福建铁路大型货场工程石方开挖膨胀剂预裂施工方案Word文档格式.doc
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(四)、施工方法 9
六、质量控制措施 14
(一)、膨胀剂的质量控制 14
(二)、钻孔质量控制 14
(三)、装药的质量控制 14
(四)、药剂反应时间的控制 14
七、安全保证措施 15
(一)、建立安全组织机构 15
(二)、制定安全管理制度 15
(三)、膨胀剂预裂施工过程安全措施 16
(四)、用电安全措施 17
(五)、施工机具安全措施 17
(六)雨季施工防洪安全措施 18
(七)、临近既有线石方开挖安全措施 19
(八)、临近营业线施工注意事项:
20
(九)、安全应急预案 21
八、环保措施 22
JXK2+930~JXK3+060石方
一、编制依据及原则
(一)编制依据
1、国家、铁道部和地方政府的有关政策、法规和条例、规定;
2、《铁路安全管理条例》(2013年9月第一版);
3、《铁路营业线施工安全管理办法》(铁运[2012]280号);
4、《南昌铁路局营业线施工及安全管理细则》(南铁运发[2012]
610号);
5、《前场铁路大型货场站场施工图》(第二册)(图号:
前场货场施站-01);
6、《中华人民共和国建材行业标准》(膨胀剂)JC506-2008;
7、现场调查资料。
8、站变【2014】001号、站变【2014】002号会议纪要。
(二)编制原则
1、坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针,施工时必须确保营业线运行安全。
2、制定切合施工现场石方挖除方案。
3、合理配置生产要素,优化施工平面布置,减少工程消耗,降低生产成本。
4、有效合理的施工方法,减少环境污染。
二、工程概况
本工程石方膨胀剂预裂货场里程位于JXK2+930~JXK3+060临近既有线2~105米范围内,长约130m,宽度约105米。
厦深铁路线里程为:
K1122+035~K1122+165。
该区域石方为(17-2)W2黑云母花岗岩微风化层。
石方开挖高度最高约9.8米,石方较完整,颜色呈深青色,石质较硬,开挖的难度大。
原设计采用控制爆破方式进行石方开挖施工,根据站变【2014】001号、站变【2014】002号会议纪要,石方开挖变更为膨胀剂预裂施工方式开挖。
施工现场平面图及地貌现状见图1、图2、图3、图4、图5、
图1施工现场平面示意图
第23页共24页
图2施工现场照片一
图3施工现场照片二
图4石方开挖施工现场照片三
图5施工现场照片四
三、施工总体安排
经项目部对周边类似工程考察,结合现场实际情况,并经具备相关工程施工经验的专业队伍现场实际勘察后。
根据站变【2014】001号、站变【2014】002号会议纪要,石方开挖采用膨胀剂预裂施工方式开挖,即石方开挖施工时先采用膨胀剂预裂石方,再采用破碎机或人工对石方进行分解,最后使用挖掘机配合运输车辆将分解石方装车外运。
施工工期为90天。
四、施工组织安排
(一)、人员安排
表1施工人员安排表
序号
工种
人数
备注
1
防护员、驻站联络员
2
满足施工需要
施工负责人
3
工人
10
4
机械操作手
(二)、物资、设备安排表
表2静态爆破物资用表
名称
单位
数量
膨胀剂
Kg
若干
膨胀剂型号SCA-Ⅱ
常温自来水
L
表3静态爆破石方开挖设备表
规格
空压机(潜孔钻机用)
3m3
台
凿岩机(炮头机)
SKQ20-Y28
根据现场作业面情况定
全站仪
套
水准仪
5
盛水桶
个
6
拌和盆
7
捅棍
根
8
防护眼镜
9
防护手套
副
电子秤
11
量筒
(三)、工期计划安排
现场具体开工日期以现场能实际施工的日期为准。
表4施工计划安排表
时间(天)
施工准备
石方开挖
70
清渣
15
合计
90
五、膨胀剂法石方开挖施工方案
膨胀剂预裂是利用膨胀剂加适量水调成流动状浆体,直接装入炮孔中,经水化后,产生巨大膨胀压力将岩石胀裂,施工破碎时无震动、声响、烟尘、飞石,安全性较高。
膨胀剂是一种含有铝、镁等元素的无机盐粉末剂,不属于危险品,无公害,可按普通货物进行运输和储存,在购买、运输和保管中无任何限制。
适用于不方便利用炸药爆破拆除的工程以及岩石破碎工程,它是控制爆破的发展与补充,是可控的破碎施工。
(一)、膨胀剂预裂的工艺原理
人工造孔后,在膨胀剂的作用下使岩石涨裂、产生裂缝,再使用冲击锤或风镐解小、破除,从而达到开挖的目的。
膨胀剂的破碎机理:
膨胀剂是以特殊硅酸盐、氧化钙为主要原料,配合其他有机、无机添加剂而制成的粉末状物质,典型的化学反应式为:
CaO+H2O→Ca(OH)2+6.5×
104J
当氧化钙变成氢氧化钙时,其晶体结构发生变化,会引起晶体体积的膨胀。
根据测定,在自由膨胀的前提下,反应后的体积可增长3至4倍,其表面积也增大近100倍,同时每摩尔还释放出6.5×
104J的热量。
如果将它注入炮孔内,这种膨胀受到孔壁的约束,压力可上升到50Mpa,介质在这种压力作用下会产生径向压缩应力和切向的拉伸应力。
(二)、工艺流程
膨胀剂预裂施工工艺流程图如下:
施工前准备
设计布孔
测量定位
钻孔
装药
药剂反应、清渣
进入下一循环
图6膨胀剂预裂施工工艺流程图
(三)、膨胀剂选择
根据无声膨胀剂建材行业标准,膨胀剂的选用与当地的气温有关,厦门秋季目前的气温为25℃~40℃,故选用SCA-I膨胀剂,详见下表-膨胀剂使用温度表。
表5膨胀剂使用温度表
膨胀剂型号
使用温度
SCA-I
25℃~40℃
SCA-Ⅱ
10℃~30℃
SCA-Ⅲ
-5℃~15℃
(四)、施工方法
1、施工准备
对于岩石破碎在施工前需要了解岩石性质、节理、走向及地下水情况。
膨胀剂等的原材料应具有质量合格证,潜孔钻机等机械及设备状态良好。
施工现场测设出实施膨胀剂预裂的的准确范围,石方开挖标高至既有铁路线路基标高。
施工前,用风镐、挖掘机清除边坡上松散的孤石、破碎岩石及土方,防止在石方破碎时边坡不稳定,防护不到,松散石块滑落滚入既有线铁路,破坏铁路设备。
施工时,先开挖上部,再逐级开挖至底部。
2、设计布眼
布眼前首先要确定至少有一个以上临空面,钻孔方向应尽可能做到与临空面平行,临空面(自由面)越多,单位破石量越大,效果也更好。
预裂岩石时同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。
孔距与排距的大小根据岩石的硬度程度调整,硬度越大时,孔距与排距越小,反之则大。
孔距与排距布置参照下表。
表6孔距与排距简易布置表
岩石硬度
F=4
F=6
F=8
F=12
孔距(cm)
50~100
40
30
20
排距(cm)
80
50
孔距暂定为20~40cm。
实际的孔距与排距,可根据实际施工情况进行调整。
图7布孔简图1
图8布孔简图2
3、测量定位
施工前,孔距与排距进行现场布眼,并用红漆做好标记,实际孔距与排拒已现场实际施工情况调整为准。
4、钻孔
钻孔直径与破碎效果有直接关系,钻孔过小,不利于药剂充分发挥效力;
钻孔太大,易冲孔。
孔径一般在32-50mm之间,因目前φ42mm钻头常用,本项目拟采用采用φ42mm钻头钻孔。
钻孔深度为目标破碎体的85%至105%。
经现场勘查,施工段为大体积需要分步破碎的岩石,钻孔深度可根据施工要求选择,临空面(自由面)高度选择,一般在1.0至2.0米较好,装药深度为孔深的100%,本项目拟选择钻孔深度为2.0米,具体钻孔深度示膨胀剂破碎效果调整。
5、装药
表7膨胀剂布孔设计参考表
破碎
目标
孔深:
相邻孔距a(cm)
排距:
b(cm)
孔径:
d(mm)
使用量(kg/m3)
低硬度岩石
1.0H
40~100
(0.6~0.9)a
40~50
8~10
中硬度岩石
1.05H
30~40
40~65
10~15
坚硬花岗岩石
20~40
30~80
备注:
H为被破碎物计划高度。
SCA膨胀剂,一般水灰比为0.30~0.35,即每袋(重5kg)膨胀剂,加水1.5~1.7kg。
拌制时,先将定量膨胀剂倒入塑料容器内,然后缓缓加入定量水,用机械或手工拌成具有流动性的均匀浆体备用。
要求拌匀,拌和时间最多不超过3min。
采用分三小组同时灌装的方式,每小组由主副两名灌装手组成。
取药搅拌时,主灌装手负责灌装进孔,副灌装手负责捅紧捣实。
各小组采用“同步操作,少拌勤装”的方式,即:
每组施工工人在每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。
每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。
工人们在取药、加水、拌和、灌装过程中应基本保持同步。
这样,可以让每个钻孔内的最大膨胀压能够基本保持同期出现,有利于岩石的破碎。
装药堵塞1h后,岩石刚裂缝后,可向裂缝中加水,以支持药剂持续反应,加水后效果明显,裂缝加大。
春、夏、秋季浇冷水;
冬季宜采取保温措施并浇温水,以加速水化反应,增大裂缝。
一般经24h后,方可清渣,但也可为岩石涨裂后无药效反应时也可开始清渣。
每次装填药剂,都要观察确定岩石孔壁、药剂、拌和水、搅拌桶的温度是不是符合要求。
灌装过程中,已经发烫和开始冒气的药剂不允许装入孔内。
从药剂加入拌和水到灌装结束,这个过程的时间不应该超过10分钟,时间过长,将明显降低流动度和破碎效果。
如流动度丧失,不可继续加水拌和使用。
不在冬季,切勿用热水拌合。
所有钻孔的装料时间最好不超过30分钟,为了降低膨胀剂装满孔后“冲孔或喷孔”的机率,夏天时尽量避开高温时装孔,尽量避开“被破碎物自身温度高”时装孔(建议最好在早晨时装孔)。
操作时应注意观察装填孔,发现有气体冒出有“嘶嘶”声时,喷孔可能立刻就要发生,要立即停止装药。
位于地下水以下的钻孔装药需先将套筒插入钻孔内,然后往套筒内装药,从而使药剂发挥最大的效力。
6、药剂反应、清渣
药剂反应的快慢与温度有直接的关系,温度越高,反应时间越快,反之则慢。
气温较低,药剂反应时间会延长,反应时间太长会给施工带来不便。
拌和水温可根据实际适当提高,但最高不可超过40℃,否则可能冲孔。
初始反应时间一般控制在30分钟内为较好,条件较好的施工现场可根据实际缩短反应时间,以利于施工。
药剂反应时间过快易发生冲孔