基坑爆破開挖的成功嘗試

論文類別:工學論文 > 水利工程論文
論文作者: 倪納新
上傳時間:2006/2/16 13:35:00

摘要:在伊春市雙豐林業局向阳山林場建設南溝水庫過程中遇到水湿地軟基問題,開挖機械無法进場,人力開挖進展緩慢。在這種不利情況下,為縮短建築物的施工周期,選择了爆破的開挖方式,獲得了滿意的效果。

關鍵詞:基坑 爆破 開挖

1 引言

南沟水庫是雙豐林業局為開發山間水湿地種稻而興建的一座小型水库,主要用途是解決下遊稻田的灌溉用水。由於灌區上遊遍布水濕地,受自然條件限制,壩址亦處於常年積水的水濕地中。地層土壤顆粒較細,滲透性差,浸潤強,土層含水量长期處於飽和狀態,地下水位居高不下。地基承載力低,冻脹量大,基坑排水困難,對工程建設十分不利。因此,處理好地下水對和工程運行狀況的影響是工程設計成功與否的關鍵。

該工程設計、施工方案經反復論證,於1992111日破土動工,1112日建成。歷時12天,完成土方300m3,浇築鋼筋混凝35m3。是伊春地區在寒冷季節,自然條件十分不利的情況下,小型工程施工速度快、質量好、投資省的一项工程。經多年運行觀察,工況良好,滿足了各项技術指標,在水田灌溉中發揮了良好作用。

2 工程概況

南溝水庫位於雙豐林業局向陽山林場南小河上游,設計最大壩高3.2m,壩長450m,興利庫容16×104m3,放水閘位於大壩東段,河流右岸灘地上,灘地為季節性沼澤,夏季地表積水,不能通行。11月以後,地表水消落,地面凍結,才能進行施工活動。當地最大凍深2.3m,土質粘重,含水量大,為強冻脹型。放水閘設計流量0.4 m3/s,沒有要求,但要考慮水庫放空時的泄流量。

2.1 工程地質

閘址處地表長滿水塔頭,根據探坑觀察和以往打井資料,地基土從上至下可分為3層;

1)黑褐色塔頭土層:層厚0.3m,有密集的塔頭根盤結,開挖後呈筏塊狀,含水接近飽和。

2)松軟的黃土層:層厚1.2m,密度小,含水飽和,潛水位達該層頂面,呈流塑狀態。

3)深黃色粘土層:層厚達幾米,較上層略密實,含水略小,呈軟塑狀態。

2.2 總體布置

放水閘主體為鋼筋混凝土整體箱涵。箱型涵體作为輸水洞穿過壩基,下臥於地面以下2.5m,直接座落於粘土軟基。

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3 施工

施工分基坑開挖和混凝土澆築兩大部分,難點在基坑開挖。該地清晨不见積水,但地表不久即融化,低洼地帶形成積水,必須穿靴子且土壤很粘鞋,行走困難。在開挖機械不能進場的條件下,如采用人工開挖,飽含渗水的黃粘土一經施工扰動即呈稀泥狀,給开挖造成很大困難。由于當時天氣已經比較寒冷,混凝土養护將在暖棚內進行,基坑開挖時間過長將給混凝土養護帶来更多的不便。經過多方案比較,確定采用爆破方式開挖。其優點一是省时省力,可以提前工期,二是在基坑开挖過程中不用排水,沒有工序幹扰。另外,在爆破壓力作用下有提高基土密度,提高承載力,封閉地下水滲流通道,從而免去施工排水的可能。

3.1 炮孔布置与藥量計算

基坑尺寸:深2.5m,長20m,3m,邊坡1:1。在基坑縱軸線上均勻布设6個炮孔,孔距3m,孔深2.1m。爆破方式為标準拋擲爆破。裝藥為普通硝銨炸藥,單孔裝藥量用下式計算:

Q=KW3f(n)

式中:Q——藥包裝藥量(kg)

   K——單位耗藥量,粘土取K1.1

   W——最小抵抗線長度,W2.0

f(n) ——爆破作用指數函數,標准拋擲爆破為1

則:QKW38.8kg,取Q9.0(kg)

3.2 爆破過程

人力造孔時,直接用兩把合綁在一起的鐵锹向孔位剁戳,再將鐵鍬中间帶出的稀淤取出,如此反復,未用一天即造孔完畢。翌日,開挖出的炮孔積滿了滲水。將藥包用塑料膜密封嚴密,用木棍壓入孔底後填土壓实。六個藥包采用電雷管同時起爆。

爆破取得了滿意的效果:基坑尺寸基本符合開挖要求,稍加平整即可;坑底均為爆破沖擊波作用下產生的徑向和環向裂縫,未見滲水;承載力有很大提高,行走自如,給施工活動帶來很大方便。

在隨後的混凝土澆築等其它工序中,基坑始終未见滲水,說明爆破沖擊波確實起到了壓實土体從而提高承載力、封閉渗水通道從而提高土壤抗滲性能的作用。整個施工過程均在未排水的情況下進行,有效地保證了工程質量,提高效率一倍以上,投入有所降低。

整個基坑開挖時間為5天,作業人數不足10人。从這個角度說,這是一种省時省力的施工方法。

3.3 工程運行狀況

該工程自建成投入運行以来工況良好,建築物穩定、安全、運行正常,充分發揮了工程的作用,保證了下遊水田的用水要求,說明該工程的设計和施工是相當成功的。

4 实用意義

通過爆破,解決了在多水软基上施工時基坑開挖困難、施工排水成本高這兩個問題,同時對基底產生了一定的壓實作用,對提高地基承載力和建築物防滲有相當的益處。本工程的规模和型式均接近於堤防排水閘,對其同樣適用,在为數眾多的田間構造物上也較适用。因此,這種施工方法有較大的應用空間和較好的借鑒作用。

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