[发明专利]一种渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法

权利要求书

1.一种渔港防波堤深厚软基的爆破挤淤施工方法，包括施工准备阶段、实施阶段和验证阶段；其特征在于，

所述施工准备阶段包括以下步骤：爆破等级划分、石料开采规格控制、施工参数设计、爆破药量的计算、爆破网络设计；

进行爆破等级划分步骤时，根据爆区所处环境、与爆区最近的建筑物的距离、作业范围和最大一次总药量划分爆破等级；

进行石料开采规格控制步骤时，一是选择石料开采场，通过钻探确定，探明山体覆盖层的厚度，岩质情况及裂隙发育情况，从而判断采到的块石是否符合规格要求和数量要求；二是通过爆破开采石料，经过开采爆破试验和爆破参数调整获得符合规格要求的块石，即根据计算公式：Q_C＝q×a×b×H得出单孔药量，式中,Q_C为开采爆破单孔药量t；q为岩石标准单耗Kg/m³；a为炮孔间距m；b为炮孔排距m，H为台阶高度m，根据开采爆破试验效果判断是否需要调整爆破参数，如果块石的尺寸偏小应增大炮孔的孔径，降低q的指标或加大a的指标或加大b的指标，或同时调整其中2～3个指标，若块石的尺寸偏大则相应反之调整；

进行施工参数设计步骤时，包括抛填参数的取值和爆破参数的取值；

(1)抛填参数的取值方法如下：

①堤顶爆前抛填标高的取值：一要考虑抛填标高是否适合自卸车两个车道的宽度，并在堤顶爆前加载的高度比堤顶设计标高高2m；二要考虑堤头的局部加载高度至少比堤顶设计标高高2m；

②堤顶爆前抛填宽度的取值：不小于堤身断面的底宽；

③每炮抛填进尺L_H的取值：根据淤泥厚度H_m的分布情况选取；当淤泥厚度H_m＝4～10m,每炮抛填进尺L_H＝5～6m；当淤泥厚度H_m＝10～15m,每炮抛填进尺L_H＝6～7m；当淤泥厚度H_m＝15～25m,每炮抛填进尺L_H＝4～5m；

(2)爆破参数的取值方法如下：

①药包平面位置的取值：在抛石体的外沿1～2m；

②药包间距的取值：为2～3m，药包间距大时单个药包的重量大，药包间距小时单个药包的重量小；单个药包的重量为50～60kg，以方便装药为准；

③药包埋深的取值：视覆盖水深的情况选取；当覆盖水深小于2m，药包埋深为0.5H_m；当覆盖水深2～4m，药包埋深为0.45H_m；当覆盖水深大于4m，药包埋深为0.55H_m；

④炸药单耗的取值：以H_s/H_m的比值选取，H_s为泥面以上的填石厚度m；当H_s/H_m≤1，炸药单耗q₀＝0.3～0.4；当H_s/H_m＞11，炸药单耗q₀＝0.4～0.5；

进行爆破药量的计算步骤时，包括线布药量计算、堤头一次爆破药量计算和单孔药量计算；

(1)线布药量的计算公式为：q’L＝q₀×L_H×H_mw，H_mw＝H_m+(γ_w/γ_m)H_w；

式中：q’L为线布药量kg/m，即单位布药长度上分布的药量；q₀为炸药单耗kg/m³,即爆除单位体积淤泥所需的药量；L_H为爆破排淤填石一次推进的水平距离m；H_mw为计入覆盖水深的折算淤泥厚度m；H_m为置换淤泥厚度m；γ_w为水重度KN/m³，取9.8KN/m³；γ_m为淤泥重度KN/m³，取15.51KN/m³；H_w为覆盖水深m，即泥面以上的水深，取平均值2.2m；

(2)堤头一次爆破药量的计算公式为：Q＝q’L×L_L

式中：Q为堤头一次爆破挤淤药量kg；q'L为线布药量kg/m，即单位布药长度上分布的药量；L_L为理论布药线长度m；

(3)单孔药量的计算公式为：Q1＝Q/m，m＝L_L/(A+1)

式中：Q1为单孔药量kg；m为一次布药理论孔数；A为药包间距，取2.0～3.0m；

进行爆破网络设计步骤时，采用非电起爆网络，由起爆器、击发针、主导爆管雷管、若干支导爆管雷管、导爆管和药包组成；起爆器通过导线与击发针相连，击发针通过导线与主导爆管雷管相连，主导爆管雷管通过导线与若干个支导爆管雷管相连，每个支导爆管雷管通过多根导爆索与多个药包相连；起爆器引爆导线，主导爆管雷管瞬间起爆，以致由毫秒延迟的支导爆管雷管起爆引爆炸药包，达到分段毫秒微差起爆；

所述实施阶段包括以下步骤：测量控制、堤身抛填、堤头爆填、堤身循环抛填、侧向爆填以及堤侧挖泥与补抛块石；

进行所述测量控制步骤时，包括以下工序：

(1)测量放线工序，在堤身抛填阶段，测量放线采用RTK-GPS测量系统进行，RTK-GPS测量系统由GPS接收设备、数据传输系统和软件系统三部分组成；数据传输系统由基准站的发射电台和流动站的接收电台组成；软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能；根据设计施工图进行放样，并设立抛填标志；

(2)沉降位移观测工序，随着堤头爆填的推进，每50m预埋一个沉降盘，埋设好的沉降盘的顶部露出堤顶25cm，观测期直至堤身的护面施工完成；待堤顶的压顶施工完成后，沿堤长每50m预埋一个永久监测点；

进行所述堤身抛填步骤时，抛填的块石采用挖掘机配合自卸车装车运至堤顶抛填，通过RTK-GPS测量系统控制堤顶抛填宽度、抛填顶标高和每炮抛填进尺；堤顶爆前抛填宽度应满足设计断面底宽的要求；抛填顶标高的控制包括堤顶爆前抛填高度控制和爆后的堤顶标高控制；爆破过程中堤顶不断下降应不断补抛，待完成全部爆填挤淤作业后，且沉降基本稳定后再逐步补抛至堤顶达到设计标高；

进行所述堤头爆填步骤时，是在堤身抛填进尺达到设计进尺后实施，即在堤头的正面和两侧布设炸药包群进行爆填挤淤，包括以下工序：

(1)药包制作工序，按照方案选取单个药包的重量，根据单根炸药的重量确定每个药包的炸药根数，并将单个药包所需的炸药装入编织袋内，将导爆索的一端做成起爆头，插入炸药内部，再用细麻绳捆扎编织袋口，导爆索的另一端外露在编织袋外并用塑料防水胶布包扎；

(2)装药工序，将药包装入呈圆筒形的装药室，装药室的外径为Φ32～36cm，壁厚为8mm，装药室的上口和下口均为斜口，装药室的下口设有盖板并通过铁丝扣在位于装药室外壁的扣环上；当装药室的下口插进淤泥时盖板封盖，拔出装药室时盖板自动打开，使药包滞留在淤泥层中，达到埋置药包的目的；

(3)布药工序，采用布药机完成，布药机包括装药室、布药杆、挖掘机的大臂和机身；由挖掘机的大臂端头与布药杆的上端连接，布药杆的下部固定装药室；通过挖掘机的大臂动作将布药杆连同装药室一起垂直插入淤泥层中；布药时要控制以下内容：

①药包位置控制，通过计算挖掘机的机身位置和大臂的长度把握药包的埋置位置，使药包埋置在抛石体的坡底外沿1～2m；

②药包间距的控制，通过在堤顶放样以三点一线通过拉线确定；

③药包埋深的控制：即控制药包埋置位置的标高，控制方法是：

a.工前测量，通过扫海得到原泥面的标高，根据药包埋深不小于1/2淤泥厚度得出每个端爆填循环的药包埋置的标高；

b.通过布药杆上的尺寸刻度和布药时点的水面标高确定药包埋深；

(4)联网和起爆工序，联网时，根据设计的爆破网络联线各药包；起爆时，起爆方式采用分段毫秒微差起爆，根据一次炸药总量确定，最多分为5段，每段药量不低于170kg，段与段之间延迟50毫秒爆破；

进行所述堤身循环抛填步骤时，堤头爆填后按设计堤顶宽度补抛块石并继续向后推进，当堤头达到新的设计进尺后，再次在堤头布设炸药包群实施爆破，如此以抛填→爆破→抛填的方式循环进行，直至达到设计堤长；

进行所述侧向爆填步骤时，是在堤身推进达到一定长度后实施，即在堤身的两侧布设炸药包群进行侧向爆填，完整形成堤身两侧的坡脚，挤出堤底残留的淤泥；所述侧向爆填步骤包括：药包制作工序、装药工序、布药工序、联网和起爆工序；所述药包制作工序、装药工序和联网和起爆工序一一对应地与所述堤头爆填步骤中的药包制作工序、装药工序和联网和起爆工序相同；

进行布药工序时，先在堤身两侧各自修筑布药平台，接着将布药机就位于布药平台上，再由布药机将药包埋置到位；布药时要控制以下参数：

①药包位置控制，通过计算挖掘机的机身位置和大臂的长度把握药包的埋置位置，使药包埋置的边线位于堤身的护底块石的外沿1～2m；

②药包间距的控制，通过在堤顶放样以三点一线通过拉线确定；

③药包埋深的控制：即控制药包埋置位置的标高，控制方法是：

a.工前测量，通过扫海得到原泥面的标高，根据药包的埋深不小于1/2淤泥厚度，得出每个侧爆循环的药包的埋置标高；

b.通过布药杆上的尺寸刻度和布药时点的水面标高确定药包埋深；

进行堤侧挖泥与补抛块石步骤时，对堤身的外侧进行挖泥和补抛块石，必要时，再次在堤身两侧布设炸药包群实施侧向爆填，以形成满足设计断面要求的外侧坡脚；

所述验证阶段时，包括验证平面位置和落底深度，采用钻孔探摸法和体积平衡法进行验证，加以沉降位移观测辅助验证；

进行所述钻孔探摸法验证时，在堤顶钻孔一定深度后从上至下依次探摸抛石层的厚度、泥石混合层的厚度和粉质粘土层的厚度，并探摸抛石体的实际落底标高；

进行所述体积平衡法验证时，通过每循环堤头爆填所抛填的石方量和侧向爆填后抛填的石方量统计，根据统计数据判断实际抛填石方量与设计石方量是否吻合，若吻合便达到体积平衡；

进行沉降位移观测辅助验证时，根据堤顶上预埋的永久监测点观测堤身的沉降速率和位移速率。