專利名稱：水拋石爆破擠淤筑堤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水拋石爆破擠淤筑提方法，用于島式防波提、碼頭等離岸構(gòu)筑物工程的淤泥軟基的施工處理。
背景技術(shù)：
爆破法處理水下軟基的技術(shù)已廣泛應(yīng)用于港口防波提、圍海造地等工程，在節(jié)約經(jīng)濟(jì)、保證安全等方面具有顯著的優(yōu)勢。目前，常規(guī)的爆破法處理水下軟基的技術(shù)主要用于陸上拋填的軟土地基處理，而不能適用于不具備陸上推進(jìn)施工的淤泥軟基處理。對于島式防波提、碼頭等離岸構(gòu)筑物工程的軟土地基的處理，通常采用挖泥船進(jìn)行清除及運(yùn)輸后再進(jìn)行水拋石施工，或采用基床爆夯方式進(jìn)行處理。這種處理方式在挖泥后不能及時(shí)進(jìn)行水拋石施工，易造成回淤量大，需要反復(fù)處理。另外，現(xiàn)有技術(shù)的施工方法僅適用于單個(gè)作業(yè)面施工，只能陸上單向推進(jìn)，因而在實(shí)際應(yīng)用中存在效率低、成本高、工期長等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水拋石爆破擠淤筑提方法，通過在提身的橫向與側(cè)向同時(shí)布設(shè)藥包，一次起爆，使水拋石原位均勻沉降。本發(fā)明分多層進(jìn)行水拋石拋填，通過“拋填-爆破-拋填”循環(huán)作業(yè)多次實(shí)現(xiàn)泥石置換，形成穩(wěn)定的提身基礎(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明的目的，提供了一種水拋石爆破擠淤筑提方法，所述方法包括如下步驟在規(guī)定位置分多層進(jìn)行水拋石拋填；測算爆破前水拋石厚度；確定炸藥包在淤泥層中的埋入深度；沿著水拋石與周圍淤泥的泥石交界線附近，在所述確定的埋入深度處布設(shè)炸藥包以進(jìn)行爆破作業(yè)，使得拋填的水拋石原位沉降到泥下；在所述沉降的水拋石上重復(fù)前述步驟，直至所有的水拋石完全落底，形成穩(wěn)定的提身基礎(chǔ)。本發(fā)明中，在水拋石的橫向和側(cè)向同時(shí)布設(shè)炸藥包，一次同時(shí)起爆。其中，所述水拋石拋填的步驟包括在深水部分進(jìn)行的水拋石粗拋填和在淺水部分進(jìn)行的水拋石細(xì)拋填。并且所述水拋石粗拋填分為多層順序施工，形成第一水拋石層，所述水拋石細(xì)拋填是在所述第一水拋石層上進(jìn)行細(xì)拋填以形成第二水拋石層。優(yōu)選的，所述水拋石細(xì)拋填是分為多段順序施工。其中，所述埋入深度是在水拋石底面位置處，或者是在水拋石底面以下的附近位置。優(yōu)選的，本發(fā)明的水拋石拋填步驟的單循環(huán)進(jìn)尺在12 15米范圍內(nèi)。并且，根據(jù)本發(fā)明的施工方法可以實(shí)現(xiàn)在提身的多個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行水拋石拋填和爆破作業(yè)。如上所述，本發(fā)明是針對島式防波提、碼頭等離岸構(gòu)筑物等提供一種水拋石水下淤泥質(zhì)軟地基爆炸處理方法。該方法根據(jù)水拋石施工的特性進(jìn)行分層拋填，根據(jù)水拋石的厚度控制最佳布藥位置。利用爆炸作用機(jī)理，橫向與側(cè)向同時(shí)布設(shè)藥包，對淤泥質(zhì)軟基原位擾動(dòng)，使水拋石原位均勻沉降，通過“拋填-爆破-拋填”循環(huán)施工多次后實(shí)現(xiàn)泥石置換，直至達(dá)到軟地基處理的要求。根據(jù)本發(fā)明的施工方法，拋填起始位置可以不受工程地理位置或海域水深等自然條件的限制。另外，由于拋填方式不同，可以通過控制提身自重所能達(dá)到的擠淤深度，靈活調(diào)整爆破擠淤的施工參數(shù)。本發(fā)明的施工方法與現(xiàn)有技術(shù)中的方法相比，由于采取水拋石分層施工、提身橫向與側(cè)向爆破聯(lián)合起爆的方法，使其適用范圍更加廣泛，尤其適用于深厚軟基的處理。由于采用多層拋填及爆炸，形成的水拋石基礎(chǔ)密實(shí)性及穩(wěn)定性更好，能減少施工期沉降量。并且能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)作業(yè)面同時(shí)進(jìn)行施工，解決常規(guī)爆破擠淤筑提只能陸上單向推進(jìn)的問題，大大縮短了工期。


圖1顯示了本發(fā)明的水拋石爆破擠淤筑提方法的流程示意圖；圖2是水拋石分層粗拋填的斷面示意圖；圖3是水拋石分段細(xì)拋填斷面示意圖；圖4是爆破擠淤布藥橫斷面示意圖；圖5是爆破擠淤布藥平面示意圖；圖6是一次爆破擠淤后提身斷面示意圖；圖7是多次爆破擠淤的提身斷面示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1顯示了本發(fā)明的水拋石爆破擠淤筑提方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明的水拋石爆破擠淤筑提方法包括下述步驟步驟S101，水拋石拋填。即在規(guī)定位置分多層進(jìn)行水拋石拋填。本步驟是在選定好水拋石拋填的起始位置后，執(zhí)行水拋石拋填的步驟。所述水拋石拋填步驟包括水拋石粗拋填和水拋石細(xì)拋填兩個(gè)步驟，下文中分別予以詳細(xì)介紹。步驟S102，測算爆破前水拋石厚度。即測量并計(jì)算在本次爆破前各層水拋石的總厚度。步驟S103，確定炸藥包在淤泥層中的埋入深度。即根據(jù)實(shí)際工程情況，通過測量和計(jì)算得出炸藥包在淤泥層中的最佳埋入深度，以便取得最佳的爆破效果。步驟S104，布設(shè)炸藥包并執(zhí)行爆破作業(yè)。即沿著水拋石與周圍淤泥的泥石交界線附近，在所述確定的埋入深度處布設(shè)炸藥包以進(jìn)行爆破作業(yè)，使得拋填的水拋石原位沉降到泥下。步驟S105，重復(fù)前述步驟。即在所述沉降的水拋石上重復(fù)前述步驟，直至所有的水拋石完全落底，形成穩(wěn)定的提身基礎(chǔ)。下面參照圖2至圖7詳細(xì)介紹上述各個(gè)步驟。圖2是水拋石分層粗拋填的斷面示意圖。
在圖2中，顯示了作為離岸構(gòu)筑物工程(例如防波提、離岸碼頭等)的一個(gè)具體示例的防波提的爆破擠淤筑提的斷面施工示意圖。其中，虛線表示防波提輪廓線，實(shí)線表示水拋石粗拋填輪廓線。ΔΗρΔΗ”…ΔH6表示每層水拋石厚度。如圖2所示，采用一次拋填量較大的船舶(例如開底駁等)將石料運(yùn)輸至施工部位，進(jìn)行防波提深水部分的水拋石粗拋填，石料拋填在水底的淤泥層上，形成第一水拋石層。這里，水拋石粗拋示例性的分為6層依次進(jìn)行施工，但不限制于此。實(shí)際上，可以根據(jù)提身設(shè)計(jì)高程、處理淤泥厚度以及施工能力等靈活的確定水拋石的層數(shù)，以分層進(jìn)行水拋石拋填施工。圖3是水拋石分段細(xì)拋填斷面示意圖。如圖3所示，采用船舶上的挖掘機(jī)進(jìn)行水拋石的細(xì)拋填，在所述第一水拋石層上形成第二水拋石層。本步驟中，將位于淺水部分的第二水拋石層按順序分段細(xì)拋填至設(shè)計(jì)施工尺寸。本實(shí)施例中，優(yōu)選的使得第二水拋石層的頂高程(即建筑物頂面的絕對標(biāo)高值) 超過當(dāng)?shù)馗叱彼?當(dāng)?shù)厮矫鏉q落潮時(shí)達(dá)到的最大潮高水位)0. 5 1. 0米。圖3中，第二水拋石層示例性的分為6段(①、②…⑥)分別進(jìn)行細(xì)拋填施工，但本發(fā)明不限制于此。下一步，測算爆破前水拋石厚度。在上述水拋石拋填的施工步驟中，對每層水拋石的厚度進(jìn)行測算并記錄，由此計(jì)算得到爆破前水拋石厚度H5 H5=AH^AHJ--JAHi其中，AHi為第i層水拋石厚度，所述水拋石厚度H5包括粗拋填和細(xì)拋填的所有水拋石的總厚度。每層水拋石的厚度是由該層水拋石的頂高程減去其底高程的差計(jì)算得到，其中，頂高程是指建筑物頂面的絕對標(biāo)高值，底高程是指建筑物底面的絕對標(biāo)高值，該兩個(gè)參數(shù)值都是在實(shí)際施工中測量得到。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以根據(jù)提身設(shè)計(jì)高度、處理淤泥厚度、海洋潮汐規(guī)律、船舶的運(yùn)力、吃水深度等方面因素，確定提身拋填高程、尺寸、分層厚度等拋填參數(shù)。同時(shí)，還可以根據(jù)各種船舶的不同特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理、有效、經(jīng)濟(jì)的拋填參數(shù)。下一步，確定炸藥包在淤泥層中的埋入深度。水拋石拋填到位后，需要在規(guī)定的位置及深度埋入炸藥包。本發(fā)明中，炸藥包的埋入深度優(yōu)選的在水拋石底面位置處，或者是水拋石底面以下的附近位置。圖4是爆破擠淤布藥橫斷面示意圖。如圖4所示，也可以通過對需要處理的淤泥層厚度的測算，確定藥包在淤泥層中的埋入深度，測算公式為Hs1 = H石-HsHm1 = Hm-Hs1Hb = Hs^k · Hm1其中Hs為泥面以上水拋石厚度，在實(shí)際工程中測量得到；Hs1為泥面以下水拋石厚度，在實(shí)際工程中測量得到；Hm為淤泥層的厚度，通常由工程設(shè)計(jì)單位勘探得到，并在施工圖紙上記載以提供給施工單位；
Hm1為拋填后待處理泥厚度；Hb為藥包埋入淤泥層的深度；k為一常數(shù)值，通常根據(jù)實(shí)際施工數(shù)據(jù)分析得出常數(shù)k的取值，本發(fā)明中優(yōu)選的取值在0 0.55的范圍內(nèi)，可以根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況在此范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。如果K取值小于 0，可能會(huì)導(dǎo)致埋藥位置過淺，炸藥包能量不能充分作用于底下淤泥。如果K取值大于0. 55， 可能會(huì)由于埋藥過深，對基礎(chǔ)的持力層造成破壞，不利于提身穩(wěn)定。下一步，布設(shè)藥包并進(jìn)行爆破作業(yè)。在按照上述步驟執(zhí)行水拋石拋填施工后，在拋填位置形成一小島，然后可以利用船舶將布藥設(shè)備運(yùn)至島上或直接將布藥設(shè)備放置于船舶上進(jìn)行炸藥包的布設(shè)、爆破作業(yè)， 使水拋石沉降與水下軟基進(jìn)行置換形成基礎(chǔ)。圖5是爆破擠淤布藥平面示意圖。如圖5所示，沿著水拋石與周圍淤泥的泥石交界線附近，在已拋填好的水拋石的橫向與側(cè)向進(jìn)行炸藥包布設(shè)，布設(shè)深度為前面計(jì)算得到的藥包埋入淤泥層的深度HB。優(yōu)選的，在該泥石交界線外緣1 ail處布設(shè)炸藥包。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)得出，泥石交界線外緣1米以內(nèi)是泥與石的混合物，比較硬實(shí)，不容易將藥包穿過它再埋入淤泥以下；另一方面，如果藥包布設(shè)得太遠(yuǎn)，超過2米以上，會(huì)使藥包能量不能充分作用于水拋石底下的淤泥，就會(huì)降低擾動(dòng)，降低爆破效果。布藥設(shè)備可以根據(jù)施工現(xiàn)場情況放置于提頂或船舶上進(jìn)行藥包布設(shè)?，F(xiàn)有技術(shù)中，是在提身橫向爆破(也就是軸向推進(jìn)提頭爆破)完成一段距離后再進(jìn)行側(cè)向爆破，是兩個(gè)獨(dú)立的工序。而在本發(fā)明中，爆破擠淤的施工工藝可以在提身橫向和側(cè)向同時(shí)進(jìn)行爆破，即在水拋石形成的提身的橫向與側(cè)向同時(shí)布設(shè)炸藥包，一次同時(shí)起爆， 使水拋石整體均勻沉降(如圖5所示)。這樣，由于橫向與側(cè)向爆炸處理同時(shí)完成，減少爆破工序，對爆破擠淤工藝進(jìn)行了調(diào)整，為水拋石的拋填作業(yè)提供更多的工作時(shí)間。本發(fā)明中，單循環(huán)進(jìn)尺優(yōu)選的控制為12 15米。如圖5所示，單循環(huán)進(jìn)尺是指沿提身軸線前進(jìn)的水平距離，也就是通過爆破完成一段水拋石與淤泥置換達(dá)到的最佳水平前進(jìn)距離。圖6是一次爆破擠淤后提身斷面示意圖。如圖6所示，爆破后水拋石原位沉降到水下，形成部分基礎(chǔ)，達(dá)到爆破擠淤的效果。本發(fā)明中，由于是在水拋石的橫向與側(cè)向同時(shí)布設(shè)炸藥包，一次同時(shí)起爆，從而能夠?qū)崿F(xiàn)使水拋石整體均勻沉降的效果。在本發(fā)明實(shí)施例的爆破施工參數(shù)中，爆破排淤填石單位耗藥量(即爆除單位體積淤泥所需的藥量，簡稱單耗)qc)(kg/m3)可以根據(jù)工程的實(shí)際情況確定，通常為0. 6 0. 8kg/ m3。在地質(zhì)情況不同的情況下，需根據(jù)提身的具體情況對單耗參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。下一步，循環(huán)施工，在沉降的水拋石基礎(chǔ)上重復(fù)前述步驟。在爆破后，根據(jù)爆破效果可以繼續(xù)進(jìn)行水拋石的分層拋填工作，直至達(dá)到設(shè)計(jì)拋填斷面，再進(jìn)行布藥、爆破作業(yè)。如此多次循環(huán)施工，直至提身水拋石完全落底，形成穩(wěn)定基石出。此外，可以在提身的多個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行水拋石施工，形成多向推進(jìn)，從而加快施
工進(jìn)度。
7
圖7是多次爆破擠淤的斷面示意圖。如圖7所示，在已形成的水拋石基礎(chǔ)上再次用船舶進(jìn)行水拋石的拋填施工，實(shí)現(xiàn)原位補(bǔ)高及加寬，以保證提身的穩(wěn)定。如此多次循環(huán)使提身水拋石落底，完成一個(gè)工作段的水拋石爆破擠淤筑提。應(yīng)注意，本發(fā)明實(shí)施例中涉及到的水拋石拋填施工的起始位置、提身拋填高程、尺寸、分層厚度、水拋石的層數(shù)等拋填參數(shù)的獲取方式不屬于本發(fā)明的討論范圍，而是可以根據(jù)提身設(shè)計(jì)高度、處理淤泥厚度、海洋潮汐規(guī)律、船舶的運(yùn)力、吃水深度等因素靈活確定。另外，包括一次爆破排淤填石藥量、單藥包重量、線藥量、藥包間距等在內(nèi)的爆破參數(shù)，也不屬于本發(fā)明的討論范圍，而是可以根據(jù)實(shí)際工程情況靈活確定。本發(fā)明旨在保護(hù)一種水拋石爆破擠淤筑提方法，著重于對現(xiàn)有技術(shù)中的爆破法處理水下軟基的方法流程進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)保證提身穩(wěn)定的同時(shí)降低后期沉降量的目的，進(jìn)而節(jié)省工期，降低施工成本。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式
僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
權(quán)利要求
1.一種水拋石爆破擠淤筑提方法，所述方法包括如下步驟 在規(guī)定位置分多層進(jìn)行水拋石拋填；測算爆破前水拋石厚度； 確定炸藥包在淤泥層中的埋入深度；沿著水拋石與周圍淤泥的泥石交界線附近，在所述確定的埋入深度處布設(shè)炸藥包以進(jìn)行爆破作業(yè)，使得拋填的水拋石原位沉降到泥下；在所述沉降的水拋石上重復(fù)前述步驟，直至所有的水拋石完全落底，形成穩(wěn)定的提身 ■石出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述布設(shè)炸藥包的步驟是在水拋石的橫向和側(cè)向同時(shí)布設(shè)炸藥包，一次同時(shí)起爆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述水拋石拋填的步驟包括在深水部分進(jìn)行的水拋石粗拋填和在淺水部分進(jìn)行的水拋石細(xì)拋填。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述水拋石粗拋填分為多層順序施工，形成第一水拋石層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述水拋石細(xì)拋填是在所述第一水拋石層上進(jìn)行細(xì)拋填以形成第二水拋石層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述水拋石細(xì)拋填是分為多段順序施工。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述第二水拋石層的頂高程超過當(dāng)?shù)馗叱彼?.5 1.0 米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述測算爆破前水拋石厚度的步驟包括 測算每層水拋石的厚度；計(jì)算各層水拋石的厚度之和得到爆破前水拋石厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，沿著所述泥石交界線外緣1 2米處布設(shè)炸藥包。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述埋入深度是在水拋石底面位置處，或者是在水拋石底面以下的附近位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，通過下述公式計(jì)算確定炸藥包在淤泥層中的埋入深度Hb:Hs1 = H5-Hs Hm1 = Hm-Hs1 Hb = Hs^k · Hm1其中Hs為泥面以上水拋石厚度；Hs1為泥面以下水拋石厚度；Hm為淤泥層的厚度；Hm1為拋填后待處理的泥厚度；Hb為藥包埋入淤泥層的深度；k為一常數(shù)值，在0 0. 55的范圍內(nèi)取值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述爆破作業(yè)的爆破排淤填石單位耗藥量為0.6 0. 8kg/m3。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述水拋石拋填步驟的單循環(huán)進(jìn)尺在12 15米范圍內(nèi)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，在提身的多個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行水拋石拋填和爆破作業(yè)。
全文摘要
一種水拋石爆破擠淤筑堤方法，該方法在規(guī)定位置分多層進(jìn)行水拋石拋填，沿著水拋石與周圍淤泥的泥石交界線附近在堤身的橫向與側(cè)向同時(shí)布設(shè)藥包，使水拋石原位均勻沉降，通過“拋填-爆破-拋填”循環(huán)作業(yè)多次實(shí)現(xiàn)泥石置換，形成穩(wěn)定的堤身基礎(chǔ)。本發(fā)明的方法適用于不具備陸上推進(jìn)施工條件的海堤、碼頭以及離岸構(gòu)筑物等工程的淤泥軟基處理。
文檔編號E02D3/10GK102251516SQ20111009662
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者劉永強(qiáng), 彭海明, 李松, 李江國, 王峰, 黃春花 申請人:北京中科力爆炸技術(shù)工程有限公司