张 敏，林玉葵
（中交一航局第三工程有限公司，辽宁 大连 116083）
摘 要：爆破挤淤是软土地基处理中采用强制换置法中的一种，与传统的挖泥和软基处理方法相比，该技术工艺比较简单，不需要大型水上施工船舶机械设备，具有施工进度快、费用低、对环境污染小等特点，在护岸、防波堤、码头等水工工程被广泛应用。但由于受淤泥和土层的性质与分布、施工技术与工艺、开山石料质量和作业环境条件的影响，造成石料未落到持力层上（下部包有淤泥），爆破挤淤的质量未达到要求，在爆破挤淤施工过程中或在后期（上部结构完成后使用阶段）基础发生沉降、滑移，造成项目停工、设备损失、人员伤亡的事故屡有发生。所以建设、设计和监理单位对爆破挤淤工艺的采用、施工队伍的选择特别慎重，质量要求特别严格。北良西护岸成功采用了回填碎石在厚淤泥层、深水区进行爆破挤淤（基础处理），取得了较好经济效益，为以后类似工程提供借鉴。
关键词：碎石；厚淤泥层；深水；爆破挤淤
1 工程概况
北良西护岸位于辽东半岛大连湾东岸大孤山半岛的西咀处（北纬38°58′5″，东经121°48′5″），码头处于大连口岸对外开放水域，与大连市区隔海相望。
图1 西护岸平面图
西护岸设计轴线方位为N135°～315°，西北端与北良现有防波堤连接，东南端至散稻泊位，西护岸总长1390.056 m，其中直线段长1239 m，与现有防波堤连接弧段长151.056 m。K0+800+1189直线段1109 m，基础采用爆破挤淤处理方式（参见平面图）。西护岸结构设计断面[1]，顶宽12.0 m，堤顶高程5.5 m，挡浪墙顶高程8.7 m。堤心采用5～300 kg开山块石，含土量小于5%，详见西护岸典型断面图。地层分布依次
为淤泥（Q4m）、淤泥质粉质粘土（Q4m）、粉质粘土（Q4del），设计要求爆破挤淤使开山块石落至粉质粘土上。爆破挤淤实际长度1088 m，方量（堤心石爆填）为181万方。
图2 西护岸典型断面图
2 爆破挤淤原理[2]与难点分析
爆破挤淤的工作原理是通过在石体的前方一定距离和深度的淤泥中埋放药包，当药包在石体前部爆炸时，爆炸瞬间的高压气体将药包附近的淤泥挤开，在淤泥内部形成空腔，同时石体在自身的重力作用下产生石体坍塌填充了空腔，石体下沉到持力层，在短时间内完成了软土和石体的置换从而满足堤基的承载力要求。
由于爆后大量的回填石料滑落覆盖在基础上（属隐蔽工程），质量检测目前最准确的方法是采用钻孔法[3]，钻孔需穿过回填块石效率低、费用高、难度大。若质量不合格后续处理更是特别困难，导致工程无法进行。在确定的地质和环境条件下，爆破挤淤质量关键因素是爆破空腔和石料的滑落速度[4]，对相同药量的情况下，大快石较小的块石重量大滑落快挤淤的效果好，反之效果差，石块的大小尤为关键。为了确保爆破挤淤的效果，对回填开山石料的质量要求以中、大块石料为主。
北良西护岸工程堤心石采用厂区北部开山石料（业主供料），由于岩质（主要石英砂岩、板岩）较易破碎，爆后石料为1 kg左右的碎石，未达到设计（堤心采用5～300 kg开山石）要求；淤泥层最大厚度14 m，水深达17 m。爆破挤淤采用碎石在以往的工程中特别少见，况且在厚淤泥层和深水区，难度特别大，是本项目的关键工序。
图3 堤心回填石料
3 施工方法
根据项目的特点结合经验，采用在回填堤头的前端淤泥内埋设一排药包，引爆药包，爆炸所产生气体将淤泥向四周挤出并向上抛掷形成长条性爆槽，邻近爆槽的堤头堆石体在重力、振动作用下滑向爆槽，形成瞬时定向滑移与泥石置换。塌落石方滑向爆槽后形成“石舌”。在爆后堤头回填碎石形成新的堤头，新的回填体将“石舌”上部淤泥挤走并压结在“石舌”上，在新的回填堤头前方继续埋药爆炸，经多次“回填、爆炸”重复进行完成护岸堤心石爆填施工。
图4 护岸爆破挤淤示意图
3.1 施工顺序
爆破挤淤总的施工顺序首先进行K0+127～K0+147段，再进行K0+147～K0+197试验段，再由K0+127、K0+197分别向两端进行。
图5 爆淤施工顺序图
（1）K0+127～K0+147段
本段为施工通道，根据现场的陆域回填岸线和设计护岸的位置，确定在距离护岸最近的K0+127～K0+147段先开始施工。在回填大区南侧回填一条施工通道向南推进，达到护岸爆破挤淤要求断面后，再向两侧进行护岸的堤心回填爆破挤淤施工。施工通道采用侧向爆破挤淤的方法，首次回填坡顶距护岸定位轴线60m，堤顶宽度为20m，回填达到要求后进行布药爆破，按照回填、布药爆破循坏进行达到护岸纵向爆破挤淤施工所需工作面。
图6 施工通道爆破药包布置图
（2）K0+147～K0+197段
本段为试验段，在通道爆破挤淤完成后，进行该段长50 m试验段爆破挤淤。采用端部纵向推进与外侧爆破相结合的方法，即先进行多次纵向回填、布药爆破循环，当端部纵向推进完成50 m后，再进行外侧爆破。
图7 试验段纵向爆破药包布置图
（3）K0+127～K0+80、K0+197～K0+1189段
根据试验段爆破挤淤效果，调整优化参数进行回填、布药爆破循环完成。
图8 K0+127～K0+80、K0+197～K0+1189段
纵向爆破药包布置图
3.2 施工工艺
图9 爆破挤淤工艺流程图
（1）堤心回填
1）通道堤心回填
考虑施工通道需要满足运渣车辆安全通行的要求，K0+127～K0+147段爆破挤淤回填断面的顶宽为20.0 m，顶标高为+4.0 m，边坡1:1。
图10 K0+127～K0+147回填横断面图
图11 K0+127～K0+147回填纵断面图
2）护岸堤心回填
K0+147～K0+197和K0+127～K0+80、K0+197～K1+189爆破挤淤回填断面顶宽分别为44.0 m和36.0 m，顶标高为+4.0 m，边坡1:1。
图12 K0+147～K0+197回填断面图
图13 K0+127～K0+80、K0+197～ K0+324、
K0+345～～K0+852、K0+948～K1+189回填断面图
（2）水深测量
采用测深仪在施工前和每次爆破前、后进行水深测量。爆前水深测量范围设计护岸及施工影响区（护岸边线周边40 m），爆后测量范围自回填石堤前端后10 m起测至石舌前端20 m。测点间距为5 m一个断面、5 m一个点。
（3）药包布设
根据药包的长度割取适量长度的导爆索，将塑料导爆管毫秒雷管绑扎在导爆索上，从乳化药包（长度方向）中间穿过，用麻绳在药包的底端扎紧。采用100T履带吊辅助15 kw振冲式装药器按设计位置与深度进行布药，（参见装药机工作图），由下药器的底端将塑料导爆管经水面拉出至堤头。
（4）起爆网路
采用导爆管毫秒微差网路，起爆网路如图所示。
（5）堤心石层探摸
用下药器探摸石层在淤泥中落底和分布状况，确定推进距离和下一循环爆破的布药位置。
（6）侧向爆填
堤身纵向爆填每完成50 m后，用下药器探摸检查堤身两侧石层在淤泥中的分布状况和落底情况，在海侧进行侧向爆破达到设计断面要求。
（7）外侧坡脚爆夯
在设计坡脚平台位置按设计断面宽度及高程进行补抛石，药包布置在基础平台石料表面爆夯。
图14 装药机工作图
图15 起爆网路示意图
图16 外侧坡脚爆夯药包布置图
4 施工参数[1]
4.1 堤心挤淤
（1）成孔直径：d≥ 30 cm；
（2）单耗q0=0.25 kg/m3；一次推进水平距离LH=7 m；线装药qL=q0LHHn=1.75Hn；单孔装药量 Q1=qLa；药包埋深：H=0.6Hn；
（3）其它参数见下表：
4.2 坡脚平台爆破夯实
5 施工过程出现的困难与解决办法和措施
5.1 施工过程出现的困难
（1）后断面外侧宽度大，理坡时挖方量过大
由于回填碎石块小，爆后堤身的外侧（海域一侧）的坡度较缓，超出设计断面大导致理坡时挖方量过大。
（2）端部回填石料滑移远处理难
工程于2012年5月开工，在端部推进到里程K0+324时，由于陆域大区回填挤出来的淤泥进入护岸区内，使得淤泥面升高3～4 m，爆破挤淤厚度增大、难度增大（方量增加）。经多方研究确定于2012年9月16日停止爆淤施工，采用挖泥船挖出回淤部分淤泥后再施工。由于停工时间过长，堤头受风浪潮流作用，端部回填石料被卷入海中造成在恢复施工后（2014年2月21日复工）出现堤头回填持续坍塌，吊车进不到作业面、下药管遇石料不能成孔，爆破挤淤法无法进行。
（3）爆淤推进距离小，端部淤泥隆起，保证质量难度大
由于回填石料块小回落速度慢，挤排的淤泥少、端部推进距离比常规小，堆积在端部的淤泥量大（高出原泥面达8 m）。
（4）对接段淤泥面高、泥石混合面大、距离长，施工难度大
为了确保东部散稻泊位施工质量，对接段确定在东侧K0+852～K0+948段。由于两端挤淤的推进，距离越来越小，大量的淤泥堆积在对接段，使对接段淤泥面升高；陆域一侧的回填石料大量滑入对接段区域，泥石混合段宽，下药管无法成孔，不能药包送至到淤泥中。由于两堤头距离较短，挖泥船进入作业困难，且挖泥会使堤头及陆域回填区产生大量的坍塌，挖方量大，造成石料的浪费、不经济。
5.2 解决办法与措施
（1）严格控制药包位置与埋深
药包按设计位置采用极坐标法定位布设，根据水位确定药包埋深，使药包布置位置及埋深误差不大于30 cm。
（2）堤心回填采用小距离推进
每次爆破后对泥下填石进行探摸，减小回填距离防止出现包泥情况。
（3）进行试验段爆破优化了参数
选取K0+147～K0+197进行试验段爆破，并由第三方进行钻孔检测。总结经验、优化了参数，减小外侧回填宽度，使爆后保证置换断面达到设计要求，减小理坡反挖的方量。
（4）局部采用挖泥法
为了确保质量，K0+324～K0+345段采用了常规的挖泥船挖泥法，挖至设计标高（持力层）。
（5）采用侧向爆破挤淤法[5]
K0+852～K0+948段采用泥中与泥面上布药相结合的侧向爆破挤淤法，由较远处陆侧向海侧进行。在陆侧距离护岸定位轴线30 m开始探摸布药，遇泥孔将药包布置在淤泥中，遇碎石层将药包布置表面上，采用参数如下表：
（6）采用体积平衡法校核
根据爆前、爆后的水深绘制断面图，计算体积校核置换深度。
6 结束语
北良护岸项目2012年5月开工，历时44个月（实际施工时间14月），于2015年12月完工，2016年1月经辽宁地质海上工程勘察院检测合格。在项目完成近3年的时间里，经历了数次强台风的考验。
图17 西护岸工程竣工照片
本工程爆破挤淤使用了开山碎石回填，不需外购石料，仅石料就降低费用达3000余万元（又增加了场区面积），经济效益显著，受到了多方有关单位的赞扬。
本工程方案制定缜密、施工精细，在施工中克服诸多困难，解决了碎石基础、厚淤泥层、深水爆破挤淤的难题，可为类似工程提供参考借鉴。
参考文献：
[1] 中华人民共和国行业标准,JTS204-2008水运工程爆破安全技术规程[J].北京:人民交通出版社,2008。
[2] 黄育民.爆破挤淤法处理软基的技术简介[J].水运工程,2002(07):97-100.
[3] 贾栋,王东.浅谈钻孔灌注桩质量检测方法及原理[J].城市道桥与防洪,2010(08):176-178+272.
[4] 李忠.建设防波堤中有关应用爆破挤淤的质量监理[J].水运工程,2000(11):52-56.
[5] 杨岸英.爆破挤淤法填筑海堤[J].辽宁师专学报(自然科学版),2003(04):91-93.