隧道水压爆破钻都爆设计方案.doc
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1、文件编号:ZXFA-5109-2014-00 贵阳市轨道交通二号线土建 11 标 三二区间横通道 爆破专项方案爆破专项方案 中铁隧道集团有限公司中铁隧道集团有限公司 贵阳市轨道交通二号线土建 11 标项目经理部 2015 年 12 月 15 日 贵阳市轨道交通二号线土建 11 标 三二区间横通道三二区间横通道 爆破专项方案爆破专项方案 编制:编制: 审核:审核: 批准:批准: 中铁隧道集团有限公司中铁隧道集团有限公司 贵阳市轨道交通二号线土建 11 标项目经理部 2015 年 12 月 15 日 贵阳市轨道交通二号线土建贵阳市轨道交通二号线土建 1111 标标 三二区间横通道爆破专项方案三二区
2、间横通道爆破专项方案 1 1 编制编制说明说明 1.11.1 编制依据编制依据 (1)中华人民共和国环境保护法; (2)爆破安全规程(GB6722-2003); (3)土石方爆破施工及验收规范(GBJ201-89); (4)依据本公司所具备的技术管理水平、施工能力、机械设备及类似工程施工经 验; (5)横通道设计图纸。 1.21.2 编制原则编制原则 (1)遵循设计文件的要求,严格按设计、规范组织施工; (2)指导思想是:科学组织、合理投入、优质安全、快速高效、不留后患; (3)安全第一,预防为主; (4)文明施工,保护环境。 2 2 工程概况工程概况 三二区间施工竖井位于三桥南路回转箱涵区域
3、绿化带上,横通道位于三桥南路下 方,与正线左右线相连,兼做区间联络通道使用。竖井中心里程为 YDK29+248,施工 场地布置于区间左线北侧,占地面积约 1000。 竖井内净空尺寸为 6x8m,井深 25.5m,横通道为直墙拱形断面,开挖宽度为 5.9m,开挖高度为 9.2m,开挖断面为 51.6,联络通道长度为 21.5m。横通道位于区 间正线直线段上,与右线线路 90鲽交,横通道采用三台阶法施工。平面示意图如 2- 01 所示。 图图 2-012-01 施工竖井及联络通道结构平面图施工竖井及联络通道结构平面图 3 3 施工方法及作业流程施工方法及作业流程 3.13.1 施工方法施工方法 根
4、据本区段段地质情况,以及所处的地理位置和周边环境,结合具体情况考虑, 联络通道分三个台阶采用爆破法施工。而水压爆破与常规爆破相比,除装药结构存 在区别外,其余步骤几乎一致,其优势主要表现如下:提高循环进尺;提高光面 爆破效果;提高炸药利用率;减少洞碴大块率;振动速度降低,减少对周边围岩扰动; 粉尘含量降低,保护作业人员身心健康。故此,我项目采取水压爆破方式进行开挖作 业。 在隧道施工过程中,须根据掘进过程中地质条件、施工环境、施工进度等各种因 素来制定具体的施工方案,针对同一条隧道不是固定不变的。当掘进过程中遇到地质 构造或其它特殊的地质结构时,根据具体情况将及时制定相应的施工方法,编制详细
5、合理的施工方案。 3.23.2 作业流程作业流程 施工准备(校核中腰线、标定眼位)钻孔清孔装药联线警戒爆破通风排 尘清理危岩活石清碴(下一个循环)。 针对以上各个工序,在施工中应采取相应的管理和技术措施,精心组织施工,确 保整个隧道工程的施工质量、安全和工期达到预期目标。 4 4 爆破设计与施工爆破设计与施工 4.14.1 设计原则设计原则 隧道爆破的效果和质量在很大程度上决定于钻眼爆破参数的选择。除掏槽方式及 其参数外,主要的钻眼爆破参数还有:单位炸药消耗量、炮眼深度、炮眼直径、装药 直径、炮眼数目等。合理地选择这些爆破参数时,不仅要考虑掘进的条件(岩石地质和 断面条件等),而且还要考虑到这
6、些参数的相互关系及对爆破效果和质量的影响(如炮 眼利用率、岩石破碎块度等)。联络通道爆破设计时按全断面开挖进行布孔和装药,具 体施工时分为 3 个台阶实施。 4.24.2 爆破参数设计爆破参数设计 4.2.14.2.1 炮孔数量炮孔数量(2 号乳化炸药,32mm 药卷直径) N=qs/() 式中:N炮孔数量; q炸药单耗(kg/m),取值 1.0kg/m; S开挖断面面积,为通道标准断面,取值 51.6; 装药量系数(计算装药系数),即装药长度与炮眼全长的比值,取 0.45; 每米药卷的炸药质量,取值 0.78kg/m。 N=151.6/(0.450.78)=147 个,实际施工时调整为 15
7、7 个。 4.2.24.2.2 炮孔布置炮孔布置 (1)布孔技术要求 1)工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”。即首先选择适当的掏槽方式和 掏槽位置,其次是布置好周边眼,最后根据断面大小布置辅助眼和底眼。 2)掏槽眼的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度,通常布置在断面的中央,并 考虑到辅助眼的布置较为均匀。 3)周边眼即最外轮廓线附近的边眼,一般布置在断面轮廓线上。但实际施工中, 要看岩石的性质,如若岩石较硬可靠近或在轮廓线上布置,且向外有一定的偏角,使 爆破后的周边超过设计轮廓线 100mm 左右;如岩石较松软可远离轮廓线 100200mm 左 右,使爆破后的周边不出现欠挖或超挖过多。
8、4)布置好周边眼和掏槽眼后,再布置辅助眼。辅助眼是以槽腔为自由面而层层布 置的,均匀地分布在被爆岩体上,并根据断面大小和形状调整好最小抵抗线和邻近系 数。 (2)周边炮眼 采用经验公式和工程类比法确定:间距:E=(812)d(d 为炮眼直径),抵抗线: W=(1.01.5)E,装药集中度 q=0.10.15kg/m。 (3)掏槽眼 爆破施工的关键是减小爆破振动速度,保证开挖面与周围建筑物之间岩柱的稳定。 在对隧道爆破的质点振动速度观测中发现,一般掏槽爆破在整个断面爆破中往往产生 最大的地震动强度;掏槽爆破只有一个临空面,需用最大的装药密度来破碎和抛掷这 部分岩石,为随后爆破的炮眼提供第二临空面
9、。如果对掏槽区多加注意,能在最初就 提供第二临空面,便可显著地降低掏槽爆破的地震动强度。因此,从掏槽效果及减小 地震动强度等方面的综合考虑,采用双层复式楔形掏槽。 掏槽孔比辅助孔、周边孔深 20cm,本设计掏槽采用三排掏槽孔楔形掏槽,排内孔 距为 60cm,打掏槽孔时中间掏槽孔水平内插打入,内插角分别 6565、7373、8282。上 面掏槽孔斜向下向内施作,掏槽孔爆破后进行两次扩槽,减少掏槽孔单段起爆药量, 达到减震效果。 (4)掘进炮眼 为降低爆破地震动强度,循环进尺根据开挖部位不同来确定,掘进炮眼深度 L 根 据循环进尺来确定。 抵抗线 W 通常均小于炮眼深度,否则各个炮眼将成为各自独立
10、的漏斗爆破,达不 到理想的爆破效果。当炮眼直径在 3542mm 的范围内时,抵抗线 W 与炮眼深度有如下 关系式: W=(1525)d,或 W=(0.30.6)L 在坚硬难爆的岩体中,或炮眼较深时,应取较小的系数,反之则取较大的系数。 (5)炮孔布置图 炮孔布置如图 4-01、4-02 所示。 图图 4-014-01 全断面开挖布孔示意图全断面开挖布孔示意图 图图4-024-02 掏槽眼示意图掏槽眼示意图 4.2.34.2.3 装药装药 (1)单眼装药量的计算 隧道爆破,炮眼所在的部位不同,所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷;掘进 眼只要求松动,而在掏槽部位的两侧及其上、下部位各部分的炮眼要求
11、又不一样,侧 部要求松动,上部要求弱松动,下部要求加强松动,周边眼则要求预裂爆破,底板眼 则要求用抛掷爆破的药量,否则可能底板爆破失败,所以各部位炮眼的装药量是不同 的。除周边眼之外的炮眼装药量均可按以下公式计算: q=kawL(kg) 式中 q单眼装药量(kg); k炸药单耗(kg/m),取值 1.0kg/m; a炮眼间距(m); w炮眼爆破方向的抵抗线(m); L炮眼深度(m); 炮眼部位系数(参照下表 4.01)。 表表 4.014.01 隧道炮眼部位系数隧道炮眼部位系数 炮眼部位炮眼部位掏槽眼炮掏槽眼炮扩槽炮眼扩槽炮眼内圈炮眼内圈炮眼底板炮眼底板炮眼 值1.521.01.20.50.8
12、1.52.0 各炮孔装药量如表 4.02 所示。 表表 4.024.02 装药参数表装药参数表 部部 位位 孔别孔别 段段 别别 孔径孔径 (mmmm) 孔深孔深 (m m) 单孔装药量单孔装药量 (kgkg) 孔数孔数 (个)(个) 总药量总药量 (kgkg) 装药装药 结构结构 炸药类型炸药类型 掏槽眼 140 1.5441.042266.2532 连续乳化炸药 扩槽眼 340 1.4610.52596105.2596 连续乳化炸药 上 台 阶 扩槽眼 540 1.4140.5302542.121 连续乳化炸药 部部 位位 孔别孔别 段段 别别 孔径孔径 (mmmm) 孔深孔深 (m m)
13、 单孔装药量单孔装药量 (kgkg) 孔数孔数 (个)(个) 总药量总药量 (kgkg) 装药装药 结构结构 炸药类型炸药类型 辅助眼 740 1.20.24112.64 连续乳化炸药 周边眼 940 1.20.12273.24 间隔乳化炸药 底板眼 740 1.20.57652.88 连续乳化炸药 扩槽眼 340 1.20.67264.032 连续乳化炸药 扩槽眼 540 1.20.67253.36 连续乳化炸药 扩槽眼 740 1.20.67264.032 辅助眼 740 1.20.211281.6896 连续乳化炸药 底板眼 740 1.20.364851.824 连续乳化炸药 中 台
14、阶 周边眼 940 1.20.12141.68 间隔乳化炸药 扩槽眼 3401.20.67264.032 连续乳化炸药 扩槽眼 5401.20.67253.36 连续乳化炸药 扩槽眼 740 1.20.67264.032 连续乳化炸药 辅助眼 740 1.20.211281.6896 连续乳化炸药 底板眼 740 1.20.68496.156 连续乳化炸药 下 台 阶 周边眼 940 1.20.12161.92 间隔乳化炸药 合计 15760.201 (2)装药结构 装药采用药卷和水袋的混合装药结构。药卷采用 2 号乳化炸药,药卷直径 32mm, 按爆破设计装药量和装药结构进行,孔内使用非电导
15、爆管雷管制作起爆药包。装药前 必须仔细检查有无堵孔、卡孔现象,及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮孔装 药量。装药过程中经常检查装药部位的深度,防止炸药过装引起飞石或装不到位产生 上下段隔爆。一旦发生过装,用木制的工具将多余的炸药掏出孔外或用高压水冲洗。 水袋由水袋自动封装机加工而成,在炮孔底安装第一道,炮泥封孔前安装一道, 共计 2 道工序即形成水袋将药卷包裹的结构。安装如下图所示。详细见图 4-03 所示。 所需炸药若干水袋 个水袋 个炮泥塞满 所需炸药若干水袋 个水袋 个炮泥塞满 所需炸药若干水袋 个水袋 个炮泥塞满 图图 4-034-03 装药结构图装药结构图 (3)填塞 堵塞作用使
16、炸药在受约束条件下作充分爆炸应力提高能量利用率,因此堵塞长度 不小于 20cm,堵塞材料采用炮泥(砂:粘土:水=3:1:1),每节炮泥塞入后立即振捣, 质量要求密实,不能有空隙和间断。 4.2.44.2.4 起爆起爆 光面爆破的分区起爆顺序为:掏槽眼辅助眼底板眼周边眼。采用导 爆管起爆系统起爆。网路设计简单,一般不采用孔内延期方法起爆。只要求联结牢固, 簇联时一来导爆管数不超过 25 根。起爆网络如图 4-04 所示。 图图 4-044-04 起爆网络示意图起爆网络示意图 5 5 钻爆施工钻爆施工 (1)测量定位 为了保证隧道断面符合要求,应严格按设计隧道断面测量,标出每一个孔位的平 面位置,
17、便于人工钻孔。钻眼前,测量人员用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线, 标出炮眼位置,其误差不得超过 5cm,在直线段,可用激光准直仪控制开挖方向和开挖 轮廓线。 (2)钻眼 钻工要熟悉炮眼布置图,能熟练地操作 40 风钻,特别是钻周边眼,一定要确保 周边眼有准确的外插角,尽可能使两茬炮交界处台阶小于 15cm,同时眼口位置及掌子 面岩石的凹凸程度调整炮眼深度,以保证除掏槽眼外的炮眼底在同一个平面上。掏槽 眼采用楔形斜眼掏槽形式钻孔。 (3)清孔 用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹 净。 (4)装药及堵塞 装药应按爆破设计装药量和装药结构进行,孔内使用非电导爆
18、管雷管制作起爆药 包。装药前必须仔细检查有无堵孔、卡孔现象,及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变 化的炮孔装药量。装药过程中经常检查装药部位的深度,防止炸药过装引起飞石或装 不到位产生上下段隔爆。一旦发生过装,用木制的工具将多余的炸药掏出孔外或用高 压水冲洗。 要注意堵塞质量及保护好雷管脚线,堵塞的动作要轻,防止损坏导爆管造成拒爆。 确保堵塞长度和堵塞质量。所有炮眼均以炮泥堵塞,堵塞长度不小于 20cm。 (5)联接起爆网络 起爆采用导爆管并串联方式,为保证起爆的可靠性和准确性,联接时要注意:导 爆管不能打结和拉细;各炮眼雷管联接次数应相同;引爆雷管应用黑胶布包扎在离一 簇导爆管自由端 10cm
19、以上处。 起爆顺序为:掏槽眼辅助眼自内向外底板眼周边眼,整体分为 1、3、5、7、9、11 段爆破,网络联好后,要专人负责检查。 (6)警戒爆破 隧道内因为三班作业,各施工点由施工班组的班组长为现场爆破负责人。爆破负 责人爆破前应对各警戒点亲自布设。爆破现场负责人在警戒工序结束,经确认警戒区 内人员、设备均已撤离警戒区,警戒人员到岗做好安全警戒后,发出第二次警报并以 倒计时数秒的方式发出“起爆”命令,爆破员操纵起爆器起爆。 (7)通风排尘 起爆后及时进内洞内通风,排除洞内粉尘、CO、NO 等有毒气体。通风时间不得少 于 15min,方可进洞观察洞内情况。 (8)爆后检查及危岩处理 待爆破工作面
20、烟尘和有毒有害气体的浓度降至安全范围内以后,参与验炮的人员 再进行验炮工作。在隧道内验炮前应先确认顶板及岩帮是否有危岩活石,人员应站在 安全地点检查或先行处理顶帮危岩,处理危岩应使用长柄工具或长钎找掉,等消除安 全隐患后,作业人员方可进入工作面施工。 当验炮人员确认爆区所有炮孔全部起爆,无爆破安全隐患后报告爆破现场指挥人 员,发出第三次警报及解除警报信号,如发现盲炮应及时处理。 6 6 爆破安全检算及风险控制措施爆破安全检算及风险控制措施 6.16.1 爆破震动控制爆破震动控制 本工程地处重庆市主城区,开挖必须遵循“弱爆破、短进尺、勤量测”的施工原 则,减少对围岩的扰动,减少对周围建筑物的振动
21、影响。每次爆破时,都必须在重要 建筑物和距起爆点最近建筑物进行振动监测,随时掌握爆破对建筑物的影响程度,以 便及时调整爆破参数。 根据公式 Qm=KR(Vkp/K)/,以爆源中心到振速控制点的最短距离 15m,20m,30m 震速控制 2.0cm/s(视建筑物结构形式而定),分别计算爆破最大段允许 装药量: Qm最大一段允许装药量 kg;Vkp震动安全速度,取 2.0cm/s; R爆源中心到振速控制点的距离 m;K与爆破技术、地震波传播途经介质的 性质有关的系数,取 160;爆破振动衰减系数,取 1.8;K修正系数,取 1.2。 Qm1=KR(Vkp/K)/1.2153(2.0/160)3/1
22、.82.73kg Qm2=KR(Vkp/K)/1.2203(2.0/160)3/1.86.46kg Qm3=KR(Vkp/K)/1.2303(2.0/160)3/1.821.8kg 由以上计算可知爆破最大段允许装药量受爆源中心到振速控制点的最短距离影响 很大,在施工中应根据爆源中心到振速控制点的最短距离,通过缩短循环进尺、增加 分段段别、采用多次爆破等方式及时调整最大段允许装药量,同时根据对振速控制点 的振动监测结果及实际爆破效果,及时调整爆破参数,指导施工。 爆破振动控制措施 (1)采用低威力、低爆速炸药;增加雷管段别; (2)采用毫秒延期爆破,增强降震效果; (3)减小爆破规模,限制单响药
23、量及一次起爆药量; (4)针对不同的爆破规模和爆破断面,编制相应的起爆网络。 6.26.2 爆破飞散物的飞散距离校核及控制措施爆破飞散物的飞散距离校核及控制措施 爆破飞石是指爆破时个别或少量脱离爆堆、飞得较远的石块或碎块。在爆破施工 中,爆破飞石往往是造成人员伤亡、设备和建(构)筑物损坏的主要原因。因此,在爆 破施工中控制飞石是防止发生事故的一项重要措施。 (1)爆破飞散物的飞散距离的规定 爆破产生个别飞石的最大距离由下式确定: Rmax=Kfqd 式中:Rmax爆破产生个别飞石的最大距离,m; K与爆破方式、填塞状况、地质地形有关的系数,取 1.01.5; 炸药单耗,1.1kg/m; d药孔
24、直径,取 32mm。 按爆破安全规程规定:浅孔爆破个别飞石对人员的安全允许距离不少于 200m,对于设备不少于 100m,下向乘 1.5 系数。隧道开挖初期也应对隧道口附近 100m 范围内的建(构)筑物采取防护措施。 (2)控制爆破产生飞散物的预防措施 1)炮孔设计合理、炮孔位置测量和验收严格,是控制飞散物事故的基础。清理工 作面上松动的石块;装药前应认真校核各药包的最小抵抗线,如有变化,必须修正装 药量,不准超装药量; 2)施工时慎重对待软弱带、地质构造、节理裂隙较发育的区域,采取调整孔网参 数、间隔堵塞和调整药量等技术措施; 3)堵塞长度必须大于最小抵抗线,堵塞必须密实;确保堵塞质量,堵
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