大型土石方工程施工技术研究总结Word格式.docx

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一、项目概况

1.1项目背景

中石化中原建设工程有限公司于2013年,中标贵州织金60万吨/年聚烯烃项目场平试验性工程，合同额4600万人民币。

本工程主要内容为土石方爆破、强夯施工，设置本试验性工程的目的是为后期大场平施工取得爆破、强夯等一系列施工参数，以达到安全、经济、工期合理。

通过此项技术研究，目的是掌握大体积岩石爆破以及强夯施工中的技术参数，培养一批在大型土石方工程施工中有一定技术能力和经验的人才，提升我单位在大型土石方工程特别是岩石爆破施工方面的竞争力，增强闯市场的能力。

我公司参与的中石化贵州织金60万吨/年聚烯烃项目整个场平土石方量在5000万立方米，可谓超大型土石方工程，目前的场平试验性工程就是为了后期大场平收集各类参数、总结施工经验。

我单位在参与的过程形成了具有很高实用价值整套技术，培养了懂爆破、强夯、土石方调配的施工人才，并率先保质保量的完成工程项目，为贵州织金聚烯烃项目树立了标杆，在业主方树立了良好企业形象，为后期施工打下了坚实的基础。

对提高本单位的市场竞争能力，提高经济效益有着重要的意义。

1.2研究内容

（1）深孔台阶爆破爆破参数的正确选用及爆破网络设计,对爆破设计进行优化，提高爆破有效能量的利用率，提高经济效益。

（2）大型土石方工程深孔台阶爆破施工爆破器材的比选。

（3）爆破的安全控制：

合理安全距离验证和盲炮及其处理,降低爆破的有害效应。

（4）填方区分四层进行回填，层厚自下而上为6m、8m、9m、6m,第1、2、4层均设置两种强夯能级对比，第3层设置三种强夯能级对比，为后期大面积场平强夯施工选择合理的强夯能级提供数据支持。

（5）通过强夯试验掌握此类填料压实系数及松散系数。

1.3总体目标：

通过研究总结出一整套成熟的大型土石方工程爆破、强夯施工技术，为后期工程储备技术、人才。

1.4研究成果

（1）形成了一套成熟的大型土石方工程施工技术（涵盖爆破、土石方回填、强夯地基等）；

（2）试验总结出适合当地地质条件的合理的爆破网络参数；

（3）探索出一套完整的安全保障措施，并形成制度；

（4）总结了高填方地基填料的虚铺系数。

1.5技术路线

1.深孔台阶爆破设计，在实际施工中根据岩石性质以及试爆效果分析，逐步进行优化并确定最合理的网络参数，以达到研究的目的；

2.强夯施工中不同强夯能级之间设置对比，在相同回填厚度上确定一种最经济合理的强夯能级。

二、现状研究概况

2.1深孔台阶爆破概况

2.1.1深孔台阶爆破的几种形式

深孔台阶爆破一般采用毫秒微差爆破法，按其起爆顺序和方式的不同又分为许多种。

如同排齐发爆破、按排起爆的排间毫秒爆破、同排与不同排按一定顺序起爆的毫秒微差有序爆破、小抵抗线宽孔距微差爆破、微差压渣爆破等。

（1）同排齐发爆破。

同排炮孔之间用导爆索连接，排间导爆索用不同段毫秒雷管引爆，称为排间齐发爆破法。

这种爆破方法操作简便，不易发生错误。

但导爆索自上而下引爆炸药，使堵塞段预先形成爆炸气体泄出通道，减少气体在炮孔内作用的时间，从而不利于岩石破坏。

20世纪80年代该法在水利水电行业应用较多，以后逐渐减少。

（2）同排毫秒微差爆破。

同排炮孔装入同一段毫秒延期雷管，不同排使用不同段雷管的起爆方法称为同排毫秒微差爆破。

因为同段毫秒延期雷管间存在误差，因而它们不能像齐发爆破那样相邻炮孔起爆时差小于1ms，而是大于1ms，乃至数十毫秒。

同排雷管先响与后响，无法预测。

这种利用雷管自身误差达到微差目的的爆破，对岩石破碎有利，它一般在孔数、排数不是特别多的情况下使用。

　　（3）微差有序爆破。

同排或多排炮孔按设计规定的顺序起爆的方法，称为微差有序爆破法。

目前世界上大多采用塑料导爆管雷管起爆系统完成微差有序爆破。

当每个炮孔内再分段，则构成孔间、孔内微差有序爆破。

由于每一孔均处于三个自由面条件下爆破，使被爆岩石得以充分破碎。

它是目前世界上比较先进的起爆方法，在三峡等水利水电工程中得到广泛运用。

在炮孔较多和主要建筑物附近爆破时更加显示其优越性。

　　（4）小抵抗线宽孔距微差爆破。

这是瑞典人U．Langefors（兰格福斯）等提出的爆破方法。

其实质是在一个钻孔所能担负面积的条件下，间排距乘积等于该面积的多种组合中，以其间距等于2—8倍抵抗线取得的效果较好。

采用该法爆破取得的岩石块度比较均匀。

我国的实践经验以孔距是抵抗线的2～4倍者居多。

　　（5）微差压渣爆破。

在台阶前沿存有未清完爆渣条件下进行的深孔台阶爆破称为微差压渣爆破。

我国水电建设中，此法多用于坝体石料开采的爆破。

该法的优点是可加快施工进度和增加块石破碎度，同时也存在下列不利点：

　　1）如果台阶前沿留有底坎，压渣使其无法清除，会使后续爆破不能炸到要求的高程，造成台阶根底的爬高现象。

　　2）一般会产生台阶后部严重拉裂，更坏时会出现后翻与硬墙，给后续台阶钻爆带来困难。

　　3）爆堆高、炸药单耗高、爆破振动大。

2.1.2深孔台阶爆破特点

深孔台阶爆破在石方工程中占有重要的地位。

它已在露天和地下土建工程中被广泛应用。

在铁路、公路、水利等土建工程及冶金开采中采用，取得了良好的技术经济效果。

随着钻孔机械和装运设备的不断改进、爆破技术的不断提高、爆破器材的日益发展，深孔台阶爆破在改善和控制爆破质量、实现石方机械化施工、提高生产效率、达到快速施工方面，已明显地为人们所认识和重视。

因此深孔台阶爆破方法在石方开挖中所占的优势越来越明显。

露天爆破时，通常是把山体划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段。

台阶是露天爆破的基本构成要素之一，是进行独立剥离和开采作业的单元体。

深孔台阶爆破的特点：

（1）、破碎质量好，破碎块度符合工程要求，大块率低，无根坎，爆堆集中和具有一定松散度，能满足铲装设备高效率装载的要求；

（2）、降低爆破有害效应，如震动、噪声、冲击波、飞石等危害，减少后冲、后裂和侧裂；

（3）、提高爆破技术经济指标，即提高钻孔延米爆破量，降低炸药单耗，使钻孔、铲运等工序发挥最大效率。

2.2高填方地基强夯概况

2.2.1强夯法的特点

（1）适用各类土层：

可以用于加固各类砂性土、粉土、一般黏性土、黄土、人工填土，特别适宜加固一般处理方法难以加固的大块碎石类土以及建筑、生活垃圾或工业废料组成的杂填土，结合其它技术措施亦可用于加固软土地基。

（2）应用范围广泛：

可应用于工业与民用建筑、重型构筑物、设备基础、机场跑道、堤坝、公路和铁路路基、贮仓、堆场、油罐、桥梁、港口码头、核电站、人工岛等。

（3）加固效果显著：

地基经强夯处理后，可明显提高地基承载力、压缩模量、增加干密度、减少孔隙比，降低压缩系数、增加场地均匀性，消除湿陷性、膨胀性，防止振动液化。

（4）有效加固深度：

单层8000KN.M高能量级强夯处理深度达12米，多层强夯处理，深度可达24~54米，一般能量强夯处理深度在6~8米。

（5）施工机具简单：

强夯机具主要为履带式起重机。

当起吊能力有限时，可辅以龙门架等设施。

（6）节省材料：

一般的强夯处理是将原状土施以能量，无需添加建筑材料，大大缩短施工周期。

（7）节省造价：

由于强夯工艺无需材料，节省了建筑材料的购置、运输、制作、打入费用，除了消耗油料外，没有其它消耗。

（8）施工快捷：

只要工艺适合，特别是对粗颗粒非饱和土的强夯，周期更短。

（9）雨天影响比较严重。

2.2.2强夯在石化建设项目中的应用

近年来石油化工工程领域广泛采用强夯法进行地基处理，主要应用于生产装置和大型储罐，如我单位近年来所施工的北海商储基地工程、北海LNG储罐及接收站工程、贵州织金60万吨/年聚烯烃项目均采用强夯技术进行地基处理。

强夯做为一种施工快捷简单、成本低的地基处理方法，将会在越来越多的工程中应用。

三、主要研究内容及取得的成果

3.1深孔台阶爆破研究

3.1.1深孔台阶爆破工艺流程图

深孔台阶爆破工艺流程图

3.1.2施工对象地质

本场区属于扬子准地台黔北台隆遵义断拱毕节北东向构造变形区。

背斜构成狭窄的山脉，向斜形成宽缓的槽谷，组成典型的隔挡式褶皱。

背斜轴部较平缓，翼部陡峻。

背斜枢纽呈起伏状，往往形成多个高点。

本场区地质构造位于煤洞厂背斜北西翼和板桥向斜西翼。

场地内强风化的白云岩的岩石坚硬程度属极软岩，岩体完整性程度属于较完整，岩体基本质量等级为Ⅴ类，中风化的白云岩岩石坚硬程度为软岩，岩体完整程度属于较完整（完整），岩体基本质量等级为Ⅳ；

强风化的砂岩，坚硬程度属于较软岩，岩体完整性程度属于较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ类，中风化的砂岩的岩石坚硬程度属较硬岩，岩体完整性程度属于完整（较完整），岩体基本质量等级为Ⅲ类；

强风化的灰岩，坚硬程度属于较软岩，岩体完整性程度属于较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ类，中风化的灰岩的岩石坚硬程度属较硬岩，岩体完整性程度属于完整（较完整），岩体基本质量等级为Ⅲ类。

3.1.3钻孔设备

本工程主要采用分离式潜孔钻机和液压式全自动潜空钻机，每节钻杆长度3.6米。

3.1.4火工品选用

在土石方工程中常用的爆破炸药为硝铵类炸药和硝化甘油类炸药，而硝化甘油类炸药安全较差，爆炸后易产生有毒气体，且成本高，因此本工程不选用硝化甘油类炸药。

一般爆破用硝铵类炸药主要有：

铵油炸药、膨化硝铵炸药、乳化炸药、水胶炸药。

铵油炸药的特点：

成分简单，成本低，制造使用安全，但是感度低，起爆困难，吸潮及固结的趋势强烈。

不适宜在贵州多雨地区使用。

膨化硝铵炸药的特点:

成分简单，制造容易，性能稳定，爆炸威力高，爆炸后有毒气体较少，比较适用于硬岩剥离，矿山露天爆破等。

由于贵州当地此类炸药生产较少，运输需经过人口稠密的乡镇，基于供应和运输安全考虑本工程不采用此类炸药。

水胶炸药的特点：

爆炸反应完全，能量释放高威力大，存储稳定性和抗水性较好，机械感度和火焰感度低，爆炸后产生的有毒气体少。

但由于原材成本高，炸药价格较贵，因此不宜选用此炸药。

乳化炸药的特点：

装药密度可调，爆速和猛度较高，起爆感度高，抗水性较强，组分不含有毒物质，爆炸后产生有毒气体少，加工工艺简单，成本低廉，施工操作安全性较高，再就是当地生产厂家较多。

基于货源供应充足，安全性好，价格便宜等因素，本工程选用乳化炸药。

经过综合考虑火工品材料采用导爆管毫秒延期雷管与瞬发电雷管、2号岩石乳化炸药。

导爆管2号岩石乳化炸药

3.1.5深孔爆破参数研究

1）爆破参数

（1）炮孔直径

露天台阶爆破的孔径与下列因素有关：

台阶高度

岩石性质

炸药性能

钻孔机械类型

孔径大，有利于提高生产效率，提高延米爆破量，但块度有可能增大。

用潜孔钻时为：

85mm～200mm。

（2）底盘抵抗线

露天台阶爆破有两种抵抗线：

最小抵抗线（w）:

由装药中心至台阶坡面的最小距离。

底盘抵抗线（W）：

第一排炮孔中心至台阶坡底线的水平距离。

底盘抵抗线是影响露天台阶爆破的重要参数，其值选过大，爆破质量不佳，产生根底，后冲增强。

其值过小，爆破能量得不到充分利用，效率降低。

不仅浪费炸药，而且还增加钻孔工作量。

①按钻机安全作业要求（见下图）

W=c+H.ctgαH---台阶高、

c---安全值（2.5～3.0m）、α---坡角（60～80度）

梯段深孔爆破孔网参数：

H—梯段高度，a—钻孔间距（孔距