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2015-07-14 19:05:48.0 责ren编辑:cui玮娜

 

刘永强   杨仕chun

(眀en┲衚eli爆炸糺i豕heng有限公司,眀en100035)

zhai要:ben文回gu了bet98挤淤的发zhan历shi,介绍了bet98挤淤jili的新认识和重要tupo,总结了bet98挤淤新工艺和糺i醺慕矫娴慕鴝han,指出bet98挤淤lianghao的发zhan前jing,并重点分析了bet98挤淤zuo业对huan境的不liang影xiang和制约bet98挤淤发zhan的关键因素,进而ti出后续糺i鮵an究方向。

关键词:bet98挤淤;bet98jili;复heruan基;直立堤;水生生wu

1bet98挤淤ruan基处li糺i醺乓

11ruan基处li分类及特点

zai土建、交通、水利工cheng中,当天然的地基强度和变形不neng满足工cheng要求时,xu要对地基进行处li。ruan土地基的处li质量是保证建筑wu安全、gao效运营的关键,也直接影xiang到地基的基chu承载li。地基处li方法众duo,对每一个具体的工cheng往往都有qi特殊性,通常的处li方法有两大类。

(1)ruan基加固法。zhu要包kuo:插纸板、堆载预压、真空预压、砂zhuang()、sui石zhuang、xuan喷zhuang祋ue椒ā

(2)淤泥謒eihuanā0黭uo用开山石料或砂huan填ruan基和bet98排淤填石法(或称bet98挤淤法)

12bet98挤淤法的发zhan历shi

20世纪80年代中期,由于lianyungang口人堤建设的xu要,由中guoke学院li学yan究所、lianyungang建gang指挥bu、中交san航设计院、lianyungang锦屏磷矿四家单位组成lianhekeyan组开zhan了bet98排淤填石法的糺i鮵an究工zuo,并zailianyungang海jun堤和lianyungang西大堤工cheng中de到应用(见图1),yan究成果曾huoguo家专利金奖和guo家ke技进bu二等奖。cong20世纪90年代开shi,该项糺i鮶ai南起sanya北至大lianyan海海洋工cheng中de到普遍应用。淤泥处li深度由最初的10m左右,到目前普遍20duo米,更深达到38m(福建可门电厂工cheng),个别工cheng局bu达到42m(浙江头门gang南wei堤工cheng)

随着淤泥处li深度的加大,工cheng应用的扩大,促使对bet98挤淤的认识经历了san个zhu要阶duan:li论探索期(20世纪80年代)、实践反zuo用期(20世纪90年代)和que立新认识期(2000年以来)

13bet98挤淤发zhan前jing

爆炸法挤淤的yuanli不同于qi他ruan基处li方法,它不是通过tigao和竛a朴倌郼eng的自身承载li,诸ru排水固结或是加入mou些特殊材料和加固等,而是zai通过爆炸zuo用改变淤泥结构性强度的同时利用堆石体ben身的自重zuo用挤淤,达到泥、石謒ei荒康摹U鈠hong方法实质上是抛石挤淤和压载挤淤的进一bu发zhan。抛石挤淤仅限于淤泥ceng厚度小于3m的qingkuang,ji蔳u羌釉氐膓ingkuangxia也只neng达到46m的挤淤深度,而利用爆炸法则可以达到更深的挤淤深度,这无疑使qineng应用于深厚淤泥ceng蓌i膄ang波堤建设,具有很gao的糺i蹙猛苂uang价值。

应用bet98挤淤衛uji醮i水xiaruan基具有以xia优点:使业zhu方填海设备更安全可靠、缩短沉降期、地基后期沉降小及zao价低等:jin儿zaiguonade到xun速地推guang和应用,并且zaihuan保、质量、安全祋ue矫婢哂忻飨缘挠舠hi。

根juguo家yan海经济发zhan规划,xu要zaiyan海海yu扩zhan将海an线衍生,大量的yan海水工工cheng的建设面临越来越复杂的地质状kuang,要求wo们不秞i亟饩錾詈裼倌(2040m)、特殊地质条件和复杂周边huan境ruan基处li难题。

随着bet98挤淤衛uji醯牟欢戏han,各zhong地质条件xia的处li糺i醪欢铣墒欤允xi囊罂梢愿鵭u不同工cheng的要求适当fang宽,应用穌uanб膊欢侠┐螅﹝han到水利、火电厂、核电厂、zao船厂、铁lu、公lu、矿山等既可用于yan海海yu襜u梢詚ai江河na湖中应用。

2bet98挤淤jili分析

21bet98挤淤糺i蹩尚行苑治

bet98挤淤糺i跏欠窨尚校瑉hu要congchong足的石料、足gou的neng量、淤泥祄ou鰈usan方面进行分析。

(1)chong足的石料。zhu要有两ceng含义:一是石義i睦丛磀e到保障;二是謒eihuai齝heng中要有足gou的石料。謒eihuai齝heng中要有足gou的石料,这一点属于糺i鮟eng面,xu要有heli的抛填瞱en

(2)足gou的neng量。用石料謒ei挥倌嗟墓齝heng实ji上也是neng量做gong的过cheng,謒ei辉缴顇u要做的gong越大,xu要的neng量越大。neng量chu炸药爆炸做gong的neng量外,huai包kuoshineng-抛填gaocheng,yuan则上抛de越gao,shineng越大,利用自重挤淤祅a疃仍缴睢

(3)chong分的淤泥出lu。为实现泥石謒ei唬瑇u要有淤泥排出的通道,huai要有淤泥排出后的堆积空wen,统称为淤泥祄ou鰈u。zai特殊地质条件及周wei的huan境xia,淤泥祄ou鰈u不羓i保瑇u创zaochong分的淤泥出lu。

22糺i醴han初期形成的bet98挤淤jili

初期jili建立zai“几hexiang似li论”基chu上,ti出了“泥xia石she”和“shun紉uanmei弧钡母拍睿琤et98謒ei挥倌嗌疃扔胝ㄒ﹝ai泥xia爆炸形成的爆坑大小xiang关,爆坑的大小决定了nenggou謒ei坏na疃qu

基于专利“水xia淤泥质ruan基的爆炸处li法”,采用陆上抛填和zai水xia淤泥质ruan基中埋置炸药控制bet98的方法,使排淤和填石同bu进行,被称zuo爆炸排淤填石法[1]

23jili新认识

应用“强度xiang似li论”,把土li学中承载li和有效应li等概念引入到爆炸li学中,将爆炸产生祄ou寤骱驼穸睾捎胗倌嗲慷鹊naナianglianxi,利用炸药的强烈载荷扰动和上bu抛石体重li的共同zuo用,使淤泥zaishun间丧失强度和承载nengli,失稳并产生滑动,使抛石体xia沉、落底。

新认识强调覆盖水对ruan化淤泥影xiang、抛填瞱en膆eli设计、圆弧滑动计算的zuo用。

基于认识而huode新专利“水xia淤泥质ruan地基爆炸定向滑yi处li法”,与以往认识的不同之处zai于,限定位置的淤泥na埋置群药包,群药包爆炸产生的强扰动使深ceng淤泥的强度大大降低,形成抛石体定向滑yi,实现泥、石謒ei唬锏絩uan地基处li的要求[2]

24重shifang波堤、huan堤身的失蝢ue治

bet98挤淤shi工抛填瞱en杓浦凉刂匾杓剖保瑉ai堤身整体稳定验算满足要求的条件xia,堤身坡脚结构应zhu要cong构zao上chong分考虑,以fang止局bu失蝢uue保堤身落底达到设计biaogao和堤侧水xia平台完整形成是fang止堤身发生失稳po坏的关键,heli的shi工方法是保证堤身整体和局bu稳定的重要条件。

王健等[3]结he工cheng实例,秠uan酚賔ang波堤、huan堤身的失稳形shi进行分析,讨论堤身失稳的两zhongzhu要形shi,ji整体失稳和局bu失稳,并cong设计和shi工两个方面ti出保证堤身稳定应注意的要点。

zaishi工中设计抛填瞱en保猚hong分考虑堤身的失稳因素,重点注意堤身稳定的要点,保证堤身断面轮廓的准que性,尤qi是落底宽秖u⒆畲髖ao宽、水上水xia平台gaocheng与宽度以及堤身na外坡角的位置。

3bet98挤淤新工艺应用与糺i醴han

随着bet98挤淤糺i醯姆han,应用穌uanhujian扩大,cong常见的斜坡shiwei堤、huan、fang波堤发zhan到直立shi海堤,由线shi海堤发zhan到面shiruan基区大面积回填,由单一淤泥地謘hihan到含砂ceng、含卵石ceng复杂地质qingkuang,由新建海堤发zhan到不稳定祄ou戮衫xi谈膠ao,由单一的陆上抛填石料发zhan到可结he水上抛填。工艺改进上由bet98推进进尺46m发zhan到最大可达810m,大大tigaoshi工进度,使bet98挤淤工艺应用更加guang泛。装药ji具的改进zhu要有挖ji直插shi装药、吊ji振冲shi装药及船shi装药。

31  水抛石bet98挤淤筑堤糺i跤牍heng应用

针对岛shifang波堤、码头等离an构筑wu,ti供一zhong水抛石水xia淤泥质ruan地基爆炸处li方法。该方法根ju水抛石shi工的特性进行分ceng抛填,根ju水抛石的厚度控制最佳布药位置。利用爆炸zuo用jili,横向与侧向同时布设药包,对淤泥质ruan基yuan位扰动,蔳u资痽uan位均匀沉降,通过“抛填一bet98一抛填”xunhuanshi工duo次后实现泥石背huan,直至达到ruan地基处li的要求。

离an构筑wu(ru岛shifang波堤、离an码头等)祅a詈駌uan基爆炸挤淤处li,采quduoceng抛填、堤身横向与侧向bet98lianhe起爆的方shi,cong而达到双向推进的目的。

32控制海堤落底底ceng为ruan弱淤泥ceng的bet98挤淤糺i

zai遇到超深厚淤泥时,应用bet98挤淤謒ei淮iruan基时,考虑到足gou的謒ei皇蟴ao价很gao或超深厚淤泥bet98挤淤难度大时,zai设计沉降计算、稳定性验算的基chu上謒ei籦u分淤泥,运用控制海堤落底底ceng为ruan弱淤泥ceng的bet98挤淤糺i酢i项糺i醯耐苂uang应用更丰富了bet98挤淤的应用前jing,为超深厚ruan基处liti供了新的解决思lu。

以hua润电licang膞i绯ang波堤bet98挤淤工cheng为例,yuan泥面地质可勘查淤泥厚度超过50m,具体深度不详,设计只謒ei籷i中28m,控制海堤落底底ceng为ruan弱淤泥ceng,是一项典型的控制海堤落底底ceng为ruan弱淤泥ceng的衛uji酢E滋畈wenet98瞱en杓埔蟾泳富瑂hi工中应加强沉降guan察,根ju沉降qingkuang和石料体积平衡计算qingkuang,对fang波堤抛填堤顶gaocheng进行控制并zuo动tai调整,ru未达要求应及时补抛填石料,做hao质量过cheng控制。处li后的堤身宽度与落底深度均neng满足设计要求,未被bet98謒ei坏挠倌鄊ei有被扰动po坏,工cheng于2011年竣工,竣工验收一次通过,fang波堤经受了2013年超强台风考验。

33  复heruan基条件xiabet98挤淤糺i

随着海an线衍生发zhan,建设工cheng地质qingkuang越来越复杂,由处li单一淤泥,zhuan变为处li各zhong复杂复heruan基,ru:淤泥含砂、含nian土ceng、含贝壳ceng、含卵石ceng祋u

ci类复杂地质条件xia的bet98挤淤ruan基处li,xu要重点解决两个难题,一是ruhe进行穿透硬夹ceng的装药,二是ruhe解决淤泥出lu将夹ceng形成流动,排出设计堤身断面,实现泥石謒ei弧

zai遇到ci类工cheng难题时,首先解决装药器的wen题,目前可用的有以xia几zhong:(1)锤击shi;(2)挖掘jiye压zhen冲shi;(3)吊ji电zhen冲shi。

解决另一个工cheng难点是含硬夹ceng的流动性wen题,xu要足gou的爆炸neng量和chong分的排出通道,襤uan矫娼衏engye化,襤uan矫嫠嬗倌嗔鞫懦觥4i方法有:(1)侧向挤淤法;(2)双排药包法;(3)双ceng药包法;(4)预处li法。

通常的bet98挤淤筑堤为斜坡shi海堤,这与直立堤、码头shi海堤的修建工艺有较大的差别,爆填处li中,将堤头与堤的两侧同时bet98,使堤头与两侧同时落底。爆填处li后,进行基床爆夯和整平,并安fang混凝土块。

35大进尺bet98挤淤糺i

《水运工chengbet98糺i豕娣丁犯龅腷et98挤淤筑堤每次推进的水平ju离为46m。目前糺i跏祍hi的进尺为68m,个刖工cheng达到10m。qi中,zai长xing礹e鱢ang波堤的bet98挤淤筑堤shi工过cheng中,根juhuan境、水深、泥厚、堤gao以及工cheng进度要求条件,通过li学计算和可行性及风险分析,达到了最大单次进尺18m,采用体积平衡验算和zuan孔探测de到的挤淤效果检测表明,大进尺推进bu位未发现有淤泥火ceng,落底qingkuang较hao,达到羢ong杓埔蟆!啊

36侧向bet98挤淤糺i

侧向bet98挤淤糺i跏窍纫宰拥谭絪hi直接抛填,再以侧向爆填方shi向两侧扩zhan,最终形成堤身全duan面。蕇hi糜谟倌喑鰈u不chang的qingkuang,尤qi遇到海堤he拢秝en┕な背2捎胏i项糺i酰厥鈎uan境xia可以借鉴使用。

成gong的工cheng实例有:浙江省头门gang南wei堤工cheng,U形cao地质,淤泥深度40m,可以使堤xia淤泥排出,应用效果lianghao;浙江san门二电厂纗i谈膠ao工cheng,开挖侧向cao后侧爆推进,侧向cao是创zao的淤泥出lu,侧爆后淤泥顺利cong侧向cao中排出,应用效果lianghao;宁德电厂厂区大面积bet98挤淤,因行不成堤头shi推进的工zuo面,利用侧向bet98zhubu推进,应用效果lianghao。

4bet98安全及不liang影xiang控制

bet98挤淤shi工的危hai厅shizhu要表现为:水中冲击波、bet98振动zuo觤ei陀倌嗉皊ui石的抛掷。

可neng危及的对象包kuo:周边水yu来往船只、水xia工zuo人yuan、陆上shi工人yuan、周wei建()筑wu和水蟣v鷚u。

41水xiabet98振动安全核算

ping价各zhongbet98对不同类型建()zaowu和qi他保hu对象的振动影xiang,应采用不同的安全判ju和詓hi韇iao准。

振动速度可按shi(1)计算:

v=K(R/Q1/3)-a    (1)

shi中v----介质质点振动速度,cms

Q----同duan起爆的最大药量,kg

R----爆心ju,ji测点至bet98源的ju离,m

Ka----与bet98振动安全ju离有关的xi数、指数,它们与爆区的地质、地形条件和bet98方shi有关。抛填石義i鼗ǔuK=450a=165

zaibet98挤淤振动测试中de出振动频率约为10Hz,与一般fangwu的固有频率更为接jin,对fangwu的危hai较土石方台阶bet98时要大。bet98挤淤测振数ju分析时,xu要关注振动频率的大小,zai振动控制中xu通过调整埋深和覆盖水深改变振动频率。

42  水xiabet98zuo业对水生生wu资源的影xiang

jin年来,随着yan海养殖业的大规模发zhan,个别地区对养殖区yumei有统襤uai婊虢ㄉ韫heng选址发生冲tu,zai养殖区周边进行bet98挤淤shi工和养殖业中间的maodun日益tu出,zai辽宁大lian、福建省、guang东等地都有出现因考虑到对养殖区的保hu被迫qu消bet98挤淤shi工工艺,变更设计,改为qi他非bet98办法的ruan基处li。bet98zuo业对水蟣v鷚u的影xiangwen题,建设方与设紁in絲ai项目立项和shi工准备期中应予特别重shi。

421  爆炸导致鱼类受shang或死亡的jili

爆炸导致鱼类死亡是由爆炸中鱼鳔po裂所引起的(对于有鳔鱼类纁i)。chu了鱼鳔以外,qi他nabu器官也容易受到损shang。随着到爆炸点ju离的增大,鱼类受到爆炸的影xiang会越来越小。而对于无鳔鱼类纁i担跫䎬ia存活的ji会要大deduo。对于同zhong鱼类纁i担逯卦角岬挠闶艿奖ǖ挠皒iang会越大[6]

为了保hu产聐a鴜u鱼卵和zi幼鱼不受到爆炸的shanghai,zai加拿大yu业水yu爆炸wu使用指南中,huai规定了zai爆炸shi工中,不同数量的爆炸wu应该离开鱼类产卵地的最小ju离。50kg炸药量的爆炸对鱼类安全ju离为143m100kg炸药量的爆炸安全ju离为200m。zai鱼类产聐a鴜u及qi附jin进行bet98shi工时,保持规定的安全ju离对于减少或避免爆炸对鱼卵和zi幼鱼的影xiang很有必要。

水xia冲击波对鱼类shanghai可以按冲击波超压和安全neng量密度进行安全核算。

422  水xia冲击波超压安全核算

由库尔公shi计算冲击波超压见shi(2)

 

shi中Pm----冲击波超压;

Q----等效TNT当量的炸药(使用乳化炸药计算时xu要等效为TNT当量的炸药)

R----到爆源的ju离。

计算后祄ou寤鞑ㄋゼ鮭u线ru图2所示。

liang向前等[7]对bet98挤淤水中冲击波特性进行了yan究,并zai实ji工cheng中进行了水中冲击波的监测。运用数li统紁in椒ń凶踙e回gui分析后,可以de到使用乳化炸药bet98挤淤时,水中冲击波的chuan播衰减经验公shi为:Pm=195(Q1/3R)1.31

赵根[8]等通过对试验实测成果和有关文献资義i姆治觯衔憷喑惺芩谐寤鞑ǖ膎engli不仅与鱼类的pinzhong有关,huai与鱼类祅a頷uan境有关。对于石首鱼ke鱼类的水中冲击波超压安全控制biao准应小于O05MPa;对于处于自由状tai的非石首鱼ke鱼类,和处于詊i磘airu网箱na的非石首鱼ke鱼类分别为030MPa020MPa

423  由鱼类安全neng量密度的公shigu算鱼类的bet98安全ju离

美guo学zhe库尔zai深水区进行了一xi列实验,gui膕hang谐寤鞑úㄕ竺娴膎eng量密度见shi(3)

 

经过ci公shi变形为

shi中  R----安全ju离,m

  Q----qi发的总药量,yan时bet98是单xiang的最大药量,kg

  k----炸药xi数;

  Ef----水中冲击波对鱼类的安全neng量密度,J/m2.

通过zuo图de出neng量hangsou随ju离变化的关xiru图3所示。

计算结果:当药量为360kg的时hou,石首ke鱼类的安全ju离为439m

以上用于gu算鱼类zai爆炸中的安全ju离的公shi是用于zai水中发生爆炸的qingkuang。bet98挤淤zuo业时,往往是将炸药埋入淤泥中,这时发生爆炸对鱼类的影xiang往往小于zai水中爆炸的qing形。

43减小bet98对水生wu影xiang的cuoshi

  减小bet98对水生wu影xiang的cuoshiruxia:

(1)有关bet98操zuo的优化设计以及建立zaibet98设计基chu蓌i募跚嵊皒iang的cuoshi。也就是说,通过采qu适当cuoshi,减少爆炸产生的压强、冲量和neng量向水yu中的chuan播。

(2)秠uanǖ那眤ai影xiang进行pinggu,并cong生wu学方面考虑应采qu的cuoshi,包kuoshi工蔮en×勘芸憷嗟膠hu要禼ong巍uang:印季节,避开产聐a鴜u或鱼类幼鱼生长区yu。

(3)秠uanǖ那眤ai影xiang进行pinggu,然后congwuli学角度采qucuoshi来减轻这zhong影xiang。cong爆炸设计的角度采qu必要的pin拖,减少yu业水yuhuan境中爆炸冲击波的强度,以减轻爆炸可neng对yu业资源的影xiang;另襤uan矫妫詁et98shi工进行时间限制,尽量避免zaimin感区yu进行bet98zuo业。huai可以利用爆炸以外的qi他驱gan方法将鱼类gan出爆炸实shi区yu。huai有一zhongwuli方法就是zai爆炸点周wei制zao气泡幕,可以大大减少cong爆炸点chuan出的压li,cong而有效地避免爆炸对周wei鱼类簍u肪车挠皒iang。

为了yan緆e菽挥糜诩跚岜ǘ灾躻ei鱼类影xiang的效果,Keevin等人专门做了试验。试验是用2kggao爆炸药(T-100)zai125m的水深对蓝鳃太阳鱼(L macrochirus)进行的(每组蓝鳃太阳鱼为50尾,离炸药的ju离分别为65m90m115m140m)。试验结果表明,气泡幕可以将爆炸中nenggou导致鱼类受shang或死亡的3个重要指biao峰值压强、冲量和neng通量密秖ue直鸺跎994%~875%、898%~807%和998%~897%,而蓝鳃太阳鱼的死亡率cong不用气泡幕的100%减少到使用气泡幕时的零。由于使用气泡幕祄ou蒪en很gao,zai有些qingkuangxia操zuo起来会有一定的困难,因ci只zaibet98shi工对周wei鱼类或huan境带纁hun艽笪ai的qingkuangxia才会被采用[9]

5结语

bet98挤淤shi工糺i蹙齤in30年的li论yan究、实践应用以及现场shi工糺i醺慕琿ude了长足的进bu,随着大量建设工cheng的应用,条件的不断变化,会出现更duoxu要解决的课题,后续yan究与应用的方向有:

(1)bet98挤淤对周weihuan境的影xiang将是bet98挤淤发zhan前jing上最不利的因素,shi工中xu要加强bet98安全控制,对bet98安全加大yan究li度,yan究适宜于bet98挤淤精细的yan时bet98糺i酢⒍越()筑wu起到有效fanghu的cuoshi、减小对鱼类shanghai盼可靠cuoshi祋u

(2)对复杂地质huan境xiabet98挤淤工cheng的可行性xu要zai项目初设阶duanzuo论证,分析糺i醯目尚行裕匾弊鱿殖∈匝閥an究,为建设方、设紁in絫i供可靠的论证依ju。

(3)将数码雷管应用于bet98挤淤shi工,通过li论yan究与试验yan究,采quyan时干扰和die加的办法实现对淤泥ruan化的改进cuoshi,以减小炸詊i褂昧浚迪殖蒪en控制与huan境保hu的双重效果。   

(4)发zhanwu探实时监测糺i酰阅嗍mei簧疃葄uo实时监测,可更hao地控制堤身落底深度和断面轮廓,更精细地控制石料消耗,保证工cheng质量与成ben控制的双重效果。

参考文献

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[4]王田,等.大进尺bet98挤淤筑堤shi工方法的探讨[J].bet98,201103

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[8]赵根,吴cong清,等,bet98水中冲击波对鱼类损shangyan究[J].工chengbet98,201l17(4)

[9]Keevin T MHempen G L A tiered approach to mitigating the environmental effects of underwater blasting[J]Joumal of Explosives Engineering1995132025

zhai自《中guobet98新进zhan》