福州可门4#5#泊位围堤深厚淤泥爆炸挤淤施工技术

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:m109bowen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
   [摘要]本文以福州可门港区4#、5#泊位围堤为工程实例,简述爆炸挤淤施工中通过对施工参数进行设计和调整,对施工质量安全进行过程控制,成功地解决了许多不利因素对深厚淤泥(淤泥厚度达30m以上) 爆炸挤淤施工质量安全的影响,使堤身落底达到设计要求。
  [关键词] 深厚淤泥爆炸挤淤 , 施工工艺,质量安全控制
  [abstract] this article in fuzhou can door 4 # # 5, port berths for engineering examples mentioned, this paper describes the construction of sediment explosion crowded through the construction parameters and the adjustment of the design, the construction quality and safety process control, succeeded in solving many adverse factors on the deep mud (the sludge thickness of 30 m above) explosion crowded the influence of sediment quality and safety of construction, make the body fall to meet the design requirements.
  [key words] deep mire explosion crowded silt, construction technology, the quality safety control
  
  
  中图分类号: TU74文献标识码:A文章编号:
  1 工程概况
  本工程西围堤、北围堤以及与北围堤相连的部分东围堤采用爆破挤淤进行软基处理。其中西围堤长840m、北围堤长667m、东围堤长230m。原泥面标高为-0.5~-3.6m,淤泥厚度约9.85~37.0m(不包括挤淤隆高),爆炸挤淤围堤设计断面随泥石置换深度而逐渐增大。
  1.1地质条件
  围堤区域表部普遍分布厚9.85~37.0m的淤泥,它具高含水量、高压缩性、中~高灵敏性,工程性质极差。其下部分布的灰黄色淤泥混砂、灰色淤泥质粘土混碎石,工程性质较好。
  1.2水文条件
  设计高水位:3.14m;设计低水位:-3.21m。
  极端高水位:4.65m;极端低水位:-4.31m。
  1.3爆区环境
  本工程施工区周围环境较为复杂,施爆区距离附近村庄600~1000多米,村庄的建筑物多为石板房,地基也较差,大多建在软基上,抗震较差。
  2深厚淤泥爆炸挤淤的特点
  深厚淤泥爆炸挤淤是在抛石体外缘一定距离和深度的淤泥质软基中埋放炸药包群、起爆瞬间产生的巨大压力在淤泥中形成空腔,将淤泥破坏挤出去。当空腔继续扩大到一定范围,靠水面薄弱处,能量释放出去,同时抛石体借助自身重力,在受到震动后滑入空腔形成新的石舌,达到置换淤泥的目的。通过多次堤头推进爆破,第一次爆破位置的堤心石才能在多次的爆破中不断下沉,最后达到设计要求的堤心石基础底标高,完成石头置换淤泥处理软土地基的目的。纵向爆破一段距离后,在堤身两侧进行爆破填石可使围堤达到设计断面要求。
  2.1深厚淤泥爆炸挤淤的关键技术
  在浅层淤泥中,爆炸排淤填石法的技术关键是瞬态成坑,使得堆石体坍塌下滑到坑内,形成“爆炸石舌”。但在深厚淤泥中,“石舌”和多次爆震使得堆石体滑移的综合结果是决定泥石置换进尺量的关键。
  2.2深厚淤泥爆炸挤淤机理
  2.2.1石舌的形成与运动
  爆破排淤填石按泥石置换过程的时间顺序阐述如下:①起爆后,爆源周围的淤泥和水在爆轰产物的推动下向四周运动,堆石体也被向上抬起,淤泥因受冲击载荷作用而强度降低;②爆源近区内侧的淤泥由于受到堆石体的阻挡,改变了运动方向,并带动堆石体底部的前端,形成泥石混合物向爆坑方向运动,这部分泥石混合物就是石舌的雏形;③爆轰产物卸载(鼓包表面发生破坏,空腔内的压力瞬间卸载)后,堆石体在自身重力作用下,整体向前向下塌落,形成石舌,并挤压淤泥向爆坑方向推进;同时爆源外侧的淤泥在重力的作用下向回翻转,在某一时刻与前进的石舌相遇。
  2.2.2爆炸定向滑移机理
  淤泥在爆炸作用下是一种连续介质的宏观破坏,而且在爆炸力作用下,淤泥会产生一种弱化效应。在深厚淤泥中,爆炸的爆破冲击波及爆破振动作用下,淤泥内部可视为处于瞬时不排水状态。在这种反复的强振(扰)动作用下,抛石堤下方及周围淤泥的结构遭到破坏,瞬间丧失强度且处于流动状态,短期内难以恢复,形成定向滑移条件,抛石堤下沉实现泥石置换。
  3深厚淤泥爆炸擠淤的方案设计
  3.1爆炸主要技术参数的计算
  3.1.1计算爆炸药量
  因本工程围堤处淤泥水深变化大,高潮位水深不到4米,低潮位淤泥面基本没有覆盖水,另外置换的淤泥厚度厚,所以在设计中不考虑覆盖水深的折算。
  线药量 (kg/m)应满足如下关系式:
   (3-1)
  Hm为淤泥质土厚度(m),LH为一次推进的水平距离(m), 为爆炸挤淤填石单耗。 是药量函数,是一次装药量的重要参数,选定的依据是爆炸后能形成充分的定向滑移,并在多次抛填加载后,达到符合设计要求抛石体底部置换深度。判别准则为淤泥剪应力与抗剪强度应满足如下关系:
  (3-2)
  式中,Cu为十字板抗剪强度(kpa);
  K为爆炸强扰动引起的淤泥强度折减系数;
  τ为爆炸及抛填荷载的剪应力。
  爆炸药量是受淤泥物理力学特性、淤泥厚度及海况条件等多种因素制约。完全反映这些因素的影响,确定既满足设计置换要求又经济可行的爆炸药量是很困难的,所以理论计算值还必须通过试验段的施工和监测并进行优化后才能实施。
  本工程试验段的试验性施工得出并在后继的施工中验证的药量函数的变化范围为:
   =0.1~0.4 (3-3)
  这个变化范围与《规程》相差较大,实践证明《规程》取值偏大(2009年新发布的《规范》(JTS204-2008)也有所下调)。是否有利于形成爆炸定向滑移置换是这个经验系数的取值原则。炸药单耗值的选定要视工程现场的具体情况,例如淤泥含水量大,力学指标低,淤泥层均匀,层厚大等情况,经验系数取偏小值;淤泥不均匀,力学强度由上至下渐增,爆炸覆盖水浅等情况,经验系数取偏大值。
  3.1.2其他技术参数计算
  堤头一次爆炸药量 (kg)应满足如下关系:
   (3-4)
  群药包布药宽度(B1)为堤顶宽度(B)的(0.8~1.2)倍,即:B1=(0.8~1.2)B;群药包为单排;α为炸药种类换算参数。
  药包埋深HB和置换淤泥厚度Hm应满足如下关系式:
  HB=(0.3~0.45)Hm(3-5)
  单循环进尺量(爆炸挤淤填石一次推进的水平距离)LH 的取值与置换淤厚度Hm有关系,本项目置换淤泥厚度厚,取LH=3m~5m。这与《规程》的取值范围没有矛盾,新《规范》也已经做了调整。
  单孔(包)药量:q1=Q1/m(3-6)
  一次布药孔数(药包数量)m=(B1/a)+1 (3-7)
   a为药包間距,取a=1.5—2.5米。
  3.2试验段施工
  3.2.1 试验段的选定
  取西围堤K0+100~K0+300范围的200米围堤作为各参数的试验典型施工段,试验段典型断面图见图3-1。试验段的简要概况见表3-1:
  表3-1 试验段简要概况表
  位置 设计平均淤泥深度(m) 落底宽度(m) 爆后抛填顶标高(m) 工程量(m3)
  K100~K200 22.14 34 +4.05 114791
  K200~K300
  24.39 34 +4.05 126798
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  图3-1 围堤典型断面示意图
  3.2.2 试验段抛填及爆炸参数的设计
  试验段爆破参数取值如下:
  K100~K180段: =0.2 ;HB=0.45Hm;LH=5m;a=2m
  K180~K220段: =0.14;HB=0.45Hm;LH=5m;a=2m
  K220~K260段: =0.16;HB=0.45Hm;LH=5m;a=2m
  K260~K300段: =0.18;HB=0.45Hm;LH=5m;a=2m
  试验段抛填及爆炸参数汇总见表3-2:
  
  
  
  表3-2 堤头爆填参数表
  围堤桩号 K100~K180 K180~K220 K220~K260 K260~K300
  抛填参数设计 堤顶爆前抛填宽度(m) 25 25 29 29
   堤顶爆后宽度(m) 20 20 20 20
   堤顶爆前抛填标高(m) 7~8 9~10 9~10 9~10
   堤顶爆后标高(m) 5.0 5.0 5.0 5.0
   每炮抛填进尺(m) 5 5 5 5
  爆炸参数设计 药包间距(m) 2 2 2 2
   单药包重量(kg) 42 32 36 41
   药包埋深(m) 10 11 11 11
   药包平面位置(距堤头前泥石交界)(m) 1~2 1~2 1~2 1~2
   一次爆炸药包个数(个) 7+10 7+10 7+10 7+10
   一次爆炸用炸药量(kg) 712 544 612 697
   3.2.3试验段爆炸挤淤换填效果分析及围堤爆填参数修正
  根据典型试验段按体积平衡计算数据统计各区段的平均实际抛填石料体积为设计图堤身体积的110.8%。堤身钻孔和面波物探结果表明试验段各区段的抛石均满足设计落底要求。三种检测方法较好地反映了试验段的施工情况。
  按照以上典型试验段检测结果, 取0.14、0.16、0.18时,计算得单包药量32Kg、36Kg、41Kg,以此数据进行围堤爆炸挤淤施工,都能满足堤身落底的设计要求。综合分析典型试验段施工的效果,兼顾施工质量和成本、环境保护,后续围堤爆炸挤淤施工选 为0.16计量药量,并拟定了后续围堤各地段不同地质情况进行爆炸挤淤换填技术参数取值的基本原则。
  4 围堤爆炸挤淤施工工艺
  ⑴ 测量放线:依据设计图纸进行放线,并按照进程及时设立抛填标志。
  ⑵ 严格按照抛填参数进行堤身抛填。抛填石料应满足设计要求即:含泥量不大于5%。抛填时,尽量将大块石抛在堤身的两侧,使堤身在施工期有较强的抗风浪能力。
  ⑶ 堤头抛填进尺大致3~5m后,按设计堤头爆炸参数进行堤头布药,实施堤头爆炸。
  ⑷ 堤头爆炸后,继续严格按抛填参数进行抛填,堤头进尺达到3~5m后再次进行堤头爆炸,如此按“抛填—爆炸”循环进行,达到设计堤长。
  ⑸ 当堤头进尺超过50m时,按设计抛填参数进行补高、补宽后,按侧爆参数进行侧向爆炸,如出现补宽宽度较大时应先进行清淤或者分进尺进行加强补爆,防止堤心石出现淤泥夹层。
  ⑹ 堤头爆前后和侧爆前后,均对堤身断面进行测量,以判断堤身断面轮廓线及泥石交界位置。
  ⑺ 根据测量结果,对堤身不足断面进行补抛、补炸,经过清坡,达到设计堤身断面。并通过体积平衡法,预估挤淤效果。
  5 施工过程质量控制
  ⑴施工过程中,各工序均要严格按照通过试验段验证既定的施工工艺和操作规程进行实际操作,做到标准化、规范化作业。
  ⑵认真作好每一个施工环节的质量控制工作,并做好完整的记录。堤头抛填要有专人负责计量与指挥协调,药包制作与布设要有专业工程师实施现场监督和指导,爆破前后要对堤身断面进行认真测量。
  ⑶每次爆破施工后,要组织技术人员根据抛填统计资料、爆炸参数和爆前爆后断面测量结果,对爆填效果做出分析评估。
  ⑷技术人员应及时整理、分析施工资料与数据,并根据施工过程中的工程质量检测结果或可能出现的土层变化情况,对施工参数做出必要的调整。
  6 爆破安全控制
  6.1爆破危害控制
  6.1.1 地震波
  根据国家技术标准《爆破安全规程》和交通运输部行业标准《水运工程爆破技术规范》的规定,爆破地震的地震速度不得超过建筑物的地面安全振动速度。
  爆破地震速度V应按下式计算:
  α
  V = K• (cm/s) (3-7)
  
  
  式中 R: 距爆破点距离(m),
  Q: 一次同时起爆药量(kg),如分段起爆则为最大段的药量。
  K、α为与爆破地震安全距离有关的系数、指数,与爆区的地质、地形条件和爆破方式有关。本工程取K=450、α=1.65。
   依据以上公式、数据和距周围建筑物的距离,可计算得出一次同时起爆的最大允许药量(见表5-1)。
   表6-1一次同时起爆的最大允许药量
  距 离 100米 150米 200米 250米 300米 350米
  V=2.0cm/s 52Kg 178Kg 423Kg 826Kg 1427Kg 2267Kg
  V=1.0cm/s 15Kg 50Kg 120Kg 234Kg 405Kg 643Kg
  针对本工程的特点,在最初的施工区段(K000~K500),由于爆破点距离公路、待拆除养殖场、水闸较近,为了保护这些基础设施的安全,分成四到六段的毫秒微差爆破。
  6.1.2冲击波
  由于本工程施工的爆破药包埋于泥下,单药包重量小,故空气冲击波的危害可以不作考虑。
  6.1.3飞散物
  鉴于本工程单炮药量情况及考虑到局部无水爆炸施工环境,根据类似工程经验,爆破现场个别飞散物的距离可控制在300米以内。本工程堤头爆填及两侧爆填时最小安全距离取为350米。实施过程实测个别飞散物最大距离约为180米。
  7 结语
  根据对爆炸挤淤围堤的钻孔质量检测,共完成51个钻孔检测点,全部为合格点,结果较为满意,证明爆破设计所采用的参数合理,爆破方法可行,形成的断面满足施工图纸设计要求,爆破后的围堤基础没有产生太大的沉降量,满足工程质量要求。
  参考文献
  [1]. 中交三航局 福州港可门作业区深厚淤泥爆炸挤淤技术及质量控制研究,2011,厦门
  注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
其他文献
【摘要】本文针对高层建筑柱下条形基础及筏板基础设计中常见的地基承载力取值、地基稳定性验算、 沉降计算、底板结构设计、抗浮力设计等进行了全面的阐述,并结合实际工程设计实例作进一步的探讨,以供参考。  【关键词】 筏板基础,补偿性,回弹再压缩,简化的叶果罗夫法,有限元  【 abstract 】 this paper in high-rise building under column bar fou
摘要:阐述了目前建筑物排水管道系统现状及存在问题,介绍了全新的建筑物墙体内的排水管道系统背景技术、适用范围、设计内容、实施要点、实例论证、经济和社会效益。  关键词:建筑物排水;墙体内的排水管道;排水横支管;排水立管  Abstract: The paper described the status and problems of the current building drains, intr
摘要:本文从分公司的项目管理发展态势,结合工程实例,提出变更索赔工作需要变换管理思路,从而创造更大效益,为工程项目管理的相关人员提供借鉴和参考,促进变更索赔的技巧和效益的提高。  关键词:变更索赔思路效益  Abstract: this article from the enterprise project management development situation, combined wi
摘要:随着电力市场的改革与不断发展,电力营销已经成为电力企业的核心业务,电力营销的质量决定了电力企业开拓电力市场的能力,甚至影响着企业生产和发展。本文对开拓电力市场中电力营销的主要问题及对策进行浅谈。  关键词:电力市场;电力营销;服务;营销管理  Abstract: Along with the electric power market reform and development, elec
摘要:随着社会的发展进步,设计表现形式越来越复杂。本文以创意切入点的确定和深化手段为主要分析对象,对设计创意展开探讨。  关键词:设计;创意;构思  Abstract: With the social progress and development, design increasingly complex manifestations. Take creative entry point to
摘要:本文从3G技术的概述、特点和技术标准入手,详细剖析了3G通讯技术发展的趋势和措施。  关键字:3G通讯;特点;必要性;技术标准   Abstract: This article start from the3G technology overview, characteristics and technical standard, put out a detailed analysis of
【摘要】控制建筑工程项目投资成本的主要方法和措施是对整个项目进行预决算。预决算同时也是考核企业整体的管理水平的一个有力衡量手段。因此,本文就在整个建筑工程项目中进行的一些预决算过程中所遇到的一些问题和应当方法措施提出自己的一些看法和建议,并进一步地探讨新的问题和新的措施。  【关键词】预决算、建筑工程、对策  【 abstract 】 control building engineering pr
摘要:项目工程造价管理一直是建设单位工作者关注的问题和工作的核心内容。建设项目的工程造价管理大致可分设计管理、招标管理、施工管理和结算管理四个阶段,工程造价控制贯穿于建设项目的全过程。文章对此进行了分析,并对建设项目工程造价的控制与管理提出了建议。  关键词:建设项目;工程造价;工程预算;结算审核  Abstract: the project construction cost managemen
摘要:建筑工程质量检测工作是做好建筑工程质量管理的重要手段和技术基础。本文作者探讨了建筑工程检测的主要内容与技术,并提出了做好检测工作的策略。    关键词:建筑,质量,检测  Abstract: construction engineering quality test work is to do a good job in construction engineering quality ma
摘要:桥梁施工建设中的质量控制是一项系统而复杂的工作,只有加强桥梁施工过程的施工技术,才能使桥梁的施工达到优质、安全的要求,使桥梁施工的管理工作更易于进行。  关键词:桥梁施工;质量;技术  Abstract: Quality control in the construction of bridge construction is a complex system, only to streng