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基坑爆破開挖的成功嘗試

  
評(píng)論: 更新日期:2010年01月13日
1 引言
  南溝水庫(kù)是雙豐林業(yè)局為開發(fā)山間水濕地種稻而興建的一座小型水庫(kù),主要用途是解決下游稻田的灌溉用水。由于灌區(qū)上游遍布水濕地,受自然條件限制,壩址亦處于常年積水的水濕地中。地層土壤顆粒較細(xì),滲透性差,浸潤(rùn)強(qiáng),土層含水量長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài),地下水位居高不下。地基承載力低,凍脹量大,基坑排水困難,對(duì)工程建設(shè)十分不利。因此,處理好地下水對(duì)施工和工程運(yùn)行狀況的影響是工程設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。
  該工程設(shè)計(jì)、施工方案經(jīng)反復(fù)論證,于1992年11月1日破土動(dòng)工,11月12日建成。歷時(shí)12天,完成土方300m3,澆筑鋼筋混凝土35m3。是伊春地區(qū)在寒冷季節(jié),自然條件十分不利的情況下,小型水利工程施工速度快、質(zhì)量好、投資省的一項(xiàng)工程。經(jīng)多年運(yùn)行觀察,工況良好,滿足了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),在水田灌溉中發(fā)揮了良好作用。

  2  工程概況
  南溝水庫(kù)位于雙豐林業(yè)局向陽山林場(chǎng)南小河上游,設(shè)計(jì)最大壩高3.2m,壩長(zhǎng)450m,興利庫(kù)容16×104m3,放水閘位于大壩東段,河流右岸灘地上,灘地為季節(jié)性沼澤,夏季地表積水,不能通行。11月以后,地表水消落,地面凍結(jié),才能進(jìn)行施工活動(dòng)。當(dāng)?shù)刈畲髢錾?.3m,土質(zhì)粘重,含水量大,為強(qiáng)凍脹型。放水閘設(shè)計(jì)流量0.4 m3/s,沒有防洪要求,但要考慮水庫(kù)放空時(shí)的泄流量。
  2.1  工程地質(zhì) 
  閘址處地表長(zhǎng)滿水塔頭,根據(jù)探坑觀察和以往打井資料,地基土從上至下可分為3層;
 ?。?)黑褐色塔頭土層:層厚0.3m,有密集的塔頭根盤結(jié),開挖后呈筏塊狀,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(dá)該層頂面,呈流塑狀態(tài)。
 ?。?)深黃色粘土層:層厚達(dá)幾米,較上層略密實(shí),含水略小,呈軟塑狀態(tài)。
  2.2 總體布置 
  放水閘主體為鋼筋混凝土整體箱涵結(jié)構(gòu)。箱型涵體作為輸水洞穿過壩基,下臥于地面以下2.5m,直接座落于粘土軟基。

  3  施工
  施工分基坑開挖和混凝土澆筑兩大部分,難點(diǎn)在基坑開挖。該地清晨不見積水,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(jī)械不能進(jìn)場(chǎng)的條件下,如采用人工開挖,飽含滲水的黃粘土一經(jīng)施工擾動(dòng)即呈稀泥狀,給開挖造成很大困難。由于當(dāng)時(shí)天氣已經(jīng)比較寒冷,混凝土養(yǎng)護(hù)將在暖棚內(nèi)進(jìn)行,基坑開挖時(shí)間過長(zhǎng)將給混凝土養(yǎng)護(hù)帶來更多的不便。經(jīng)過多方案比較,確定采用爆破方式開挖。其優(yōu)點(diǎn)一是省時(shí)省力,可以提前工期,二是在基坑開挖過程中不用排水,沒有工序干擾。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  炮孔布置與藥量計(jì)算 
  基坑尺寸:深2.5m,長(zhǎng)20m,寬3m,邊坡1:1。在基坑縱軸線上均勻布設(shè)6個(gè)炮孔,孔距3m,孔深2.1m。爆破方式為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破。裝藥為普通硝銨炸藥,單孔裝藥量用下式計(jì)算:

  Q=KW3f(n)
式中:Q——藥包裝藥量(kg)
      K——單位耗藥量,粘土取K=1.1
      W——最小抵抗線長(zhǎng)度,W=2.0
   f(n) ——爆破作用指數(shù)函數(shù),標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破為1。
則:Q=KW3=8.8kg,取Q=9.0(kg)

  3.2  爆破過程 
  人力造孔時(shí),直接用兩把合綁在一起的鐵鍬向孔位剁戳,再將鐵鍬中間帶出的稀淤取出,如此反復(fù),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(yán)密,用木棍壓入孔底后填土壓實(shí)。六個(gè)藥包采用電雷管同時(shí)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(chǎn)生的徑向和環(huán)向裂縫,未見滲水;承載力有很大提高,行走自如,給施工活動(dòng)帶來很大方便。
  在隨后的混凝土澆筑等其它工序中,基坑始終未見滲水,說明爆破沖擊波確實(shí)起到了壓實(shí)土體從而提高承載力、封閉滲水通道從而提高土壤抗?jié)B性能的作用。整個(gè)施工過程均在未排水的情況下進(jìn)行,有效地保證了工程質(zhì)量,提高效率一倍以上,投入有所降低。
  整個(gè)基坑開挖時(shí)間為5天,作業(yè)人數(shù)不足10人。從這個(gè)角度說,這是一種省時(shí)省力的施工方法。
  3.3  工程運(yùn)行狀況 
  該工程自建成投入運(yùn)行以來工況良好,建筑物穩(wěn)定、安全、運(yùn)行正常,充分發(fā)揮了工程的作用,保證了下游水田的用水要求,說明該工程的設(shè)計(jì)和施工是相當(dāng)成功的。

  4  實(shí)用意義
  通過爆破,解決了在多水軟基上施工時(shí)基坑開挖困難、施工排水成本高這兩個(gè)問題,同時(shí)對(duì)基底產(chǎn)生了一定的壓實(shí)作用,對(duì)提高地基承載力和建筑物防滲有相當(dāng)?shù)囊嫣?。本工程的?guī)模和型式均接近于堤防排水閘,對(duì)其同樣適用,在為數(shù)眾多的田間構(gòu)造物上也較適用。因此,這種施工方法有較大的應(yīng)用空間和較好的借鑒作用。

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