應(yīng)用爆破擠淤法處理山區(qū)高速公路溝谷軟基

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1、應(yīng)用爆破擠淤法處理山區(qū)高速公路溝谷軟基熊震宙許洪亮(江西省交通設(shè)計(jì)院南昌330002)摘　要：通過對(duì)爆破擠淤法處理山區(qū)溝谷軟基技術(shù)理論分析和軟基加固機(jī)理探討，探索了處理山區(qū)溝谷軟基的新途徑，并結(jié)合贛定高速公路工程實(shí)例，對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)闡述?！￡P(guān)鍵詞：道路工程；爆破擠淤；溝谷軟基；闡述80前言在贛定高速公路的建設(shè)中，沿線路段有多處位于溝谷中的超軟土地基，由于施工環(huán)境限制，一般采用的公路軟基處理方法已不能滿足溝谷軟基的處理要求，需要借鑒其他行業(yè)的地基處理方法，結(jié)合其技術(shù)特點(diǎn)和本地土質(zhì)及工程地質(zhì)方面的具體情況，研究探討其適用性并進(jìn)行技術(shù)改造，為設(shè)計(jì)和施工提供有效的地基處理

2、方案。贛定高速公路山區(qū)溝谷軟土地基的處理應(yīng)用了多種技術(shù)措施，獲得了重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。其中爆破擠淤法首次用于山區(qū)溝谷軟土地基，并在江西贛定高速公路上應(yīng)用成功，拓寬了軟基處理的途徑，使國(guó)內(nèi)公路軟基處理增添了一種新方法，對(duì)于發(fā)展山區(qū)溝谷軟基處理技術(shù)，拓寬類似條件下軟基處理措施具有重要意義。1工程簡(jiǎn)介贛定高速公路處于江西贛南山區(qū)，雨水豐富，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地形地貌多變，溝谷地勢(shì)較低，土體一般呈飽和甚至過飽和狀態(tài)，常存在覆蓋于較好土層上的大面積且具有一定厚度的淤泥，地基土體結(jié)構(gòu)性較弱，物理力學(xué)指標(biāo)較差。對(duì)這些軟弱地基的處理，常規(guī)換填法可取得較好效果，但工程量巨大，山區(qū)溝谷交通不

3、便，其他措施難以滿足承載力和變形的要求，因此發(fā)展一種新型、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的山區(qū)溝谷軟基的處理技術(shù)成為一個(gè)復(fù)雜而有重大意義的課題。在2003年1月-2004年5月，由贛定高速公路總指揮部、天津大學(xué)及武漢廣益工程咨詢有限公司合作，依托贛定高速公路，開展了“山區(qū)高速公路溝谷軟基處理技術(shù)研究”的課題研究，其中“爆破擠淤法處理溝谷軟基試驗(yàn)研究”為其中的一個(gè)子課題，具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn)和良好可操作性。2爆破擠淤的工程背景爆破擠淤法，英文稱“Toe-ShootingMethod”,國(guó)外對(duì)爆破擠淤的研究最早開始于50年代，并初步具備一定的理論和實(shí)踐水平，但最終沒有形成成熟的理論。爆破擠淤加固軟基

4、是港口工程常用技術(shù)，國(guó)內(nèi)對(duì)爆破擠淤法的進(jìn)行系統(tǒng)研究始于1985年，當(dāng)時(shí)由連云港建港指揮部、中科院等單位對(duì)連云港等港口防波堤等港口工程基礎(chǔ)處理進(jìn)行攻關(guān)，取得了以“水下爆破擠淤填石法”為代表的多項(xiàng)技術(shù)成果，這些成果對(duì)于正確認(rèn)識(shí)爆破擠淤的機(jī)理具有一定的參考意義。隨著高速公路建設(shè)事業(yè)的迅猛發(fā)展，山區(qū)溝谷軟基和海灣灘涂淤泥地基的處理就是一個(gè)比較困難的事情。由于這種淤泥極高的含水量、極低的強(qiáng)度和極差的施工環(huán)境，材料的運(yùn)輸非常不方便，電力供應(yīng)存在較大問題，而爆破擠淤法正好可以在這種條件下應(yīng)用。3爆破擠淤法的機(jī)理探討3.1爆破擠淤的一般方法對(duì)軟土地基采用爆破擠淤的方法進(jìn)行處理，就是在拋石棱

5、體的前方和周邊淤泥中埋設(shè)藥包，藥包起爆后，將周圍一定范圍內(nèi)的淤泥排開，隨之所拋石體則充填爆坑，進(jìn)行淤泥置換。根據(jù)淤泥厚度設(shè)計(jì)用藥量，藥包埋置深度及間距，使爆后淤泥上的拋石棱體坐落在硬土層上?！氨罘ā庇倌嘀脫Q過程是以爆后石方塌落形成石舌向前推進(jìn)。堆石——布藥——起爆循環(huán)進(jìn)行，每起爆一次，石舌向前推進(jìn)一次，最后可形成完整的、連續(xù)的落底拋石棱體（見圖1）。圖1爆破擠淤示意圖3.2爆破擠淤法加固山區(qū)溝谷軟基的機(jī)理陸上爆破處理軟基的機(jī)理與水下爆破完全不同。水下爆破處理軟基的機(jī)理主要是，炸藥在拋石體前方的淤泥中爆炸后，在炸空腔壓力及震動(dòng)作用下，拋石體連同水和淤泥形成泥石流向爆坑內(nèi)坍塌

6、，產(chǎn)生泥下“石舌”8，爆后斷面較緩，淤泥在爆炸時(shí)被擾動(dòng)，部分淤泥被拋起，在下落過程與水混合，呈含水量很高的流動(dòng)狀態(tài)。其后繼續(xù)拋石，“石舌”上的淤泥被擠走，下面再循環(huán)爆炸、拋石擠淤過程，逐漸形成達(dá)到持力層的完整拋石體。陸上爆炸是無水爆炸，軟土層難以形成泥石流，也不能形成坡度很緩的泥下“石舌”，所形成的邊坡形狀與水下爆炸時(shí)恰恰相反，呈倒梯形。它在前方淤泥包的反作用下，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。因此，陸上爆炸的主要?jiǎng)恿Σ粌H是爆炸空腔壓力，還包括爆炸震動(dòng)力和石體的自重壓力。爆炸一旦發(fā)生，爆炸產(chǎn)生的空腔壓力，將土體向外排擠，土體排擠后形成的空腔將由上部拋石來填充；與此同時(shí)，在爆炸瞬間的強(qiáng)大沖

7、擊力還使周邊土體產(chǎn)生大的超孔隙水壓力，沖擊作用使土的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，擾亂了正常的排水通道，土的滲透性變差，超孔隙水壓力難以消散，土體的強(qiáng)度降低，承載能力在短時(shí)間內(nèi)喪失，強(qiáng)度弱化的土體在自重“增加”的拋石的作用下或被擠出或擠入拋石縫隙，從而達(dá)到置換軟弱地基的目的。3.3爆破擠淤法加固山區(qū)溝谷軟基的計(jì)算理論要研究爆破擠淤法中所需藥包參數(shù)與淤泥參數(shù)的計(jì)算模型，最重要的是確定一定條件下藥包在淤泥中爆腔。爆腔的形狀取決于藥包形狀，大小與巖土的性質(zhì)及炸藥種類有關(guān)。爆腔的尺寸可經(jīng)驗(yàn)公式來確定。在爆炸理論發(fā)展的早期已經(jīng)得出了一些經(jīng)驗(yàn)