鮑海濤

(浙江頭門港投資開發(fā)有限公司，浙江 臺州 317015)

海堤地基處理是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實施的效果直接影響工后沉降及運行效果。因此，抓工程基礎(chǔ)處理成為抓施工進度和質(zhì)量的重點。臺州港臨海港區(qū)頭門作業(yè)區(qū)一期工程海堤(以下簡稱：頭門港海堤)地基處理采用爆破擠淤法，由于地基泥層厚，斷面寬，淤泥厚度最大為32.9 m，部分斷面淤泥厚度在18.6～19.9 m之間，其余段落淤泥厚度較薄，都在14 m以內(nèi)，如何確保深厚淤泥的置換成為本工程的最大難點。

1 工程概況

頭門港海堤工程位于浙東頭門島西南端，包括頭門島南山嘴頭和面長山之間岸線以及頭門島南山嘴頭、面長山、龍珠島和頭門島所圍部分陸域，概算投資約8 億元。其中，海堤工程是陸域形成邊界的組成部分，總長1 087.5 m，采用拋石斜坡堤的結(jié)構(gòu)型式，堤身采用開山石，外坡護面采用扭王字塊，護面層下設(shè)置塊石墊層，坡底棱體為拋填塊石。工程等級為Ⅱ級，按透水堤設(shè)計，堤頂?shù)缆穼? m，擋浪墻高程為11.5～12 m，潮位和波浪重現(xiàn)期標準為50年一遇，圍堤允許越浪量≤0.05 m3/(s·m)?？辈焐疃确秶鷥?nèi)揭露的土層為第四系松散堆積層及角礫凝灰?guī)r及其風(fēng)化層。地基土屬軟弱土，場地類別為Ⅳ類。

2 拋填控制分析

頭門港海堤地基處理采用爆炸擠淤置換法，堤身爆炸擠淤采取“堤頭爆填→兩側(cè)(外側(cè))爆填”的施工工序，拋填做到“堤身先寬后窄，石料外大內(nèi)細”。[1-2]

2.1 拋填參數(shù)控制

拋填參數(shù)控制是爆破擠淤達到設(shè)計斷面要求的關(guān)鍵因素，爆破擠淤一方面強調(diào)爆炸載荷的作用，同時要保證在擠淤時有充足的石料，并盡可能的防止超出設(shè)計斷面，因此拋填高度、寬度、進尺等參數(shù)的控制尤為關(guān)鍵。根據(jù)本工程設(shè)計斷面形狀，在爆炸處理軟基施工[3]時，拋填采用“堤身先寬后窄”的方法，使得爆后水下平臺寬度一次性到位，而爆后補拋時堤身縮窄以控制方量，盡量減少理拋高質(zhì)量。拋填中大塊石盡量拋在堤身外側(cè)，以利防浪沖刷。

2.2 拋填高度控制

根據(jù)土工計算原理和堤身設(shè)計高度，經(jīng)過理論分析計算，確定堤身拋填高度[4]。設(shè)計原理是：在方便堤面施工、施工期高潮位時堤頂不過水、爆后堤頂不超高的前提下，拋填高度盡量高，以最大限度達到擠淤效果，本工程爆后回填高度按+7.8 m控制。

2.3 拋填寬度控制

在深厚淤泥中平臺的形成必須在堤頭爆炸時一次到位，通過側(cè)爆向兩側(cè)拉出平臺的作用是有限的，因此在堤頭爆填時嚴格控制拋填的寬度，拋填寬度的計算取決于以下幾個因素：斷面總的寬度，拋填高度，你面高程等參數(shù)，同時需要兼顧拋填車輛通行。根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，拋填寬度按以下公式計算：

L=L0-K1H1-A

式中：L—拋填寬度,m;L0—平臺寬度或落底寬度,m;

H1—泥面以上拋石體高度,m;

K1—泥面以上拋石體坡比;

A—修正值。

本工程中取值為：K1=0.8～1.0，A=0～2。

2.4 拋填進尺控制

工程采用“堤身先寬后窄”的方法，使得爆后水下平臺寬度一次到位，而爆后補拋時堤身縮窄。[5]海堤填筑時根據(jù)設(shè)計要求及現(xiàn)場地質(zhì)情況，填筑從K0+000(即木杓島)開始往K1+087.5(即面長山)方向單向延伸，堤頭K0+000—KO+035及堤根K1+035—K1+087.5地段采用拋填擠淤的方法進行(見圖1)，堤身段K0+035—K1+035采用爆破擠淤法處理，填筑料采用就近料場開山石石料。拋填進尺控制在每炮次4～7 m，在2-2斷面(見表1)處按4 m進尺控制，其余斷面進尺按6～7 m控制。

2.5 翼寬(兩側(cè)翅膀的寬度)控制

在深厚淤泥的置換時，一次爆破做不到落底的目的，需要多次爆破振動才能完成置換，為確保兩側(cè)平臺落底，需確保充足的石料。淤泥深的地方，兩側(cè)翅膀的寬度應(yīng)控制在兩個進尺的范圍；在淤泥淺的地方，兩側(cè)翅膀的寬度將適當減少。

圖1 堤頭拋填方式示意圖

3 爆破控制分析

爆破擠淤爆破參數(shù)是根據(jù)《水運工程爆破技術(shù)規(guī)范》設(shè)計，線藥量按公式[6]計算：

QL=q0×LH×Hmw,Hmw=Hm+(WW/Wm)Hw，

式中：QL—線布藥量， kg/m；

q0—炸藥單耗(爆除單位體積淤泥耗藥量)，kg/m3；

LH—一次推填的循環(huán)進尺， m；

Hmw—計入覆蓋水深的折算淤泥厚度， m；

Hm—置換淤泥厚度(含淤泥包高度)，m；

WW—水重度， kN/m3；

Wm—淤泥重度,kN/m3；

Hw—覆蓋水深， m。

表1 頭門港海堤各斷面置換淤泥深度表

影響爆破擠淤單位體積淤泥耗藥量系數(shù)q0的因素很多，包括淤泥的物理力學(xué)指標、淤泥深度、石料塊度情況、覆蓋水深、炸藥種類等。q0的確定需要綜合考慮各種爆破效果的可能因素，本工程q0取值范圍取0.8～0.14之間。

控制測量放樣完成后，進行原涂面掃海測量，在確定海底面無其他障礙物后，開始進行堤心石填筑及爆破擠淤處理軟基基礎(chǔ)在拋填達到爆破設(shè)計值后，再裝藥爆破，窄堤推進時，在堤頭和兩側(cè)同時布藥爆炸，起爆采用網(wǎng)絡(luò)法起爆，爆后補拋并繼續(xù)向前推進，當進尺達到要求后，再次布藥爆炸，在窄堤推進到一定長度后，再進行側(cè)向拋填爆破，側(cè)向爆破內(nèi)外兩側(cè)同時進行，“拋填—爆炸—拋填”循環(huán)進行，直到石體置換深厚淤泥層設(shè)計高度直到設(shè)計堤長。工程爆破時，兩側(cè)側(cè)爆均于堤頭爆破一起進行，具體做法如下：

第一炮進尺36 m，處理樁號為K0+000—K0+036。首先在正前方布置堤頭爆破的藥包(見圖2)，然后在兩側(cè)各布2個(共4個藥包)，作為該段的第一側(cè)爆，堤頭藥包與側(cè)爆藥包串聯(lián)后一起起爆；第二炮進尺6 m，處理樁號為K0+036—K0+042。首先在正前方布置堤頭爆破的藥包，然后在兩側(cè)各布4個(共8個藥包)，其中4個作為該段的第一側(cè)爆，另外4個布置在K0+030—K0+036段的兩側(cè)，作為該段的第二側(cè)爆，堤頭藥包與側(cè)爆藥包串聯(lián)后一起起爆；第三炮進尺6 m，處理樁號為K0+042—K0+048。首先在正前方布置堤頭爆破的藥包，然后在兩側(cè)各布4個(共8個)，其中4個作為該段的第一側(cè)爆，另外4個布置在K0+036—K0+042段的兩側(cè)，作為該段的第二側(cè)爆，堤頭藥包與側(cè)爆藥包串聯(lián)后一起起爆；以后就以此類推進行爆破作業(yè)。共計完成爆破擠淤處理開山石填筑約145 萬m3。

圖2 布藥示意圖

3.1 一般斷面爆破擠淤處理

(1)4-4斷面，淤泥置換深度約18.6 m,置換厚度在18.6～19.9 m之間的斷面(見表1)，前沿布藥18個30 kg，藥包間距3 m，兩側(cè)各4個30 kg，藥包間距3 m，埋深-12.15 m，堤頭爆破共12炮，一次起爆藥量780 kg。

(2)11-11斷面，淤泥置換深度約13.1 m(置換厚度小于14 m的斷面(見表1))，單位斷面淤泥量約為729 m3，進尺7 m，每炮擠淤量約5 103 m3，前沿布藥18個20 kg，藥包間距3 m，兩側(cè)各4個20 kg，藥包間距3 m，埋深-7.65 m，堤頭爆破共12炮，一次起爆藥量520 kg。

3.2 最大難度斷面爆破擠淤處理

最大難度2-2斷面，淤泥置換厚度約32.9 m[7](見表1)，這段處理長度達72 m左右，超過設(shè)計要求的低于60 m。經(jīng)分析研究，為確保爆破擠淤質(zhì)量效果，我們采取減少單炮進尺措施，在前沿布藥20個60 kg，藥包間距4 m，兩側(cè)各3個60 kg，藥包間距3 m，埋深-21.17 m，堤頭爆破工19炮(最后一炮為2-2斷面向3-3斷面的過渡)，一次起爆藥量1 560 kg(因總要量大，為控制爆破振動對周邊建筑物的影響，采用分段起爆方式，分為3～4段起爆)。

4 沉降檢測數(shù)據(jù)分析

工程施工期沉降監(jiān)測點沿海堤軸線的監(jiān)測斷面間距為100 m,典型施工段取50 m，(見圖3)，在標高9.00 m(理論最低潮面標高)處布設(shè)。[8]海堤通過爆破擠淤法處理軟基[9]，在施工過程中堤身未發(fā)生滑移、崩塌現(xiàn)象。施工監(jiān)測期間，海堤日沉降速率為-2.0～4.8 mm/d，累計沉降量25～218 mm之間，日沉降速率在較小的范圍內(nèi),監(jiān)測數(shù)據(jù)(見表2)。

圖3 頭門港海堤沉降監(jiān)測平面布置圖

斷面里程號累計沉降量/mm內(nèi)側(cè)3.5 m,軸線,外側(cè)3.5 m斷面里程號累計沉降量/mm內(nèi)側(cè)3.5 m,軸線,外側(cè)3.5 m1-1K0+0506392698-8K0+7501451621802-2K0+1501091161239-9K0+8502091841923-3K0+2509615516510-10K0+9507982704-4K0+35010212210511-11K0+10503525345-5K0+45012113614412-12K0+90055631046-6K0+55014617521813-13K0+10003442297-7K0+650130118144

5 經(jīng)驗總結(jié)

經(jīng)福建巖土工程勘察研究院運用鉆孔探測與探地雷達物探方法，對頭門港海堤爆破擠淤區(qū)場地爆破擠淤拋石落底標高、厚度及泥石混合層(淤泥混碎石)厚度進行檢測，結(jié)果表明爆破擠淤質(zhì)量滿足要求。根據(jù)本工程爆破擠淤法的成功應(yīng)用及建設(shè)實踐，關(guān)鍵取決于充足的石料、淤泥的出路、足夠的能量這三個因素，尤其是淤泥置換深度達到32.9 m的超深淤泥段的施工中，采取減少單炮進尺和增加線藥量等措施，同時根據(jù)施工的實際情況及時總結(jié)及修正爆破參數(shù)，既能達到工程置換淤泥的預(yù)期目標。目前頭門港海堤工程整體沉降穩(wěn)定,運行效果良好。