17.5米，下伏碎卵石持力層的頂板最大橫坡分別為30%及36%，地層具有海灣灘涂的代表性，從靜力觸探斌驗結果來看，兩段的地質情況基本相似。均可分為4個亞層，依次為:地表的碎卵石層，分布于西側海岸坡角:在路堤范圍內分布厚度0～1米，比貫入阻力平均值為2.36Mpa;上部淤泥層厚度0.8～13.4米，層內局部有極薄的砂透鏡體，表層因潮水漲退的影響，呈流動狀態，比貫入阻力0.02～0.40Mpa;下部淤泥層厚度9.4～8.2米，層內下部普通發育有極薄的砂透鏡體，比貫入阻力為0.4一0.8Mpa;下伏碎卵石層，比貫入阻力大于2.96Mpa，該層為持力層.另據詳勘鉆探資料，淤泥層含水量為57.6～89.O%，天然密度為14.6～16.3KN/M3，天然孔隙比為1.55～2.40，液限含水量為48.8～74.0%，塑性指數為20.2～43.3，充分說明淤泥層的工程性質很差。

二、爆炸排淤施工方案的選擇

K3與K4段雖然場址的地質層狀基本相似，但軟土的厚度，持力層板的走向以及周圍的地形、地物等情況不盡一樣，所以分別采用不同的爆炸排淤方案。

1、K3段堤端爆炸排淤方案

K3段長度200米，與建筑物距離較遠，用藥量不受限制。路線離岸坡比K4段要遠一些。雖然淤泥的厚度也是內側薄外側厚，但內側淤泥的厚度變化在1.44～9.51米之間，明顯比K4段厚，路中線處淤泥厚度變化在2.1～14.45.米之間，外側淤泥層厚4.05～17.41米。該段經研究決定采用全斷面縱向推進的堤端爆炸排淤方案，即在距基范圍內拋石形成頂寬29米的填石路堤，堤面高程內側為5米，外側為6米(地面高程在0.6～1.3米之間)。當堤下軟土的厚度大于3米時，停止拋填，在堤端坡腳外l～2米處成孔并埋設藥包，布藥的寬度13～16米，由7～8個炮孔組成。孔距2.5～3米，用藥量根據軟土的厚度確定，單孔藥量40—60公斤。爆炸后也像堤側爆炸一樣進行補拋，并向前推進5米左右。本段實施時，從南北兩端向中間推進，在推進的過程中堤端的淤泥包不斷隆起，當北端推進到K3+700南端推進到K3+760時，兩端的淤泥包已匯聚在一起，為了便于淤泥的排除，停止全面推進，改為沿內側先爆炸拋填一條內堤，內堤面寬l0米，堤面高程6米，每次在內堤端布置5～6個藥包，推進長度5米左右。內堤對接后，改用堤側爆炸的方法，從內向外排除淤泥。

2、K4段堤側爆炸排淤方案

K4段長度290米。路堤內側緊靠岸坡，淤泥層很薄，只有0～1.2M，大部分持力層已外露地表，在中線位置淤泥層厚7.8～15.5M，中線外側27M處淤泥層厚度l5.11～l7.54米，持力層頂板橫坡從內向外傾斜，橫坡度8%～36%，路線與打石坑村莊民房相距很近，最近的距離只有30米左右。爆炸用藥量必須嚴加限制，避免震塌民房。為了充分利用有利的地形條件，減少用藥置，決定采用堤側爆炸排淤方法。具體施工程序是，先在路線內側路堤范圍內拋石填筑一條內堤，內堤頂寬10米，堤面高程7.0米，軸線距躊中線10.5米，內堤所在位置淤泥層不厚，填筑并不困難，淤泥較深處，偶有滑坍現象，一旦發生則補拋填平。內堤填好后，在內堤坡腳外約1米建成孔埋藥，孔位間距2米，單排線狀排列，與內堤平行，孔深約為軟土厚度的三分之二。通常每10炮為一組引爆一次，全長290米一般須布置l3～15組。歷時25—30天，稱為一個循環.每次爆后即用石塊將下坍的內堤填平，使其重新達到7.0M的堤面高程，并同時把內堤寬度向外側加寬5米左右，這樣經過5個循環，堤面寬度可達到30米左右，采用這種爆炸排淤方法。拋石體從內往外排擠淤泥，所以在路基外側地面隆起4～5米，其寬度可延續至路堤坡腳外40～50米，自然形成反壓護道，這對路堤的穩定無疑是十分有益的。

三、爆炸排淤填石的施工程序

爆破排淤填石的施工工序如下所示:

拋填→爆前測量→成孔→埋藥→起爆→爆后測量→補拋石塊

拋填，在需要排淤填石的位置，按設計要求放樣。先拋填一定數量的石塊，對石塊的粒徑沒有嚴格要求，便于裝卸和運輸即可，宜采用載重汽車運輸，拋填的速度直接關系到工程進度，由于拋填量很大，石料開采和運輸應認真組織安排，宜晝夜連續施工.在拋填過程中有時會有坍塌現象發生。此時應補拋使其達到設計要求。

爆前、爆后測量，主要作為判斷和分析爆炸排淤效果的依據，每l0～20米布置一個測點，測定高程及縱橫斷面.技術人員根據所提供的測量數據，分析爆炸效果，及時調整施工方案。

成孔與埋藥，本工程采用專用的陸上成孔設備，成孔方法為振動沉樁，成孔鋼管為內徑毫米的無縫鋼管，頂部一節有法蘭盤，可與振動錘連結，并開有條形的裝藥口，成孔管由數節組成，每節長度2～4米，采用絲扣聯結，可任意聯結成所需的長度.、管端部可套上預制的水泥混凝土樁尖。成孔時，用l6噸的汽車起重機把已連結好的成孔器吊起，定位后套上樁尖，開動振動錘，逐漸放松起重機的吊索，成孔鋼管徐徐下沉，如圖1所示。當沉到設計深度時，通過滑輪及自動脫鉤裝置，把預先制備好的藥包從裝藥口放至孔底，然后用水泵向管內注水加壓，最后緩緩提升鋼管，藥包即埋入土中。

圖1成孔方法示意

藥包制作與起爆，藥包為園柱狀，直徑12～15厘米，長度40～50厘米，用散裝炸藥裝袋制成。裝藥袋里外兩層，里面一層為專用的防水塑料袋，外面一層為聚丙烯編織袋。每藥包有一股導炸索，引至導爆藥包，導爆藥包內有兩個電雷管，通過導線與點火器連結。

補拋，在爆炸后原來的拋石體下沉或滑坍，地面高度驟然下降，這時必須用石塊填平，并向外擴展，為下輪爆炸作好準備。

爆破作業工班由14人組成。班長一人由技師擔任，負責現場指揮和組織協調工作，并隨時檢查分析排淤效果，調整施工方案。電工1人，負責發電和機械檢修。16噸汽車起重機駕駛員1人，負責成孔設備的起吊就位及機械設備裝卸。工具車駕駛員l人，負責人員設備、材料運送。抽水工1人，負責現場供水。工地安全員l人，負責現場安全保衛及警戒工作。爆破工2人，負責藥包制作及爆破線路的連接和起爆。測量工2人，負責爆炸前后測量和圖表制作。其他鋪助工4人，負責協助成孔、裝藥等各種工作。每次爆破成孔6～10個，約需2.5～4小時。

四、處治效果的初步分析

1、清淤置換的深度

采用爆炸排淤填石的方法是否能夠達到設計要求的清淤置換深度，是最令人擔心的問題，為此在爆炸排淤之前，采用靜力觸探的方法每隔50米測定一個橫斷面，每個橫斷面布置4個靜力觸探孔，分別位于路中心，距中心左、右各22米以及左側(外側)32米等處，繪制地質縱、橫斷面圖，在爆炸擠淤結束后，布設了5個地質鉆孔，查明拋石置換的深度和殘留淤泥層的厚度，并采用物探的方法，分別測定路中線以及中線外12米、24米等處拋石體的厚度及殘留淤泥層的厚度等。

采用鉆孔的方法探明拋石體的置換深度以及殘留淤泥層厚度，是最直觀、最可靠的檢測手段，但費用高，每米鉆孔需600～800 元 。在爆炸排淤作業施工結束后所選定的5個具有代表性的點的鉆探結果，如表l所示，K3段設計要求當軟土厚度小于9米時，殘留淤泥厚度不大于2米，現實際殘留厚度0.68～1.50米，已達到設計要求。

K4段設計清淤8～10米，現實際清淤厚度6.41～l5.35米基本達到設計要求。采用物探方法檢測的結果與地質鉆孔的結果基本相符，可以認為清淤置換的深度已達到設計要求。從總體情況來看，路中線的置換率比較高，拋石體基本上已落至持力層上，殘留淤泥層厚很簿，從中線向外側，殘留淤泥層的厚度逐漸變厚。

2、沉降及穩定性

工后殘余沉降量及路堤的穩定性是衡量軟基處理效果的重要指標，在爆炸排淤外業施工結束后，在K3與K4段共布置28個沉降觀測點，8個水平位移觀測點，并在K3+750中線外18米，K4+350中線外22米，及K4+425、K4+725外20米等處埋設4根測斜管，用測斜儀進行深層位移觀測，根據目前所收集到的觀測數據分析，K4段從4月14日至8月20日，月平均沉降量在路中線位置為0.4～1.8厘米，在外測路肩處為l.28～1.79厘米，在外側距中線l8米處為1.49～3.28厘米，內側路肩處淤泥層很簿，沉降量小于0.4厘米，K3段從5月5日至8月20日的觀測資料表明，在路中線處月平均沉降量0.89～2.86厘米，，外側路肩處2.64～3.17厘米，內側(右側)路肩處1.09～4.47厘米，外側距路中線l6米處2.44～5.31厘米.水平位移觀測的結果K3與K4段累計位移量均在0.4厘米以內，說明路堤的穩定性良好，與穩定性驗算的結論一致，對深層土體的運動情況，由于測斜儀的觀測時間較短，待后分析判斷。

五、效益及應用前景

1、施工方法簡便，所需的機具不多，技術也比較容易掌握，每次爆炸成孔l0個時，從成孔、埋藥至爆炸最多只需一天時間，經處理后的地基即可繼續加載，不像其他處治方法一樣需要處處顧及地基的強度和穩定性，稍不注意就可能導致地基破壞，土體滑坍等施工事故，從而在很大程度上簡化了施工控制工作。

2、處治的效果比較可靠。眾所周知，拋石擠淤是軟基處治中最原始、最簡單、然而卻十分有效的處治方法之一，廣泛用于淺層軟土(厚度在3米以內)的處治。爆炸排淤在保持其處治效果的同時，使處治的深度達到15～20米，彌補了普通拋石擠淤的不足之處，經處治后的地基穩定性好，沒有滑坍、斷裂現象，工后沉降量少。

3、進度快，工期短。采用沙墊層，塑排板，袋裝沙井等排水固結的方法處治軟基，必須分級加載預壓，施工工期長，以某工地為例，一級填土高度2米，填土時間2個月，填完后經60～90天預壓后，再填一級，然后再預壓60天，如此逐級加載，達到路基設計高程后。還要預壓60～90天，直到月累計沉降小于8毫米時，才可鋪設路面，僅填土預壓就需要12至18個月，加上軟基處理，反開槽修建橋涵構造物，鋪設路面等工期長達2.5年～3年，尚若采用爆炸排淤的方法，可縮短工期6～12個月。

4、適用性好。不論陸上水下，不論軟土的物理化學性質如何不同均可適用，與其相比，深層攪拌樁，碎石樁，袋裝沙井，塑排板等的適用性要小得多，一般要根據軟土的物理化學性質地質構造等選擇采用。

據統計，當軟土深度在10米以內時，爆炸排淤填石法處理軟基的費用低于水泥粉噴樁而高于塑料排水板，如果綜合考慮由于工期縮短，工后沉降小等各方面因素所帶來的隱形經濟效益。則采用這種方法處治軟基在經濟上還是可行的，特別是石料來源豐富的地區。應用前景十分廣闊。