公路软基处理新技术——爆炸抛石挤淤路桥集团河北工程部凌四周载模[摘要]爆炸抛石挤淤处理高速公路软土地基是一项新技术。
以福宁高速公路A17标为工程实例，介绍爆炸抛石挤淤施工和质量控制。
[关键词]爆炸抛石挤淤；施工；质量控制1 前言爆炸抛石挤淤处理水下地基基础和软土地基是80年代末在我国发展起来的一项新的施工技术，在国内港口、码头工程已多次应用，效果良好。
但在高速公路软基处理中应用较少，96年开工的同三国道主干线罗（源）—宁（德）高速公路在国内首次采用此方法处理公路软基。
2000年开工的同三国道主干线福（鼎）—宁（德）高速公路A10、A17合同段部分滨海路堤采用爆炸抛石挤淤处理软基。
2.爆炸抛石挤淤处理软基的基本原理爆炸抛石挤淤处理软基的基本原理是：在抛石体外缘一定距离和深度的淤泥质软基中埋放药包群，当药包群发生爆炸时，起爆瞬间淤泥将从药包中心向四周飞散、上抛形成爆坑。
这时处在爆坑边沿的抛石体将失去支撑，并在爆炸负压和强烈震动作用下瞬间滑入爆坑形成“石舌”（见图一），达到置换淤泥的目的。
继而在“石舌”上继续抛填石料，形成新的抛石体，再埋放药包群并引爆。
如此多次循环推进爆破，即可达到最终置换目的。
3 爆炸抛石挤淤的适用条件3.1适用于抛石置换水下淤泥质软基的防护堤、围堰、护岸、驳岸等工程；3.2地质条件要求淤泥质软土地基，置换的软基厚度宜为3-17m；3.3公路滨海（河、湖、塘）路堤当软基较厚、路堤受海（河）水浸泡、持力层横坡较大时最宜采用此方法；3.4附近要有丰富的石料；4 施工方法的选择及用药量计算爆炸挤淤处理公路软基有两种施工方法。
4.1堤侧爆炸挤淤法。
即在路基内侧（非软基侧）沿路线纵向抛石填筑一条宽约10m的内堤，然后由内向外依次循环推进爆炸挤淤形成路堤。
适应于路堤横断面部分为软基，持力层向外倾斜，淤泥由内向外逐渐变厚的路基。
4.2堤端爆炸挤淤法。
即沿路基中心线纵向爆炸推进形成堤头，然后自堤头两侧向外进行堤侧爆炸形成路堤，最后对路堤坡角进行爆夯形成设计反压平台。
适用于持力层较平缓，淤泥厚度变化较小，全断面为爆炸抛石挤淤的路基。
福宁高速公路A17合同段共有三段共计858m滨海路堤设计为爆炸抛石挤淤。
图纸所示淤泥顶面标高为-0.13—1.5m，淤泥底面标高为-12.2—-14.3m，层厚3.0-14.27m。
持力层为亚粘土，容许承载力200kPa，持力层横向最大坡降23.5%。
淤泥呈流塑状，容许承载力不足50kPa，具有腥臭味。
滨海路堤典型横断面图如图二所示，均采用堤侧爆炸挤淤法施工。
用药量计算如下：q L=q o × L H × Hmq L—线药量，即单位布药长度上分布的药量(kg/m)；L H—爆炸抛石挤淤每循环水平距离，设计图纸规定为5.0m；q o—爆除单位体积淤泥所需药量(kg/m3)。
根据试验段总结数据，并参照JTJ/T258-98标准，q o 值取0.40kg/m 3； Hm —淤泥厚度(m)，含淤泥包隆起高度；福宁高速公路A17合同段不同深度淤泥线药量如表1。
不同深度淤泥线药量表 表1注：因泥面上水深很浅，故不考虑覆盖水深影响。
q 1= q L × L L /mq 1—单孔药包药量(Kg)； m —布药孔数； L L —布药线长度（m）；本标段K108+510-K108+758段爆炸抛石挤淤每5.0m 一个循环（横向），每组埋设5孔炸药，每孔中心间距2.5m （纵向），每组间距5.0m （纵向），设计单孔平均用药量80kg ，实际施工用药量见表2。
K108+510-K108+758段爆炸抛石挤淤单孔用药量表注：1、表中为实际施工中单孔用药量。
因施工时部分炮孔间距有所调整，所以部分炮孔单孔用药量与理论计算值略有出入。
2、设计药量为参考值，实际施工时应经计算确定单孔用药量。
5爆炸抛石挤淤施工5.1施工准备施工准备包括编制爆炸挤淤施工组织设计，调查水文、地质、气象、潮汐资料，与公安、港监、航道、环保、渔业等部门取得联系，完善必要的手续。
5.2测量定位根据爆炸挤淤设计方案及设计平面图定出抛填石方的范围，可用全站仪测量放样，并插上细竹杆作标识。
5.3抛填石料利用挖方开炸石料，自卸汽车运至抛填处，装载机或推土机堆高。
抛石堆积高度应比泥面高出3-7m，并尽量堆高。
石料强度不得小于20MPa，尽可能用大块石料，粒径30cm以下石料含量不超过20%，不得含土。
5.4平整场地抛填完成后即平整场地，以便汽车行驶和装药机正常作业。
可在抛石体上铺垫石渣以利整平。
5.5布设炮孔根据炮孔设计位置在淤泥上定出标志，应保证炮孔位于抛石前缘外1-2m。
装药机（挖掘机改装）压入Φ50mm钢管探测实际淤泥深度，判断淤泥内是否有障碍物。
为方便操作，可在淤泥上放置木板或竹排作操作平台。
5.6装药器就位下沉装药器为内径153mm、壁厚3mm钢管，管节上、下口设置法兰盘，根据需要长度拼接。
钢管下口安装混凝土封口砣（见图三），利用装药机将钢管向淤泥体内下压至三分之二的淤泥深度后停止。
5.7装入药包爆破采用乳化炸药，毫秒差电雷管引爆。
根据计算药量，将药包放入装药器（钢管）内。
每炮孔需放入两发同厂、同批号的并联电雷管。
凡雷管体压扁、破损、锈蚀，加强帽歪斜者严禁使用。
5.8提升装药器为防止提升装药器时带上药包及药包上浮，可先向管内注水（或注砂）至水从管口溢出为止，拔起装药器移至下一炮位作业。
5.9连接起爆网络采用高能起爆器起爆，细电线组成串联起爆网络。
应注意各炮孔电线应连接牢固，缠绕防水胶布。
5.10警戒起爆网络确认连接完毕，岗哨发出预告信号，所有与爆破无关人员应立即撤到安全地点。
5.11起爆确认人员，设备全部撤离危险区，具备安全起爆条件时，发出起爆信号，接通起爆器起爆。
5.12测量断面，分析爆炸效果爆炸完成后即测量爆后断面，整理技术资料，分析爆炸效果。
图四爆炸抛石挤淤施工工艺流程图6 质量检验爆炸抛石挤淤质量检验方法有体积平衡法、钻孔探摸法和物探法三种。
实际施工中采用体积平衡法进行施工过程质量控制，钻孔探摸法进行竣工检验。
物探法（利用高频电磁波）只适用检查工作量大的工程，且精度较差，故未采用。
6.1体积平衡法每20m一个断面进行爆前、爆后、爆后补抛横断面测量，并估算抛填自重下沉断面。
横断面测量时每2m测一点标高，绘出断面图。
本次循环置换数量=（爆前爆后断面差+补抛断面+抛填自重下沉断面）×长度实际抛填石料数量=总车数×每车石料体积K108+510-K108+758段爆炸挤淤体积平衡统计表表3注：抛石体积为虚方，较置换体积大10%左右。
6.2钻孔探摸法此法是检验爆炸处理软基石体落底效果最直观最可靠的检验手段。
目的是揭示抛填体厚度，混合层厚度，查明堤身落底深度及堤底下卧土层、堤身的密实程度，并验证原地质资料，判明各土层的物理力学指标。
K108+510-K108+758段爆炸挤淤完工后委托福建省闽东地质工程勘察院进行钻探。
选用XY-1型钻机，开孔口径Φ130mm，终孔口径Φ91mm。
每50m一个断面，每断面布置2-3钻孔，总计9个钻孔，钻入下卧层（持力层）不少于2m。
钻探结果见表4。
钻孔探摸成果汇总表表4注：混合层是指抛石体与持力层间的夹层，由抛填石料与爆炸共同作用并动态完成的。
主要由淤泥组成，含少量碎石，规范规定平均厚度不大于1.0m。
由表4可以看出，除ZK4混合层厚度超标0.11m外其余均满足要求。
经钻探单位对ZK4混合层取样化验认为其上部0.40m已相变成含亚粘土砂砾，不必进行处理。
钻孔探摸结果表明爆炸抛石落底良好，施工质量完全满足要求。
根据混合层（淤泥层）土工试验成果，表明淤泥层各性能指标较处理前有所改善（见表5），但仍属高压缩性土，工程性能较差。
混合层（淤泥）土工试验成果表表57 沉降观测由于混合层为高压缩性淤泥，持力层也将会产生压缩变形，加之爆炸抛石形成的堤身固结状态及骨料间的胶结性能欠佳，所以会产生沉降。
因此填土加载过程中要按软基沉降位移观测的要求进行观测，严格控制填土速率。
设计规定日沉降量不大于10mm，日侧向位移不大于5mm。
K108+510-K108+758段共设有四个沉降板，自2001年7月开始观测，观测结果见表6。
沉降观测汇总表表6注：由于爆炸抛石挤淤完成后方能埋设沉降杆（利用钻孔），故只能观测到自抛石体上填土加载过程中产生的沉降。
在此之前抛石体产生的沉降无法观测。
从上表可以看出爆炸挤淤路堤沉降量远小于高速公路路堤工后容许沉降（一般不大于30cm），在六个月后基本趋于稳定。
采用常规的软基处理方法如粉喷桩、碎石桩等需几年后才能终结沉降，且沉降量远远大于爆炸挤淤处理后的沉降量。
8 施工注意事项8.1开工前应根据设计单位提供的地质资料酌情增补到每20m一个断面地质资料。
只有掌握详细、准确的地质资料才能合理的进行爆炸设计。
8.2用药量的确定是爆炸抛石挤淤处理软基成功与否的关键。
炸药量的使用要有足够的安全储备，确保抛石落底，并符合爆炸安全要求。
爆除单位体积淤泥所需的药量q0值应根据试验段确定。
8.3布药线（炮孔）应保证位于抛石体前缘外1-2m，药包中心位置应位于自泥面向下三分之二的淤泥深度处。
8.4滨海施工时宜在满潮时爆炸，此时置换处理效果最好。
8.5应采用串联起爆线路，确保同时起爆。
8.6严格执行国家现行爆破安全技术有关规定，保管好雷管、炸药，划定安全区域，正确评估爆炸对附近建筑物、船舶的影响。
可采取分段起爆等技术措施，以策安全。
8.7万一堤身落底达不到设计要求，可采取堤侧补爆、加大坡脚反压平台宽度、增加预压时间等处理措施。
9 结论实践证明爆炸抛石挤淤处理软基具有施工设备简单、软基处理效果好、沉降期短、工后沉降小、施工进度快等优点。
适合处理层厚3-17m的淤泥质软基，特别是当软基路堤滨海（湖、河、塘）时更有其独到的优点，在公路工程中应用前景广阔。
参考文献：1 连云港港口工程设计研究所《爆炸法处理水下地基和基础技术规程》（JTJ/T258-98）。
2 福建省宁德市高速公路建设指挥部《福宁高速公路软基处理手册》。
