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摘要：本文介绍了爆破排淤填石技术的原理，并以大连某防波堤工程为例，详细论述了爆破排淤填石技术处理软基的设计方案及效果。对今后同类工程的设计和施工有一定的借鉴作用。
关键词：防波堤；淤泥软基；爆破排淤填石。
中图分类号：U653文献标识码： A
1、爆破排淤填石技术简介
我国沿海淤泥质海岸有着广泛的分布，淤泥质海岸或滩涂承载能力差，在淤泥质软基上修建防波堤、码头等水工构筑物，首先应对软基进行固结或置换处理。以往采用较多的处理方法是用挖泥船清除、塑料排水板排水固结、堆载或真空预压处理。这些处理方法往往需要大型的施工机械，施工工期长，处理费用高。从1985年开始近25年的试验研究和现场实践，一种采用爆破方法进行软弱地基加固处理的专利技术“爆破排淤填石技术”已成功应用于沿海码头、堤岸以及防波堤工程的修建。
1.1 爆破排淤填石技术原理
爆破排淤填石技术加固地基的基本原理是：在堤头一定位置的淤泥内埋置炸药包，药包爆炸将淤泥向四周挤出并向上抛掷形成爆坑，堤头抛石体在爆炸空腔负压和重力作用下定向滑移落入爆坑并形成石舌，瞬时实现泥石置换同时，药包爆炸产生的冲击波和振动还使爆源附近一定范围内的淤泥受到强烈扰动，物理力学性能参数急剧下降，承载能力迅速减弱至几乎完全失去，抛石体在自重作用下滑移或下沉；后续堤头药包爆破的多次振动作用将加速堤身下沉落底；爆破振动效应使抛填块石相对移动，堤身密实度增加，使堤身后期沉降量减小。挤淤爆破时堤头表面的振动加速度可达20g，作用时间为0.05s~0.1s，经过多次这样的振动可将堆石体下部的淤泥挤出。
1.2 爆破排淤填石施工工艺
爆破排淤填石施工工艺包括堤头爆破排淤填筑堤心石料；堤内、外侧侧向爆破排淤加宽堤身及坡脚爆破夯实。通过以上三个步骤使堤身抛石体落底至设计高程。
首先采用自卸卡车按设计要求将石料抛填并推至堤头，当抛填量达到爆破填筑進尺时，开始爆破作业。在推填至堤芯前方一定距离内，按一定间距将药包埋入淤泥下或置于泥面上，药包起爆后，炸药爆炸将淤泥挤出，形成爆坑，堤头石料塌落并充满爆坑，完成泥石置换。整个过程称之为一个爆破填筑循环，然后再开始石料抛填——装药——起爆，进行下一个循环。
堤头爆破填筑延伸一定长度后，可以对堤身内外侧进行侧向爆破填筑，利于加宽堤身和整形。在堤头爆破填筑和堤身加宽多次爆破作用下，淤泥被挤出，筑堤石料基本落到持力层上。通常情况下海堤内外侧落底宽度不同，宽度大的一侧侧向爆破填筑需要进行两次或三次，施工方法与堤头爆破填筑相同。侧向爆破填筑可在堤头爆破填筑50~100m后进行，以30~60m为一段。
坡脚爆夯是使海堤内外侧堤肩及坡脚稳定的必要步骤，通过对坡脚进行爆破夯实处理，可以起到密实加固的效果。爆夯时将药包置于水下已填筑的堆石体上或是其上一定高处的水中，在爆炸载荷作用下，抛石体石块之间错位，孔隙率减少，实现了侧向挤淤和堆石体夯实。爆夯时一般采用线布药，即采用等距离方式布置药包，在有一定深度覆盖水的条件下起爆。
1.3 爆破排淤填石技术的优点
采用爆破排淤填石技术施工具有如下优点：
（1）施工速度快，工期短，工期只取决于石方开采与抛填的速度。
（2）适用范围广，可加固处理厚度在4~40米范围内的淤泥。
（3）爆破处理后堤身密实度增加，后期沉降量小。
（4）造价低，筑堤断面尺寸小，较其他方法节省投资。
（5）对石料质量要求不高，开山石不必选料，含土砂量小于10％即可。
（6）全部施工作业为陆上进行，不受风浪影响。
2、爆破排淤填石技术在大连某防波堤工程中的应用
2.1 工程概况
该防波堤工程位于大连旅顺经济开发区，拟建防波堤处辽东半岛最南端羊头湾的西北部，南临渤海，工程所处区域风、浪、流、地质等条件复杂。
防波堤工程位于水域西侧，防波堤总长度为1840m，布置于-11~-18m水深处。由该处揭露的地质条件来看，岩面高程为-30~-35m，岩面埋深较深，上部覆盖层中有10~18m的软弱层，主要为淤泥及淤泥质粉质粘土，无法作为防波堤结构的基础持力层，需要对此部分软弱层进行处理。由于本工程水、陆域工期紧迫，后方土石方充足，同时考虑本防波堤工程的重要程度，所处区域水深浪大，淤泥质软基较厚，采用爆破排淤填石技术是十分适宜的。
2.2参数确定
根据《水运工程爆破技术规范》规定，挤淤一次爆破药量按下式计算：
Q=q’LLL
q’L=q0LHHmw
Hmw=Hm+(γw/γm)Hw
其中：Q—— 一次爆破排淤填石药量（kg）；
q’L——线布药量（kg/m），即单位布药长度上分布的药量；
q0——炸药单耗（kg／m3），即爆破单位体积淤泥所需的药量；
LH——爆破排淤填石一次推进的水平距离（m）；
Hmw——计入覆盖水深的折算淤泥厚度（m）；
LL——爆破排淤填石的一次布药线长度（m）；
Hm——置换淤泥层厚度（m），包含淤泥包隆起高度；
Hw——覆盖水深（m），即泥面以上的水深；
γw——水重度（kN／m3）；
γm——淤泥重度（kN／m3）。
2.3 施工工序
爆破排淤填石施工工艺有三种，即堤头爆填，内外侧侧向爆填和坡脚爆夯。通过上述工艺使堤身抛石体落底至设计高程，同时按设计尺寸形成稳定的堤身断面。
2.4 质量控制
根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》以及《水运工程爆破技术规范》中对爆炸挤淤施工的相关规定，本工程质量控制在技术方面包括下面几项内容：
第一，上堤石料质量控制（块度、抗压强度、含泥砂量等）。
第二，爆破挤淤施工过程质量控制（测量、定位、装药、起爆等）。
第三，检验与检测（钻孔、物探、体积平衡验算、沉降位移观测等）。
其中，体积平衡法贯穿于爆破挤淤堤头爆填施工的全过程，堤心爆填每30m进行一次体积平衡检验。体积平衡法是根据每炮抛填石料质量、方量记录，在准确统计上堤方量的基础上，比对设计断面方量，使堤心石落底情况能够被确定下来。
2.5 工程效果
防波堤爆破排淤填石完成后对爆破排淤的效果进行了检测，钻孔及地质雷达检测结果表明：抛石体落底深度全部满足设计要求，泥石混合层厚度不超过1.0m，堤身稳定，密实，落底良好。施工期的最大累计沉降量80mm，爆破未对周围建筑物造成不良影响，安全受控；工期达到平均每天推进6m完成一次堤头爆破，质量优良。
3、结语
实践证明，采用爆破排淤填石技术处理防波堤工程淤泥质软基效果良好、技术可靠、经济合理。同时，该技术也可为其它类似的项目基础处理方式提供借鉴。
参考文献
[1] JTJ 250-98. 港口工程地基规范；
[2] JTS 204-2008. 水运工程爆破技术规范；
[3] JTJ/T258-98. 爆炸法处理水下地基和基础技术规程；
[4]黄育民.爆破挤淤法处理软基的技术简介[J].水运工程，2002（7）；
[5]乔继延，丁华，郑哲敏.爆炸排淤填石法机理研究[J].岩土工程学报，2004，24（3）。.
关键词：防波堤；淤泥软基；爆破排淤填石。
中图分类号：U653文献标识码： A
1、爆破排淤填石技术简介
我国沿海淤泥质海岸有着广泛的分布，淤泥质海岸或滩涂承载能力差，在淤泥质软基上修建防波堤、码头等水工构筑物，首先应对软基进行固结或置换处理。以往采用较多的处理方法是用挖泥船清除、塑料排水板排水固结、堆载或真空预压处理。这些处理方法往往需要大型的施工机械，施工工期长，处理费用高。从1985年开始近25年的试验研究和现场实践，一种采用爆破方法进行软弱地基加固处理的专利技术“爆破排淤填石技术”已成功应用于沿海码头、堤岸以及防波堤工程的修建。
1.1 爆破排淤填石技术原理
爆破排淤填石技术加固地基的基本原理是：在堤头一定位置的淤泥内埋置炸药包，药包爆炸将淤泥向四周挤出并向上抛掷形成爆坑，堤头抛石体在爆炸空腔负压和重力作用下定向滑移落入爆坑并形成石舌，瞬时实现泥石置换同时，药包爆炸产生的冲击波和振动还使爆源附近一定范围内的淤泥受到强烈扰动，物理力学性能参数急剧下降，承载能力迅速减弱至几乎完全失去，抛石体在自重作用下滑移或下沉；后续堤头药包爆破的多次振动作用将加速堤身下沉落底；爆破振动效应使抛填块石相对移动，堤身密实度增加，使堤身后期沉降量减小。挤淤爆破时堤头表面的振动加速度可达20g，作用时间为0.05s~0.1s，经过多次这样的振动可将堆石体下部的淤泥挤出。
1.2 爆破排淤填石施工工艺
爆破排淤填石施工工艺包括堤头爆破排淤填筑堤心石料；堤内、外侧侧向爆破排淤加宽堤身及坡脚爆破夯实。通过以上三个步骤使堤身抛石体落底至设计高程。
首先采用自卸卡车按设计要求将石料抛填并推至堤头，当抛填量达到爆破填筑進尺时，开始爆破作业。在推填至堤芯前方一定距离内，按一定间距将药包埋入淤泥下或置于泥面上，药包起爆后，炸药爆炸将淤泥挤出，形成爆坑，堤头石料塌落并充满爆坑，完成泥石置换。整个过程称之为一个爆破填筑循环，然后再开始石料抛填——装药——起爆，进行下一个循环。
堤头爆破填筑延伸一定长度后，可以对堤身内外侧进行侧向爆破填筑，利于加宽堤身和整形。在堤头爆破填筑和堤身加宽多次爆破作用下，淤泥被挤出，筑堤石料基本落到持力层上。通常情况下海堤内外侧落底宽度不同，宽度大的一侧侧向爆破填筑需要进行两次或三次，施工方法与堤头爆破填筑相同。侧向爆破填筑可在堤头爆破填筑50~100m后进行，以30~60m为一段。
坡脚爆夯是使海堤内外侧堤肩及坡脚稳定的必要步骤，通过对坡脚进行爆破夯实处理，可以起到密实加固的效果。爆夯时将药包置于水下已填筑的堆石体上或是其上一定高处的水中，在爆炸载荷作用下，抛石体石块之间错位，孔隙率减少，实现了侧向挤淤和堆石体夯实。爆夯时一般采用线布药，即采用等距离方式布置药包，在有一定深度覆盖水的条件下起爆。
1.3 爆破排淤填石技术的优点
采用爆破排淤填石技术施工具有如下优点：
（1）施工速度快，工期短，工期只取决于石方开采与抛填的速度。
（2）适用范围广，可加固处理厚度在4~40米范围内的淤泥。
（3）爆破处理后堤身密实度增加，后期沉降量小。
（4）造价低，筑堤断面尺寸小，较其他方法节省投资。
（5）对石料质量要求不高，开山石不必选料，含土砂量小于10％即可。
（6）全部施工作业为陆上进行，不受风浪影响。
2、爆破排淤填石技术在大连某防波堤工程中的应用
2.1 工程概况
该防波堤工程位于大连旅顺经济开发区，拟建防波堤处辽东半岛最南端羊头湾的西北部，南临渤海，工程所处区域风、浪、流、地质等条件复杂。
防波堤工程位于水域西侧，防波堤总长度为1840m，布置于-11~-18m水深处。由该处揭露的地质条件来看，岩面高程为-30~-35m，岩面埋深较深，上部覆盖层中有10~18m的软弱层，主要为淤泥及淤泥质粉质粘土，无法作为防波堤结构的基础持力层，需要对此部分软弱层进行处理。由于本工程水、陆域工期紧迫，后方土石方充足，同时考虑本防波堤工程的重要程度，所处区域水深浪大，淤泥质软基较厚，采用爆破排淤填石技术是十分适宜的。
2.2参数确定
根据《水运工程爆破技术规范》规定，挤淤一次爆破药量按下式计算：
Q=q’LLL
q’L=q0LHHmw
Hmw=Hm+(γw/γm)Hw
其中：Q—— 一次爆破排淤填石药量（kg）；
q’L——线布药量（kg/m），即单位布药长度上分布的药量；
q0——炸药单耗（kg／m3），即爆破单位体积淤泥所需的药量；
LH——爆破排淤填石一次推进的水平距离（m）；
Hmw——计入覆盖水深的折算淤泥厚度（m）；
LL——爆破排淤填石的一次布药线长度（m）；
Hm——置换淤泥层厚度（m），包含淤泥包隆起高度；
Hw——覆盖水深（m），即泥面以上的水深；
γw——水重度（kN／m3）；
γm——淤泥重度（kN／m3）。
2.3 施工工序
爆破排淤填石施工工艺有三种，即堤头爆填，内外侧侧向爆填和坡脚爆夯。通过上述工艺使堤身抛石体落底至设计高程，同时按设计尺寸形成稳定的堤身断面。
2.4 质量控制
根据《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》以及《水运工程爆破技术规范》中对爆炸挤淤施工的相关规定，本工程质量控制在技术方面包括下面几项内容：
第一，上堤石料质量控制（块度、抗压强度、含泥砂量等）。
第二，爆破挤淤施工过程质量控制（测量、定位、装药、起爆等）。
第三，检验与检测（钻孔、物探、体积平衡验算、沉降位移观测等）。
其中，体积平衡法贯穿于爆破挤淤堤头爆填施工的全过程，堤心爆填每30m进行一次体积平衡检验。体积平衡法是根据每炮抛填石料质量、方量记录，在准确统计上堤方量的基础上，比对设计断面方量，使堤心石落底情况能够被确定下来。
2.5 工程效果
防波堤爆破排淤填石完成后对爆破排淤的效果进行了检测，钻孔及地质雷达检测结果表明：抛石体落底深度全部满足设计要求，泥石混合层厚度不超过1.0m，堤身稳定，密实，落底良好。施工期的最大累计沉降量80mm，爆破未对周围建筑物造成不良影响，安全受控；工期达到平均每天推进6m完成一次堤头爆破，质量优良。
3、结语
实践证明，采用爆破排淤填石技术处理防波堤工程淤泥质软基效果良好、技术可靠、经济合理。同时，该技术也可为其它类似的项目基础处理方式提供借鉴。
参考文献
[1] JTJ 250-98. 港口工程地基规范；
[2] JTS 204-2008. 水运工程爆破技术规范；
[3] JTJ/T258-98. 爆炸法处理水下地基和基础技术规程；
[4]黄育民.爆破挤淤法处理软基的技术简介[J].水运工程，2002（7）；
[5]乔继延，丁华，郑哲敏.爆炸排淤填石法机理研究[J].岩土工程学报，2004，24（3）。.