应用爆破挤淤法处理山区高速公路沟谷软基

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1、应用爆破挤淤法处理山区高速公路沟谷软基熊震宙许洪亮(江西省交通设计院南昌330002)摘　要：通过对爆破挤淤法处理山区沟谷软基技术理论分析和软基加固机理探讨，探索了处理山区沟谷软基的新途径，并结合赣定高速公路工程实例，对此技术的应用进行了系统阐述。　关键词：道路工程；爆破挤淤；沟谷软基；阐述80前言在赣定高速公路的建设中，沿线路段有多处位于沟谷中的超软土地基，由于施工环境限制，一般采用的公路软基处理方法已不能满足沟谷软基的处理要求，需要借鉴其他行业的地基处理方法，结合其技术特点和本地土质及工程地质方面的具体情况，研究探讨其适用性并进行技术改造，为设计和施工提供有效的地基处理

2、方案。赣定高速公路山区沟谷软土地基的处理应用了多种技术措施，获得了重大的经济价值和社会效益。其中爆破挤淤法首次用于山区沟谷软土地基，并在江西赣定高速公路上应用成功，拓宽了软基处理的途径，使国内公路软基处理增添了一种新方法，对于发展山区沟谷软基处理技术，拓宽类似条件下软基处理措施具有重要意义。1工程简介赣定高速公路处于江西赣南山区，雨水丰富，地质构造复杂，地形地貌多变，沟谷地势较低，土体一般呈饱和甚至过饱和状态，常存在覆盖于较好土层上的大面积且具有一定厚度的淤泥，地基土体结构性较弱，物理力学指标较差。对这些软弱地基的处理，常规换填法可取得较好效果，但工程量巨大，山区沟谷交通不

3、便，其他措施难以满足承载力和变形的要求，因此发展一种新型、经济、科学的山区沟谷软基的处理技术成为一个复杂而有重大意义的课题。在2003年1月-2004年5月，由赣定高速公路总指挥部、天津大学及武汉广益工程咨询有限公司合作，依托赣定高速公路，开展了“山区高速公路沟谷软基处理技术研究”的课题研究，其中“爆破挤淤法处理沟谷软基试验研究”为其中的一个子课题，具有鲜明的技术特点和良好可操作性。2爆破挤淤的工程背景爆破挤淤法，英文称“Toe-ShootingMethod”,国外对爆破挤淤的研究最早开始于50年代，并初步具备一定的理论和实践水平，但最终没有形成成熟的理论。爆破挤淤加固软基

4、是港口工程常用技术，国内对爆破挤淤法的进行系统研究始于1985年，当时由连云港建港指挥部、中科院等单位对连云港等港口防波堤等港口工程基础处理进行攻关，取得了以“水下爆破挤淤填石法”为代表的多项技术成果，这些成果对于正确认识爆破挤淤的机理具有一定的参考意义。随着高速公路建设事业的迅猛发展，山区沟谷软基和海湾滩涂淤泥地基的处理就是一个比较困难的事情。由于这种淤泥极高的含水量、极低的强度和极差的施工环境，材料的运输非常不方便，电力供应存在较大问题，而爆破挤淤法正好可以在这种条件下应用。3爆破挤淤法的机理探讨3.1爆破挤淤的一般方法对软土地基采用爆破挤淤的方法进行处理，就是在抛石棱

5、体的前方和周边淤泥中埋设药包，药包起爆后，将周围一定范围内的淤泥排开，随之所抛石体则充填爆坑，进行淤泥置换。根据淤泥厚度设计用药量，药包埋置深度及间距，使爆后淤泥上的抛石棱体坐落在硬土层上。“爆填法”淤泥置换过程是以爆后石方塌落形成石舌向前推进。堆石——布药——起爆循环进行，每起爆一次，石舌向前推进一次，最后可形成完整的、连续的落底抛石棱体（见图1）。图1爆破挤淤示意图3.2爆破挤淤法加固山区沟谷软基的机理陆上爆破处理软基的机理与水下爆破完全不同。水下爆破处理软基的机理主要是，炸药在抛石体前方的淤泥中爆炸后，在炸空腔压力及震动作用下，抛石体连同水和淤泥形成泥石流向爆坑内坍塌

6、，产生泥下“石舌”8，爆后断面较缓，淤泥在爆炸时被扰动，部分淤泥被抛起，在下落过程与水混合，呈含水量很高的流动状态。其后继续抛石，“石舌”上的淤泥被挤走，下面再循环爆炸、抛石挤淤过程，逐渐形成达到持力层的完整抛石体。陆上爆炸是无水爆炸，软土层难以形成泥石流，也不能形成坡度很缓的泥下“石舌”，所形成的边坡形状与水下爆炸时恰恰相反，呈倒梯形。它在前方淤泥包的反作用下，处于相对稳定状态。因此，陆上爆炸的主要动力不仅是爆炸空腔压力，还包括爆炸震动力和石体的自重压力。爆炸一旦发生，爆炸产生的空腔压力，将土体向外排挤，土体排挤后形成的空腔将由上部抛石来填充；与此同时，在爆炸瞬间的强大冲

7、击力还使周边土体产生大的超孔隙水压力，冲击作用使土的结构发生破坏，扰乱了正常的排水通道，土的渗透性变差，超孔隙水压力难以消散，土体的强度降低，承载能力在短时间内丧失，强度弱化的土体在自重“增加”的抛石的作用下或被挤出或挤入抛石缝隙，从而达到置换软弱地基的目的。3.3爆破挤淤法加固山区沟谷软基的计算理论要研究爆破挤淤法中所需药包参数与淤泥参数的计算模型，最重要的是确定一定条件下药包在淤泥中爆腔。爆腔的形状取决于药包形状，大小与岩土的性质及炸药种类有关。爆腔的尺寸可经验公式来确定。在爆炸理论发展的早期已经得出了一些经验