淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法

淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤

新方法編制單位：中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司海峽QC小組編制人：童輝發(fā)布人：童輝活動(dòng)時(shí)間：2014.3.1-2014.9.30中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法

發(fā)布目錄一、工程概況二、小組簡介三、課題背景四、課題選擇五、設(shè)定目標(biāo)六、提出方案七、比選最佳方案八、制定對策表九、對策實(shí)施十、效果檢查及標(biāo)準(zhǔn)化十一、總結(jié)與打算中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司一、工程概況淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法福建莆田填海項(xiàng)目是我局承接的局重點(diǎn)工程，其陸域形成總占地面積約32km2，總投資約150億。其港前路工程為填海區(qū)域的外側(cè)防波海堤，位于江口與三江口之間的灘涂海域，主要施工為爆破擠淤施工。爆破擠淤過程中，我們發(fā)現(xiàn)地質(zhì)出現(xiàn)了較大的變化：在部分區(qū)域的淤泥層中發(fā)現(xiàn)夾雜較厚且強(qiáng)度較大的砂卵石夾層。該地質(zhì)條件下爆破擠淤施工極其困難，如何解決該技術(shù)難題是港前路施工的關(guān)鍵，從而迫使我們對新的爆破擠淤施工方法進(jìn)行研究和探索。中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司一、工程概況淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司

我們的團(tuán)隊(duì)二、小組簡介小組名稱

海峽小組課題類型

創(chuàng)新型成立時(shí)間2014.3.1活動(dòng)時(shí)間2014.3.1～2014.9.30活動(dòng)次數(shù)8出勤率96%注冊號(hào)

LQ-QC-2014-013團(tuán)隊(duì)寓意

超越現(xiàn)在創(chuàng)造未來團(tuán)隊(duì)精神

團(tuán)結(jié)協(xié)作勇于創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)宣言成功源于行動(dòng)行動(dòng)來自思考淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法姓名性別年齡文化程度職稱工作職務(wù)組內(nèi)職務(wù)組內(nèi)分工接受QC培訓(xùn)時(shí)間楊寶定男44大學(xué)本科高級工程師項(xiàng)目經(jīng)理組長資源調(diào)配15課時(shí)童輝男30大學(xué)本科工程師項(xiàng)目總工副組長方案制定15課時(shí)陳擴(kuò)晉男38大學(xué)本科工程師項(xiàng)目副經(jīng)理組員現(xiàn)場施工組織10課時(shí)徐濤男31大學(xué)本科工程師項(xiàng)目商務(wù)經(jīng)理組員成本預(yù)控15課時(shí)王世卿男29大學(xué)本科工程師項(xiàng)目工程部經(jīng)理組員現(xiàn)場管理15課時(shí)張永寧男34中專助理工程師項(xiàng)目工程部副經(jīng)理組員現(xiàn)場控制10課時(shí)楊濤男27大學(xué)本科助理工程師現(xiàn)場管理組員現(xiàn)場控制10課時(shí)我們的團(tuán)隊(duì)成員中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司三、課題選擇淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法爆破擠淤的原理在拋石體外緣一定距離和深度的淤泥質(zhì)軟基中埋放藥包群，起爆瞬間在淤泥中形成空腔，拋石體在爆炸負(fù)壓和強(qiáng)烈振動(dòng)作用下瞬間滑向爆坑，實(shí)現(xiàn)泥、石置換并形成“爆炸石舌”爆破擠淤原理如圖1所示。同時(shí)，藥包爆炸產(chǎn)生的沖擊波和振動(dòng)還使爆源附近一定范圍內(nèi)的淤泥受到強(qiáng)烈擾動(dòng)，物理力學(xué)性能參數(shù)急劇下降，承載能力迅速減弱至幾乎完全失去，拋石體在自重作用下進(jìn)一步滑移或下沉；后續(xù)堤頭藥包爆破的多次振動(dòng)作用將加速堤身下沉落地；經(jīng)過多次推進(jìn)爆破，最終達(dá)到泥石置換效果。爆破振動(dòng)效應(yīng)使拋填塊石相對移動(dòng)，堤身石料密實(shí)度增加，是堤身工后沉降減小。中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司三、課題選擇1、原理介紹淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法原泥面堤頭爆后補(bǔ)拋縱斷面堤頭爆后縱斷面形狀3~5m淤泥包爆前臨時(shí)加高1m左右爆后堤頂高程中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法在本工程的實(shí)施過程中，發(fā)現(xiàn)本工程的地質(zhì)特殊，存在淤泥層和砂卵石膠結(jié)層存在交互現(xiàn)象，膠結(jié)層厚度約1-2m,強(qiáng)度較高，膠結(jié)層上部淤泥厚度約3-4m,下部淤泥厚度2-5m。在采用傳統(tǒng)爆破擠淤實(shí)施過程中，因膠結(jié)層情況良好，存在2個(gè)難題需解決。

（1）布藥器無法穿透砂石膠結(jié)層，藥包無法布置到方案設(shè)計(jì)位置；

（2）因砂石層膠結(jié)情況良好，在下部2-5m的淤泥上形成一個(gè)暫時(shí)的硬殼持力層，下部淤泥即使能布藥，也無法沖破硬殼層被拋出堤外；上部石料無法下落，爆破擠淤的置換效應(yīng)難以完成，則形成淤泥夾層。在后期的運(yùn)營中，出現(xiàn)質(zhì)量問題。三、課題選擇

2、選擇背景中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司三、課題選擇淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法選定課題根據(jù)上面的論述，在本工程中傳統(tǒng)爆破擠淤施工工藝已無可行性，如果工程能保質(zhì)保進(jìn)度地完成，尋找新的施工技術(shù)已勢在必行。淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.3.1參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司四、設(shè)定目標(biāo)淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)1、成功解決爆破后不產(chǎn)生淤泥夾層2、爆破擠淤落底混合層厚度不大于1米活動(dòng)時(shí)間：2014.3.8參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司五、研制方案提出方案一（堤頭推進(jìn)）機(jī)械鉆孔、分段裝藥、微差起爆，提頭一次爆破方案。方案二（子堤推進(jìn)）子堤填筑、分層起爆、切割排淤通道、側(cè)向拓展的多次爆破方案淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法方案三（大藥量法）機(jī)械鉆孔、大藥量布藥、側(cè)堤爆破。

方案四（聚能爆破）聚能藥包、堤頭爆破活動(dòng)時(shí)間：2014.3.9參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司方案一（堤頭推進(jìn)式）簡介：方案總體對堤頭爆破擠淤的施工方法進(jìn)行以下創(chuàng)新；以解決問題：（1）把傳統(tǒng)方法中的依靠布藥器自重成孔布藥方式改為機(jī)械鉆孔布藥，以解決砂卵石層難以穿透的的難題；（2）同時(shí)為了解決淤泥夾層問題，裝藥采用分段裝藥，即在上部淤泥層、中部砂石膠結(jié)層和下部淤泥層分三層裝藥，采用微差起爆網(wǎng)絡(luò)，先起爆中間砂石膠結(jié)層，解決下部淤泥的排泄通道；再同時(shí)起爆上下淤泥層中的藥包，成功解決以上問題。（3）再輔以側(cè)爆，形成完整的堤（路基）設(shè)計(jì)斷面。淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.3.9參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤、楊濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司方案二（子堤推進(jìn)式）簡介：子堤推進(jìn)式就一種全新的爆破擠淤設(shè)想，具體如下步驟：（1）先采用堤頭爆破把填筑堤石料和砂石膠結(jié)層上的淤泥完成置換，石料完全落在砂石層上。（2）再在子堤側(cè)面對坡腳的膠結(jié)層進(jìn)行小間距布孔、小藥量起爆，切割一道下部淤泥的排泄槽。（3）在子堤的坡腳打孔布藥，分段進(jìn)行側(cè)爆。（4）在側(cè)爆后，會(huì)出現(xiàn)排淤通道堵塞的情況，可對排淤通道進(jìn)行拓展爆破，進(jìn)行二次拋擲，拓寬排淤通道。（4）對子堤多次側(cè)爆后形成完整路基設(shè)計(jì)斷面。淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.3.9參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤、楊濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法方案三：

隨著方案三（堤頭大藥量法）簡介：小組有人提出加大藥量來增加瞬時(shí)爆炸能量根據(jù)計(jì)算，增加藥量，加大藥包爆炸后產(chǎn)生的能量把淤泥和砂石膠結(jié)層一起炸開，完成和路堤石料的置換。（1）改變布藥器，選擇錘擊式布藥器，穿透夾層。

（2）采用大劑量裝藥，加大爆破能量，把淤泥和砂石膠結(jié)層一起炸開，完成和路堤石料的置換。

（3）輔以多次側(cè)爆，形成完整的路基斷面?；顒?dòng)時(shí)間：2014.3.9參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤、楊濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法方案四（聚能藥包法）簡介：（1）先利用布藥器在上層淤泥底面、砂石膠結(jié)層布置聚能藥包，利用聚能藥包的聚能效應(yīng)，柱形藥包爆炸后，爆轟產(chǎn)物沿近似垂直于藥柱表面方向方向向四周飛散，形成一股高速、高壓、高密度的聚能氣流，炸開膠結(jié)層。（2）再利傳統(tǒng)的堤頭爆破方法，完成整個(gè)爆破擠淤，直至形成設(shè)計(jì)斷面。活動(dòng)時(shí)間：2014.3.9參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤、楊濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法序號(hào)方案名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1機(jī)械鉆孔、分段裝藥、微差起爆，提頭一次爆破方案。（1）一起爆破，施工工期較短。（2）因?yàn)椴捎玫填^爆破，能比較好的控制防坡堤的軸線及邊線（1）施工工藝較復(fù)雜，需分段裝藥，設(shè)置微差爆破網(wǎng)絡(luò)。（2）布藥器需穿過砂石膠結(jié)層，需采用鉆孔方式成孔布藥，鉆孔需搭設(shè)鉆機(jī)平臺(tái)。（3）爆破后砂石層和淤泥混雜，降低瞬時(shí)流動(dòng)性，爆破效果較差。（4）單次爆破炸藥量較大，對環(huán)境影響大。2子堤填筑、分層起爆、切割排淤通道、側(cè)向拓展的多次爆破方案（1）子堤爆破很好的解決淤泥排出通道。（2）采用本方法，砂卵石夾層將作為填料利用，節(jié)省石料，減少成本。（3）單次爆破用藥量少，對環(huán)境影響小。（4）主要采用側(cè)向爆破，每次爆破距離可以控制。（5）很好的解決淤泥排出通道，擠淤效果好。（1）本方案需實(shí)施多次切割拓展爆破，工藝較復(fù)雜。（2）工藝要求較高，對施工參數(shù)要求較嚴(yán)格?；顒?dòng)時(shí)間：2014.3.9參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤、楊濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法序號(hào)方案名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)3機(jī)械鉆孔、大藥量布藥、側(cè)堤爆破。（1）采用加大藥量一起爆破，施工工藝簡單，易于操作，施工工期較短。（2）因?yàn)椴捎玫填^爆破，能比較好的控制防坡堤的軸線及邊線。（1）布藥器需穿過砂石膠結(jié)層，需采用鉆孔方式成孔布藥，鉆孔需搭設(shè)鉆機(jī)平臺(tái)。（2）爆破后砂石層和淤泥混雜，降低瞬時(shí)流動(dòng)性，爆破效果較差,質(zhì)量得不到有效保證。（3）單次爆破炸藥量較大，對環(huán)境影響大。4聚能藥包、堤頭爆破（1）主要工藝采用堤頭爆破，能比較好的控制防坡堤的軸線及邊線。（2）施工工藝較簡單，易于操作，施工速度較快速。（1）采用此方案，需先采用聚能藥包對砂石層實(shí)施爆破，解決淤泥排泄通道。（2）聚能藥包布置在上層淤泥底、砂石膠結(jié)層的交結(jié)處，介質(zhì)不均勻，不利與聚能藥包能量釋放，是否能炸開砂石層存在較大疑問。（3）爆破后砂石層和淤泥混雜，降低瞬時(shí)流動(dòng)性，爆破效果較差,質(zhì)量得不到有效保證。（4）砂石層隨淤泥一起炸出，不能加以利用。（5）聚能藥包價(jià)格高，施工成本加大?；顒?dòng)時(shí)間：2014.3.9參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司方案評估打分表序號(hào)方案名稱評估項(xiàng)目綜合得分實(shí)施與否可實(shí)施性（10）經(jīng)濟(jì)性（10）預(yù)計(jì)有效性（10）環(huán)境影響（10）工期性（10）1機(jī)械鉆孔、分段裝藥、微差起爆，提頭一次爆破方案。6866834否2子堤填筑、分層起爆、切割排淤通道、側(cè)向拓展的多次爆破方案9798740實(shí)施3機(jī)械鉆孔、大藥量布藥、側(cè)堤爆破。6855832否4聚能藥包、堤頭爆破5556728否淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.3.9參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤、張永寧、楊濤中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司七、方案具體化和制定對策1、對所采用方案進(jìn)行具體分析：

采用方案成功實(shí)施，需解決以下幾個(gè)關(guān)鍵性問題：

（1）子堤的施工參數(shù)問題？（2）砂石膠結(jié)層的鉆孔布藥問題？

（3）如何切割爆破砂卵層的排淤通道？

（4）如何采用多次側(cè)向拓展達(dá)到設(shè)計(jì)路基斷面？淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.3.11參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤、張永寧中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司2、制定對策表序號(hào)問題對策目標(biāo)措施負(fù)責(zé)人完成時(shí)間地點(diǎn)1子堤的施工參數(shù)問題？編制施工方案并試爆確定施工參數(shù)1、研制出一種將炸藥埋入水下夾砂軟基中鉆井式裝藥器。2、成功形成設(shè)計(jì)堤斷面。3、質(zhì)量控制滿足規(guī)范要求。1、編制施工方案；2、計(jì)算并試爆確定子堤的施工參數(shù)。3、更換布藥成功的機(jī)械；4、設(shè)計(jì)出一種能同時(shí)打孔布藥的器具。童輝王世卿2014.4.10項(xiàng)目部施工現(xiàn)場2砂石膠結(jié)層的鉆孔布藥問題？3如何切割爆破砂卵石層的排淤通道？4如何采用多次側(cè)向拓展達(dá)到設(shè)計(jì)路基斷面？淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.3.11參加人員：楊寶定、童輝、陳擴(kuò)晉、徐濤、張永寧中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司八、對策實(shí)施1、子堤填筑原則：砂石膠結(jié)層上淤泥厚度按規(guī)范要求大于4m時(shí)，采用爆破方式清除淤泥；當(dāng)淤泥厚度小于4m時(shí)，填筑石料可自行擠出路堤外，采用拋填成型即可。2、子堤參數(shù)確定

為實(shí)施切割爆破留有爆破空間，前期塊石拋填以子堤拋填形式為主，筑堤設(shè)計(jì)泥面寬度約為23m，先拋填寬度11m的子堤，以堤身中線為中心兩側(cè)各5.5m，拋填高程7.5m，設(shè)計(jì)堤頂高程為9.7m。拋填階段長度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定，為不影響施工的連續(xù)性，一般控制在40～80m。

淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法實(shí)施一：子堤的施工參數(shù)確定活動(dòng)時(shí)間：2014.3.18－2014.9.10實(shí)施人員：童輝王世卿張永寧中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司1、更換打孔的機(jī)械

淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法實(shí)施二：切割爆破的砂卵石層的打孔布藥

一般裝藥機(jī)械

50吊車55KW振動(dòng)裝藥機(jī)械

活動(dòng)時(shí)間：2014.3.18－2014.9.10實(shí)施人員：童輝王世卿張永寧中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司2、設(shè)計(jì)砂卵石層成孔裝藥器

淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.3.18－2014.9.10實(shí)施人員：童輝王世卿張永寧中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司實(shí)施三：切割爆破砂卵石層的排淤通道：

含砂卵層地質(zhì)段處理困難的主要原因是：砂卵混合層太厚，砂卵層與淤泥兩種不同介質(zhì)分層分布，卵石層阻礙下臥淤泥爆破軟化，致使砂卵混合層下臥淤泥沒有排淤通道，淤泥包隆起困難，與通常爆破擠淤的理論基礎(chǔ)完全不相同。

無論加密和加大藥量均不能使堤身石舌下滑至設(shè)計(jì)標(biāo)高，如果加深埋藥卵石層下淤泥軟層吸收能量，更不能實(shí)現(xiàn)排淤，為解決這一核心問題，擬在兩側(cè)采用切割爆破，從砂卵混合層爆破切割出一條排泥通道，然后再進(jìn)行爆破擠淤。改變原設(shè)計(jì)堤頭式推進(jìn)和拋填方式，先以子堤方式直接拋填，然后進(jìn)行切割爆破實(shí)現(xiàn)開槽創(chuàng)造排淤通道。淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.3.18－2014.9.10實(shí)施人員：童輝王世卿張永寧中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司實(shí)施四：采用多次側(cè)向拓展達(dá)到設(shè)計(jì)路基斷面淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法步驟一：子堤拋填，子堤寬度11米，以堤身中線為中心兩側(cè)各5.5m，拋填高程7.5米。步驟二：第一次切割爆破，拋填一定長度后分別在子堤內(nèi)外側(cè)1~2米處布藥兩排藥包，成梅花形排列，外側(cè)先起爆內(nèi)側(cè)后起爆，爆破后每側(cè)形成一個(gè)4米寬的溝槽。步驟三：第一次切割爆破后補(bǔ)拋石料并加高，高度9.5米，寬度9米。步驟四：第一次側(cè)向爆破擠淤施工。步驟五：第二次切割爆破，側(cè)爆后兩側(cè)再次進(jìn)行梅花型埋藥。切割后的溝槽范圍為距離子堤5~8米。步驟六：第二次切割爆破后補(bǔ)拋，石料拋填加寬至15米，高度9.5米。步驟七：再按照常規(guī)爆破擠淤施工，進(jìn)行側(cè)爆。經(jīng)過三次拋填、四次爆破后，形成設(shè)計(jì)斷面，下一進(jìn)尺段重復(fù)上述工藝?；顒?dòng)時(shí)間：2014.3.18－2014.9.10實(shí)施人員：童輝王世卿張永寧中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司九、效果檢查對策實(shí)施以后，我QC小組重新選取200米試驗(yàn)段（K0+740～K0+940），并于2014年6月29日～7月19日以鉆孔探摸法進(jìn)行檢測，抽取四個(gè)斷面共8個(gè)檢測點(diǎn)進(jìn)行鉆芯取樣，對塊石落底情況進(jìn)場檢測，合格率為100%，檢測結(jié)果如下表：爆破擠淤塊石質(zhì)量檢查匯總表序號(hào)項(xiàng)目12345678檢測位置K0+790左K0+790中K0+790右K0+840中K0+890中K0+940左K0+940中K0+940右設(shè)計(jì)落底深度（m）10.510.510.511.210.611.011.011.0實(shí)際落底深度（m）10.510.410.211.010.611.010.511.0淤泥夾層情況00000000混合層厚度（m）0.65（合格）0.76（合格）0.34(合格)0.28（合格）0.79（合格）0.83（合格）0.55（合格）0.56（合格）淺海淤泥砂卵石交互層爆破擠淤新方法活動(dòng)時(shí)間：2014.9.15實(shí)施人員：楊寶定童輝陳擴(kuò)晉王世卿張永寧中國建筑土木建設(shè)有限公司路橋分公司經(jīng)濟(jì)效益分析小組與項(xiàng)目財(cái)務(wù)人員、物資部、技術(shù)部、合約部，對此次活動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益做了統(tǒng)計(jì)。本QC創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益以樁號(hào)K0+500～K1+000段計(jì)算：

原方案利潤：爆破擠淤填石298.7萬元。

目前改進(jìn)方案利潤：節(jié)省石料：24605立方，切割爆破擠淤填石480.0611萬元。

綜上對比優(yōu)化利潤為：181萬元。2、社會(huì)效益分析順利解決了港前路復(fù)雜的地質(zhì)條件，保證的施工質(zhì)量，節(jié)約了工期，得到了當(dāng)?shù)卣块T及業(yè)主的肯定。同時(shí)積累了施工經(jīng)驗(yàn)，為將