马迹山港二期工程新围堤爆破挤淤方案可行性初步分析

马迹山港二期工程新围堤爆破挤淤方案可行性初步分析

1． 概述

马迹山港二期扩建工程的矿石堆场位于马迹山岛南侧海岙内，拟通过新建围堤并填海来扩建堆场。

新建围堤平行于老围堤，位于外海侧的新围堤轴线距离老围堤轴线270m左右，西侧新围堤中引堤部分与原老围堤相连，平行于已建成并投入使用的引桥；西侧引堤轴线距离引桥约50m左右。围堤总长约980米，其中主堤长710m，引堤长270m。

二期围堤向海外侧平移了近270m，从现有水文地质资料分析，水深变化不大，一般滩面高程在-4.0m左右，但距离围堤东侧端点100m~200m位置为一深坑，该区域水深达15m左右。根据一期工程的地质钻探资料，新围堤所处位置淤泥厚度比一期围堤要深厚一些，初步判断淤泥最深可达25m。其中东侧局部表层有1~2m厚度不均匀的灰色粉细砂II层，向东西两侧山脚逐渐尖灭。下面为饱和高压缩性的淤泥质亚粘土III1层或淤泥质粘土III2层，被灰色粉细砂IV1层分隔成上下两层，上层厚约7~10m，下层厚约2~9m，埋藏最深处的底标高达-25.7m以下。二期围堤的西侧距离一期的引桥较近，爆破施工时要确保引桥的安全，不能影响正常的生产。

2． 技术可行性

马迹山一期工程围堤的修筑采用的是爆炸挤淤置换堤心石技术，98年底前爆破挤淤开始施工至99年6月完工，历时6个月，一直使用至今。无论是整体稳定性还是后期沉降量都达到了预期的要求。二期工程新围堤所处位置地质情况与一期类似，淤泥及粉细砂层等物理力学指标参数与一期不会有太大的差异，因此爆破挤淤置换堤心石无论是设计方案还是施工工艺都可以借签一期工程的成功经验。二期工程本身的特点在于，一是淤泥的厚度与一期相比较有所增加，还有就是二期爆破挤淤施工时不能影响一期已建工程的安全和正常使用，下面分别说明如下：

淤泥置换深度

爆炸处理软基技术近几年来已有较大发展，在理论研究与生产实践两方面都有所突破，从原来的4~12m淤泥深度限制发展到现在已经可以处理厚度超过30m淤泥，并且已有多个竣工工程实例，工程质量都很好，如象山某海军军港围堤，宁海电厂围堤与灰堤，浙江洞头中心渔港防波堤等。现在正在施工的可门火电石护岸堤工程，淤泥厚度已达35m，从目前的检测结果来看，爆破挤淤已达到设计要求。因此，二期围堤的淤泥厚度对爆炸处理软基技术来讲是成熟的，工程质量是有保证的。

爆破对周围建筑物的影响及控制手段

一期引桥是生产中的重要环节，围堤施工要确保引桥安全和正常生产。在爆炸处理软基施工中要特别重视，应采取多种安全保障措施确保其安全。爆破挤淤施工对引桥的影响主要包括下面四个方面的内容：飞石控制，水中冲击波，震动破坏，侧向荷载。下面分别给予说明：

①飞石控制

爆破挤淤施工时是将一定数量的药包埋入抛石体前沿的淤泥中，由于药包不直接与

石料接触，因此产生飞石的可能性很小；另一方面，现有爆破挤淤施工的工艺要求将药包的埋入深度增加，起爆时控制破腔的程度，可以有效地减少淤泥的抛置。在50m范围之外，不会出现块石与淤泥的飞溅。

②水中冲击波

水中冲击波的主要破坏对象是爆源附近的桩基等建筑物，冲击波在水中的衰减比在空气中和淤泥中要慢得多，爆破时必须加以控制。常规的做法是，一是采用分段延时爆破技术，减小单响药量，另一种方法是在水下设置气泡帷幕，削弱水中冲击波的强度，保证桩基安全。气泡帷幕的方法在多项水下爆破施工工程成功应用，方法简单有效。

③震动破坏

爆破施工造成的震动影响不可避免，关键是要保证所造成的震动影响控制在允许的范围之内。施工过程中可以采用分段延时爆破技术，减小单响药量，进而减少爆破震动对引桥桩基的影响；另一方面，施工中需对引桥进行爆破震动时实监测，及时调整爆破参数，保证爆破药量控制在震动安全范围之内

④侧向载荷

爆破挤淤形成的淤泥包会对引桥的桩基造成一定的侧向载荷，如不加以控制，就有可能造成桩基的损坏。在引堤及围堤西端施工时需对此问题给予考虑。围堤西侧相对淤泥深度较浅，所用炸药量很小，同时爆破时合理安排抛填堤形，改变淤泥包的括散方向，可以缓解淤泥包对引桥桩基的挤压，必要时采用局部挖泥的办法确保引桥桩基万无一失。

根据现场实际情况，也可以考虑采用爆破挤淤与砂桩两种方案相结合的方式（如下图）。在引堤及围堤靠近西端100m左右范围内，采用砂桩施工来代替爆破挤淤方法。施工顺序为先爆破处理深淤泥段，然后进行砂桩施工，防止爆破挤淤施工时对已完成的砂桩造成破坏。

一 期 引50.0m 桥100.0m砂桩处理段二期大堤880.0m爆破挤淤段

3． 石方平衡及石料来源

3.1、根据现有地质资料估算的爆破挤淤施工断面每延米方量在600方左右，全部围堤及引堤部分总长度近1000m，堤芯石所需方量合计约60万方，略多于砂桩方案所需石料。从现在计划的开挖量来看，石方量略有不足，需考虑石料来源。

3.2、石料总量分析

根据《马迹山港二期场坪设计图》进行工程量计算，岛内开采的石方量仅为50～60万立方米，回填量为：（1）扩建188米，宽712米，块石底标高平均-10m，场坪标高3.2m，扩建场坪量为1766899立方米；（2）围堤后绿化带50米宽，848米长，块石厚度为5～6米，处理深度按底标高平均-10米计，处理量为326480立方米；（3）新建围堤根据一期897米石料用量为60万立方米，即二期回填总量为3043379立方米，缺口量为240～250万立方米。

3.3、石料供应方案

（1）我公司目前在宁波大榭杭钢异地技术改造项目中，在设计范围内开山总量为962.0333万立方米，在大榭岛内码头有8个，其中万吨级码头2个，日吞吐量约3.5～4.0万吨，由于大榭岛内情况复杂，增建临时码头的可能性很小。

（2）大洋山开山工程接近尾声，大量的运输船队处于停业阶段，从大榭岛至马迹山的运输船队可以保证，其海上航距为70海里，单向航行时间约10小时。

（3）在二期场坪西侧建造一个临时码头，吞吐量为3万吨，直接卸船装运到车上进行场坪回填，另一部分石料可以通过工作船码头进行卸船装车。

3.4、石料供应工期

根据180万立方米石料计，石料1.8t/m3，总量为324万吨，不确定因素暂时不能考虑（舟山海域8级以上风力比较频繁、本工程位置属中纬度亚热带季风气候区，是东亚季风盛行地区，四季分明，受海洋性气候影响较为明显，常风向为SE向，强风向为NE向，月平均风速5.3～5.6m/s，台风影响机会较多，根据1959～1981年统计资料表明，22年内有17年受台风影响，占74％，其中32次台风影响集中在7～9月份，一年中影响最多可达5次。）

4． 检测手段

爆破置换堤心石的检测方法很多而且直观有效，与砂桩施工检测相比有较大优势，爆破挤淤施工的工程质量更容易进行控制。常用的方法主要有：

①钻孔检测

这种方法可以最接地检查出抛石层厚度、泥石混合层厚度和持力层高程，对石层落底情况和抛石质量作出准确的判断。

②物探检测

物探法经济、简单、快速和易行，虽然测量精度不高，但可以对爆炸处理全堤的质量情况进行大范围检测。它必须与钻孔检测配合使用。如果说钻孔检测是“点”检测，物探法就是“线”检测。

③体积平衡法

采用这种方法可以对爆炸处理成堤质量进行实时检测的有效统计方法。它基于抛填石方量的准确统计、爆前爆后堤身断面测量以及泥下“石舌”形态的探摸，将由此而推断出的爆后实际堤型断面与设计及地质剖面相比较，即可对石料落底情况作出判断。因为它是一种统计方法，不可能每个进尺都得到正确结果，一般5~6个进尺进行一次。

④长期沉降观测

它用来观测全堤的稳定性。爆炸处理施工的沉降观测一般需进行3~6个月。

5． 施工工期

爆破处理软基的工程进度取决于堤心石的抛填速度，初步估算堤心石断面方量每延米约600m3左右。若只考虑单个堤头施工，即围堤施工只是从东侧端部开始，每天一炮堤头进尺6~7m，堤心石抛填方量约4000m3左右。1000m围堤需142个有效工作日。若按每月25天有效工作日计算，则需工期6个月。如果抛填强度能够保证则每天2炮，工期可缩短为3个月。

6． 工程造价

一期工程围堤方案论证时曾经对爆破挤淤方案和排水板方案进行过造价的预算对比，爆破挤淤方案有一定优势。尽年来爆破挤淤通过对施工工艺进行改进，价格有所降低，优势会更加明显。

附：全部采用砂桩工艺可能产生的质量隐患及技术经济效果。

（1） 若灌砂量不足，砂的含水率不佳或加水量不足，就会引起成桩桩身密实度不足，引起疏松现象，因此要严格控制投砂量，桩管内的加水量必须充足。

（2） 沉桩时桩管垂直度不够，或受邻桩振冲影响，容易引起已沉砂桩倾斜，因此沉桩时要经常校正桩管垂直度，相邻桩应间隔跳跃施工，避免相互间振动影响。

（3） 桩底空松或桩底端料少或无料会引起短桩，沉管时遭遇局部硬土层或孤石，处理不当也会造成桩长不够，如果遇到土层或孤石，处理方法最好是马上停机，在桩位旁边进行试打，确定硬土层范围，然后考虑变更在领位桩，拔管前必须灌满砂料，并留振1分钟。

（4） 三次投料不合理，反插深度有误会都会引起砂桩缩径，必须改变投料量比例，改变反插深度和次数以满足要求。

（5） 断桩是施工中常见病害，造成的原因有反插深度有误，塌孔、卡管活页打不开等，要严格按照工艺性试桩提供的技术参数及沉桩步骤控制拔管高度和拔管进度，否则容易出现断桩，不能保证桩身的连续性。

（6） 卡管为沉桩中常见现象，要整修活页，使活页开启灵活打开。 （7） 砂桩施工工期过长，海上砂桩施工的设备不易组织，由于设备数量有限加之单台设备的效率较低，（每台设备每天完成20～30根砂桩），因此工期难以保证。

（8） 海上砂桩的检测方法没有彻底解决，由于砂桩的质量波动较大，如果没有一个科学可靠的检测方案等。

（9） 工程受海洋气象的影响大，作业时间无法保证。

（10） 沉降时间要求过长，对后续工程（陆域形成）的影响大。 （11） 应用砂桩工艺失效的工程实例 a) 山东济德路七合同段，1997年1月开工，1997年7月竣工，路基为高填土路

段，多数为跨越鱼塘、稻田、地形复杂，设计中地基采用砂桩处理，但部分地段竣工仍不能满足设计要求，多次修改方案，不可避免的引起工程造价增加。

b) 福建宁德某海军4807船厂滑道护岸工程，采用砂桩工艺进行软基处理，今年

年初发生大面积滑坡，砂桩存在严重质量隐患，损失巨大。

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