[發(fā)明專利]一種漁港防波堤深厚軟基的爆破擠淤施工方法

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• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111893947A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹凱飛;莊福來;許海波;黃羅成;吳成宏;張亮;蔣永輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中交上海航道局有限公司
• 主分類號: E02B3/06
• 分類號: E02B3/06;E02D3/00;G06F30/20
• 代理公司: 上海灣谷知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31289
• 代理人: 肖進

1.一種漁港防波堤深厚軟基的爆破擠淤施工方法，包括施工準備階段、實施階段和驗證階段；其特征在于，

所述施工準備階段包括以下步驟：爆破等級劃分、石料開采規(guī)格控制、施工參數(shù)設(shè)計、爆破藥量的計算、爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計；

進行爆破等級劃分步驟時，根據(jù)爆區(qū)所處環(huán)境、與爆區(qū)最近的建筑物的距離、作業(yè)范圍和最大一次總藥量劃分爆破等級；

進行石料開采規(guī)格控制步驟時，一是選擇石料開采場，通過鉆探確定，探明山體覆蓋層的厚度，巖質(zhì)情況及裂隙發(fā)育情況，從而判斷采到的塊石是否符合規(guī)格要求和數(shù)量要求；二是通過爆破開采石料，經(jīng)過開采爆破試驗和爆破參數(shù)調(diào)整獲得符合規(guī)格要求的塊石，即根據(jù)計算公式：Q_C＝q×a×b×H得出單孔藥量，式中,Q_C為開采爆破單孔藥量t；q為巖石標準單耗Kg/m³；a為炮孔間距m；b為炮孔排距m，H為臺階高度m，根據(jù)開采爆破試驗效果判斷是否需要調(diào)整爆破參數(shù)，如果塊石的尺寸偏小應(yīng)增大炮孔的孔徑，降低q的指標或加大a的指標或加大b的指標，或同時調(diào)整其中2～3個指標，若塊石的尺寸偏大則相應(yīng)反之調(diào)整；

進行施工參數(shù)設(shè)計步驟時，包括拋填參數(shù)的取值和爆破參數(shù)的取值；

(1)拋填參數(shù)的取值方法如下：

①堤頂爆前拋填標高的取值：一要考慮拋填標高是否適合自卸車兩個車道的寬度，并在堤頂爆前加載的高度比堤頂設(shè)計標高高2m；二要考慮堤頭的局部加載高度至少比堤頂設(shè)計標高高2m；

②堤頂爆前拋填寬度的取值：不小于堤身斷面的底寬；

③每炮拋填進尺L_H的取值：根據(jù)淤泥厚度H_m的分布情況選取；當淤泥厚度H_m＝4～10m,每炮拋填進尺L_H＝5～6m；當淤泥厚度H_m＝10～15m,每炮拋填進尺L_H＝6～7m；當淤泥厚度H_m＝15～25m,每炮拋填進尺L_H＝4～5m；

(2)爆破參數(shù)的取值方法如下：

①藥包平面位置的取值：在拋石體的外沿1～2m；

②藥包間距的取值：為2～3m，藥包間距大時單個藥包的重量大，藥包間距小時單個藥包的重量小；單個藥包的重量為50～60kg，以方便裝藥為準；

③藥包埋深的取值：視覆蓋水深的情況選取；當覆蓋水深小于2m，藥包埋深為0.5H_m；當覆蓋水深2～4m，藥包埋深為0.45H_m；當覆蓋水深大于4m，藥包埋深為0.55H_m；

④炸藥單耗的取值：以H_s/H_m的比值選取，H_s為泥面以上的填石厚度m；當H_s/H_m≤1，炸藥單耗q₀＝0.3～0.4；當H_s/H_m＞11，炸藥單耗q₀＝0.4～0.5；

進行爆破藥量的計算步驟時，包括線布藥量計算、堤頭一次爆破藥量計算和單孔藥量計算；

(1)線布藥量的計算公式為：q’L＝q₀×L_H×H_mw，H_mw＝H_m+(γ_w/γ_m)H_w；

式中：q’L為線布藥量kg/m，即單位布藥長度上分布的藥量；q₀為炸藥單耗kg/m³,即爆除單位體積淤泥所需的藥量；L_H為爆破排淤填石一次推進的水平距離m；H_mw為計入覆蓋水深的折算淤泥厚度m；H_m為置換淤泥厚度m；γ_w為水重度KN/m³，取9.8KN/m³；γ_m為淤泥重度KN/m³，取15.51KN/m³；H_w為覆蓋水深m，即泥面以上的水深，取平均值2.2m；

(2)堤頭一次爆破藥量的計算公式為：Q＝q’L×L_L

式中：Q為堤頭一次爆破擠淤藥量kg；q'L為線布藥量kg/m，即單位布藥長度上分布的藥量；L_L為理論布藥線長度m；

(3)單孔藥量的計算公式為：Q1＝Q/m，m＝L_L/(A+1)

式中：Q1為單孔藥量kg；m為一次布藥理論孔數(shù)；A為藥包間距，取2.0～3.0m；

進行爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計步驟時，采用非電起爆網(wǎng)絡(luò)，由起爆器、擊發(fā)針、主導(dǎo)爆管雷管、若干支導(dǎo)爆管雷管、導(dǎo)爆管和藥包組成；起爆器通過導(dǎo)線與擊發(fā)針相連，擊發(fā)針通過導(dǎo)線與主導(dǎo)爆管雷管相連，主導(dǎo)爆管雷管通過導(dǎo)線與若干個支導(dǎo)爆管雷管相連，每個支導(dǎo)爆管雷管通過多根導(dǎo)爆索與多個藥包相連；起爆器引爆導(dǎo)線，主導(dǎo)爆管雷管瞬間起爆，以致由毫秒延遲的支導(dǎo)爆管雷管起爆引爆炸藥包，達到分段毫秒微差起爆；

所述實施階段包括以下步驟：測量控制、堤身拋填、堤頭爆填、堤身循環(huán)拋填、側(cè)向爆填以及堤側(cè)挖泥與補拋塊石；

進行所述測量控制步驟時，包括以下工序：

(1)測量放線工序，在堤身拋填階段，測量放線采用RTK-GPS測量系統(tǒng)進行，RTK-GPS測量系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)三部分組成；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準站的發(fā)射電臺和流動站的接收電臺組成；軟件系統(tǒng)具有能夠?qū)崟r解算出流動站的三維坐標的功能；根據(jù)設(shè)計施工圖進行放樣，并設(shè)立拋填標志；

(2)沉降位移觀測工序，隨著堤頭爆填的推進，每50m預(yù)埋一個沉降盤，埋設(shè)好的沉降盤的頂部露出堤頂25cm，觀測期直至堤身的護面施工完成；待堤頂?shù)膲喉斒┕ね瓿珊螅氐涕L每50m預(yù)埋一個永久監(jiān)測點；

進行所述堤身拋填步驟時，拋填的塊石采用挖掘機配合自卸車裝車運至堤頂拋填，通過RTK-GPS測量系統(tǒng)控制堤頂拋填寬度、拋填頂標高和每炮拋填進尺；堤頂爆前拋填寬度應(yīng)滿足設(shè)計斷面底寬的要求；拋填頂標高的控制包括堤頂爆前拋填高度控制和爆后的堤頂標高控制；爆破過程中堤頂不斷下降應(yīng)不斷補拋，待完成全部爆填擠淤作業(yè)后，且沉降基本穩(wěn)定后再逐步補拋至堤頂達到設(shè)計標高；

進行所述堤頭爆填步驟時，是在堤身拋填進尺達到設(shè)計進尺后實施，即在堤頭的正面和兩側(cè)布設(shè)炸藥包群進行爆填擠淤，包括以下工序：

(1)藥包制作工序，按照方案選取單個藥包的重量，根據(jù)單根炸藥的重量確定每個藥包的炸藥根數(shù)，并將單個藥包所需的炸藥裝入編織袋內(nèi)，將導(dǎo)爆索的一端做成起爆頭，插入炸藥內(nèi)部，再用細麻繩捆扎編織袋口，導(dǎo)爆索的另一端外露在編織袋外并用塑料防水膠布包扎；

(2)裝藥工序，將藥包裝入呈圓筒形的裝藥室，裝藥室的外徑為Φ32～36cm，壁厚為8mm，裝藥室的上口和下口均為斜口，裝藥室的下口設(shè)有蓋板并通過鐵絲扣在位于裝藥室外壁的扣環(huán)上；當裝藥室的下口插進淤泥時蓋板封蓋，拔出裝藥室時蓋板自動打開，使藥包滯留在淤泥層中，達到埋置藥包的目的；

(3)布藥工序，采用布藥機完成，布藥機包括裝藥室、布藥桿、挖掘機的大臂和機身；由挖掘機的大臂端頭與布藥桿的上端連接，布藥桿的下部固定裝藥室；通過挖掘機的大臂動作將布藥桿連同裝藥室一起垂直插入淤泥層中；布藥時要控制以下內(nèi)容：

①藥包位置控制，通過計算挖掘機的機身位置和大臂的長度把握藥包的埋置位置，使藥包埋置在拋石體的坡底外沿1～2m；

②藥包間距的控制，通過在堤頂放樣以三點一線通過拉線確定；

③藥包埋深的控制：即控制藥包埋置位置的標高，控制方法是：

a.工前測量，通過掃海得到原泥面的標高，根據(jù)藥包埋深不小于1/2淤泥厚度得出每個端爆填循環(huán)的藥包埋置的標高；

b.通過布藥桿上的尺寸刻度和布藥時點的水面標高確定藥包埋深；

(4)聯(lián)網(wǎng)和起爆工序，聯(lián)網(wǎng)時，根據(jù)設(shè)計的爆破網(wǎng)絡(luò)聯(lián)線各藥包；起爆時，起爆方式采用分段毫秒微差起爆，根據(jù)一次炸藥總量確定，最多分為5段，每段藥量不低于170kg，段與段之間延遲50毫秒爆破；

進行所述堤身循環(huán)拋填步驟時，堤頭爆填后按設(shè)計堤頂寬度補拋塊石并繼續(xù)向后推進，當?shù)填^達到新的設(shè)計進尺后，再次在堤頭布設(shè)炸藥包群實施爆破，如此以拋填→爆破→拋填的方式循環(huán)進行，直至達到設(shè)計堤長；

進行所述側(cè)向爆填步驟時，是在堤身推進達到一定長度后實施，即在堤身的兩側(cè)布設(shè)炸藥包群進行側(cè)向爆填，完整形成堤身兩側(cè)的坡腳，擠出堤底殘留的淤泥；所述側(cè)向爆填步驟包括：藥包制作工序、裝藥工序、布藥工序、聯(lián)網(wǎng)和起爆工序；所述藥包制作工序、裝藥工序和聯(lián)網(wǎng)和起爆工序一一對應(yīng)地與所述堤頭爆填步驟中的藥包制作工序、裝藥工序和聯(lián)網(wǎng)和起爆工序相同；

進行布藥工序時，先在堤身兩側(cè)各自修筑布藥平臺，接著將布藥機就位于布藥平臺上，再由布藥機將藥包埋置到位；布藥時要控制以下參數(shù)：

①藥包位置控制，通過計算挖掘機的機身位置和大臂的長度把握藥包的埋置位置，使藥包埋置的邊線位于堤身的護底塊石的外沿1～2m；

②藥包間距的控制，通過在堤頂放樣以三點一線通過拉線確定；

③藥包埋深的控制：即控制藥包埋置位置的標高，控制方法是：

a.工前測量，通過掃海得到原泥面的標高，根據(jù)藥包的埋深不小于1/2淤泥厚度，得出每個側(cè)爆循環(huán)的藥包的埋置標高；

b.通過布藥桿上的尺寸刻度和布藥時點的水面標高確定藥包埋深；

進行堤側(cè)挖泥與補拋塊石步驟時，對堤身的外側(cè)進行挖泥和補拋塊石，必要時，再次在堤身兩側(cè)布設(shè)炸藥包群實施側(cè)向爆填，以形成滿足設(shè)計斷面要求的外側(cè)坡腳；

所述驗證階段時，包括驗證平面位置和落底深度，采用鉆孔探摸法和體積平衡法進行驗證，加以沉降位移觀測輔助驗證；

進行所述鉆孔探摸法驗證時，在堤頂鉆孔一定深度后從上至下依次探摸拋石層的厚度、泥石混合層的厚度和粉質(zhì)粘土層的厚度，并探摸拋石體的實際落底標高；

進行所述體積平衡法驗證時，通過每循環(huán)堤頭爆填所拋填的石方量和側(cè)向爆填后拋填的石方量統(tǒng)計，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)判斷實際拋填石方量與設(shè)計石方量是否吻合，若吻合便達到體積平衡；

進行沉降位移觀測輔助驗證時，根據(jù)堤頂上預(yù)埋的永久監(jiān)測點觀測堤身的沉降速率和位移速率。