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爆破排淤填石法地基处理机理分析

2015-07-13 282 0

1、引言
　　在实际工程中对软土进行地基处理的方法很多，爆破排淤填石法是其中的一种有效方法。其实质上是一种瞬间置换法，爆破瞬间产生的强作用力将软土排开，从而使位于软土上的堆石体在爆破动力和自重的作用下，沉落到软土下面的硬土上，形成一个稳定密实的堆石体。
　　该方法能处理的软土深度、处理后防波堤的整体稳定及工后沉降量，是实际工程中各方关注的焦点。
　　2、工程实例
　　2.1防波堤设计参数
　　长兴岛西防波堤起点为五沟西咀，水深在-6～-22m。设计采用斜坡式结构，爆破排淤填石法进行地基处理。设计堤顶高程+5.00m，设计爆破排淤填石深度9.0m，基底标高-26.1m，某典型断面设计详见图1。
　　采用软件计算得整体稳定安全系数结果：施工期1.10、使用期1.50、地震期1.40。中部沉降值按照分层总和法估算（计算深度至软弱土层底更新统粘性土层顶部），沉降量估算值为0.96m。
　　2.2典型断面地层
　　自基底（原海底表面）-17.10m以下40m软弱土层以内（以下为老粘土层），原始地层见表1。
　　2.3原始土层主要工程特性指标
　　施工前原始土层（基底软弱土层）主要工程特性指标，详见表2。
　　2.4处理效果
　　工程施工1年后，对其进行了钻孔探摸质量检测，检测结果如下：
　　堤顶标高4.30m，海底原地表以下实际填石层厚度10.60m，处理至标高-27.70m；
　　检测孔在标高-29.70m处采取原状土样进行土工试验。爆破填石后基底检测层与原始土层对应层位检测前后试验结果对比详见表3。
　　检测结果与原始资料进行对比分析，得出如下结论：
　　（1）沉降量理论计算值0.96m，施工1年后实际沉降量0.70m，说明沉降仍在进行中；
　　（2）实际处理深度10.60m，超过设计深度1.60m；
　　（3）防波堤建成后堤底土层的物理力学指标与原始层位相比，含水率、孔隙比、液性指数均有降低，质量密度、压缩模量及抗剪强度指标均有提高，土的物理力学性质指标得到了极大的改善。
　　3、机理分析
　　爆破排淤填石法对于软土可以处理的深度可达10m以上。爆破排淤处理软基筑堤实际上就是置换法一种，但由于爆破是一个复杂的物理化学变化过程，因此爆破排淤的作用也较为复杂。
　　（1）排淤作用
　　炸药爆破将软土抛掷、挤出形成爆坑，抛填料在爆破综合作用下滑入爆坑，达到瞬时泥、石置换，这就是爆破排淤填石法。爆坑的大小与软土构成特性指标、药量和药包布设位置有关。填料滑入的多少与堤身高度、填料的内摩擦角、药包距堤头距离以及爆坑形成后软土和水的回流有关。因而爆破排淤填石法瞬时置换的深度受到一定限制，一般认为爆破法处理软土厚度不超过12m。
　　（2）弱化土层作用
　　根据有关实测结果，爆破在软土中产生的压力峰值可高达10MPa的量级，并使软土产生多次振动，其最大加速度可达100g以上。堤轴线范围内软土已受多次爆破冲击振动作用，在此作用下软土将产生弱化效应，强度降低，有利于筑堤时堤身下沉。
　　（3）振动密实作用
　　爆破能使堤身振动密实，堤身密实有利于抗风浪，减小堤身自身压缩沉降。
　　4、结语
　　爆破排淤填石法根本上讲就是一种置换法。该法在外海施工条件受限的情况下，施工相对简单。与排水固结法、振冲碎石桩法相比，施工质量更容易得到保证，且处理软弱土层的深度相对较大。该法在大连及南方的防波堤建设中均有应用。笔者认为软土的厚度、含水量及爆破的影响范围均对地基处理效果有较大影响，建议在采用该法之前，做好详细的勘察工作，充分掌握软土地基的厚度及工程特性指标。避免由于爆破作用引起软土隆起使局部地段填石中包裹软土夹层，或处理深度达不到设计要求导致返工造成严重经济损失情况的发生。
　　参考文献
　　[1]大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，西防波堤施工图勘察报告[R].2010年.
　　[2]大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，西防波堤钻孔探摸检测报告[R].2012年.
　　[3]中华人民共和国交通部，爆炸法处理水下地基和基础技术规程，JTJ/T258-98[S].

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