四川混凝土重力坝土石方开挖爆破工程施工组织设计.docx
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四川混凝土重力坝土石方开挖爆破工程施工组织设计
大坝土石方开挖爆破施工组织设计
XX年XX月XX日
1、概况
1.1工程概况
XX水电站位于XX一级支流周公河中下游，地处XX市西南侧XX市XX区XX镇和周河乡境内。
坝址距XX市公路里程约168km，距下游XX市约23km，工程区左岸顺河有XX至望鱼乡的三级公路通过。
XX水电站大坝为混凝土重力坝，坝顶高程706.5m，最大坝高45m，坝顶宽5m，坝顶长169.4m，水库正常蓄水位703m，总库容0.0286亿m3，总装机容量56MW。
1.2工程地质条件
工程区位于川西平原西部边缘山区，地处峨眉山与龙门山接壤地带，岩石软硬相间，在风化等地质营力作用下，易形成单面山、条状山脊及陡崖地形。
坝址区出露地层为砂页岩，多属软岩类，坝址所处河段河谷较宽阔，岩体风化强烈，岸坡松散堆积物广布。
河床砂卵砾石层厚2～4m，下伏为J2S泥岩夹砂岩，强风化岩体厚2～5m，其表层松散堆积物有强风化岩体，结构松散，承载力低。
左坝肩为残坡积崩塌堆积体分布区，靠坝肩一带物质成分以粘土夹碎石为主，后缘部分夹砂岩大块石，在ZK5号钻孔附近有地下水溢出，说明该堆积体内地下水位埋深浅。
由于堆积体底界面倾角小于15°（大部分底界面倾角小于10°），不致沿底界面产生整体滑移，天然状态下，整体处于稳定状态，前缘局部地形坡度较陡部位可能产生小范围的蠕滑变形。
右坝肩以顺向岩质边坡为主，自然边坡稳定性较好，坝肩开挖应尽量以不切岩层倾角为宜，并及时进行支护处理。
坝肩及引水隧洞进水口开挖对该堆积体都存在一定影响，引水隧洞进口开挖将对该堆积体产生向外的滑移，对施工期及运行期引水隧洞进口造成一定影响，建议坝肩及引水隧洞开挖前进行边坡稳定验算，并采取相应的处理措施。
1.4施工条件
XX电站枢纽工程位于XX市XX镇境内，对外交通比较方便，坝址距上游XX23km，
爆破区域离最近的居民建筑物距离为100米，大部分爆破点离居民建筑物都较远，只要爆破施工时注意控制好爆破的单响起爆药量，是可以将爆破震动危害控制在国家标准以内，对周围建筑物不会造成影响。
施工用电则就近从业主指定的主降压变电站输出端接至各用电点。
2、爆破技术设计
2.1爆破方案设计原则
采取光面（预裂）等控制爆破技术，确保边坡稳定性及建基面岩石的完整性，尽量减少爆破对基岩的扰动。
岩石爆破开挖速度应满足工程进度的需要。
不因爆破震裂边坡及坝基基础，使大坝和基础的防渗能力遭到破坏。
保证爆后开挖轮廊线与设计开挖线基本吻合。
尽量减少捡底小炮和人工清挖量，加快工期。
爆破飞石距离：
S≤300m。
爆破地震波：
距爆源中心60m处，爆破震动速度V≤2.0cm/s；
爆破噪声：
距爆源中心60m处，噪音不超过80dB；
空气冲击波：
以不损坏周围建筑物为限。
2.2设计依据
中华人民共和国国家标准《爆破安全规程》（GB6722—2003）。
《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SL47—94）。
建设单位技术资料。
2.3总体方案选择
综合考虑各种因素，采用如下方案爆破：
边坡：
钻孔直径不得大于110mm；在岩石边坡部位不宜采用药室、集中药包爆破法。
边坡开挖爆破除应满足一般石方开挖爆破的基本要求外，还应做到既要保证最终边壁的完整，又要保证其长期稳定（地质条件满足要求的前提下）。
爆破的动力作用是影响边坡稳定的因素之一，因此，当接近最终边坡时，应采取最有效的控制爆破技术，减少爆破的振动效应和后拉破裂作用。
过去通常是预留保护层，然后采用浅孔爆破开挖该保护层，这种方法施工进度较慢，工期较长，清基任务大，质量也不理想。
因此对于边坡开挖采用控制爆破技术。
采用中小孔径浅孔台阶有序微差爆破、缓冲爆破、预裂爆破边坡开挖爆破的方式，有序微差爆破主要在于控制爆破的振动影响和对基础岩石的破坏，预裂爆破控制最终边坡的齐整度，缓冲爆破是主爆区与预裂之间的一种爆破，它由一排或二排炮孔组成，目的在于防止主爆区炮孔爆破对预裂壁面造成损坏。
因此边坡采用台阶爆破及辅助预裂爆破相结合的方式，自上而下分层开挖。
在开挖过程中，注意边坡开挖后的卸荷裂隙。
为保证边坡质量，必须采用预裂爆破技术。
坝基底部紧邻水平建基面爆破开挖方案
本工程计划采用“预留保护层，保护层进行一次爆破”方法进行，预留保护层厚度为2m,据岩石情况,一般采用孔底加柔性垫层的保护层一次爆破方法，在遇局部岩层完整性差的情况下,应采用水平光面爆破。
为保证建基面岩石的完整性，开挖保护层时，采用斜向钻孔，小孔径起爆爆破，若岩石比较破碎时，最后尚需用撬挖的办法，达到建基面设计高程。
保护一次爆破的主要技术措施为：
多排小梯段爆破。
由于有良好的临空面，破碎效果好，使爆炸能量主要沿临空面方向破碎岩石、抛掷岩块，相应减小了底部及侧向岩体的爆炸荷载。
用小直径乳化药卷。
可使装药沿孔深分散，不偶合系数加大，炸药单耗降低。
在药包底部加柔性垫层。
垫层段可以缓冲炸药爆炸产生的冲击波和高温、高压气体对水平建基面的岩体的作用。
柔性材料可用锯末、旧棉絮、发泡材料等做成，空气也能起到缓冲作用。
如果炮孔内有水，柔性材料被水浸泡，或空气垫层段被水填充，垫层则起不到应用的缓冲作用。
因此，要求将炮孔内的水清除。
垫层段长度由爆破试验确定。
垫层段范围内的岩体被爆破震松，易清除。
采用孔间微差爆破网络。
与常规的爆破相比，孔间微差爆破的部分炮孔是三个临空面条件下起爆的，大大改善了侧向约束条件，从而增加了破碎程度，减少了药量。
如果先爆孔和后爆孔的起爆时差选择合适，后爆孔较大运动速度的岩块将会撞击先爆的较慢速度的岩块，使爆破效果得到较大改善，且保护层开挖均属多排爆破，有效地控制了单段药量，降低了振动破坏效应。
既控制了爆破对底部岩体的影响，也有效地解决了大面积爆破开挖梯段排数过多、破碎效果差、后排底根高的问题。
用国内已经成熟的宽孔距小抵抗线爆破，可将炸药爆炸能量尽可能用来破碎岩石，从而改善岩石爆破破碎效果，减轻爆破对基岩的破坏作用，且有利于降低单耗。
采用不藕合装药结构，增大不藕合系数，可削减爆轰波对岩石的冲击压力峰值，减小破裂区范围，减弱爆破对基岩的破坏作用。
提高钻孔精度。
在水平方向和垂直方向提高钻孔精度，有利于保证建基面以下岩体的完整和平整度，从而改善爆后基岩的质量。
2.4爆破参数设计
2.4.1最大允许单响药量的设计
1、爆破规模确定：
采用公式：
V=K（Q1/3/R）a计算。
式中：
Q----单响药包重量，kg；
R----控制点距爆源中心的距离，m；
K，a----与爆破点地质有关的系数；
V----控制点的地质震动速度，cm/s。
2、安全判据。
根据设计原则，依照《爆破安全规程》（GB6722—2003）相关内容，一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物爆破振动安全允许标准，以及新浇大体积处凝3天爆破振动安全允许标准，取最高标准V≤2.0cm/s。
3、最大允许单响药量计算。
根据控爆岩地质条件，参照相关资料，取：
K=248a=1.76
代入上式，计算出最大允许单响药包如表1：
最大允许单响药量表表1
距离R（m）
10
20
50
70
100
150
200
单响药量Q（kg）
0.27
1.6
25.03
68.07
200.2
675.68
1601.6
2.4.2边坡爆破参数设计
1、预裂爆破参数
炮孔按设计开挖边坡坡度顺坡度钻孔，其各项爆破参数根据实际情况和以往经验选取如下：
⑴炮孔直径：
115mm；
⑵预裂孔与缓冲孔的间距：
1.5m～2.0；
⑶台阶高度H：
据开挖断面的不同情况和要求，在台阶高度不大于20米的情况下,取设计台阶高度H；
⑷炮孔深度L：
L=H/sina米；
⑸孔距a：
取a=0.8m；
⑹药卷直径：
￠25～￠35mm；
⑺线装药密度:
250～300g/m；
⑻装药不偶合系数：
15.0
⑼炮孔堵塞长度L：
L=1.0～1.2m;
注：
以上参数，均应根据现场实际情况在一定范围内进行调整，但不得违反参数选取的原则。
实际参数及装药时一定要综合考虑各种因素，必要时可做试验以确定单耗。
2、缓冲孔爆破参数设计
缓冲炮孔布置在预裂炮孔之前1.0m处，布置1～2排。
炮孔直径为115mm，垂直钻孔，缓冲炮孔采用松动爆破，具体爆破参数如下：
⑴炮孔直径：
115mm；
⑵主炮孔与缓冲孔的间距：
L=2.0～2.5m；
⑶台阶高度H：
据不同情况和要求取H=3.0～6.0m；
⑷炮孔深度L：
L=（3.0～6.0）/sina米；
⑸孔距a：
取a=2.5～3.5m；
⑹药卷直径：
￠35mm；
⑺装药方式：
连续装药；
⑻炮孔堵塞长度L：
L=1.3～1.5m;
⑼炸药单位耗药量：
0.30～0.40kg/m3，
2.4.3常规梯段爆破参数设计
常规梯段爆破是指保护层以上石方，其中岸坡石方开挖采用梯段浅眼小台阶爆破法施工，边坡开挖时可不布置掏槽孔,河槽石方开挖由于没有临空面，采用设有掏槽爆破区的梯段台阶爆破法施工，掏槽爆破孔布置为倾斜孔，即斜眼掏槽，深度2.5m，二排炮孔，第一排炮孔最大倾角45°，第二排炮孔最大倾角60°；表面孔距2m，表面排距1.0m；爆破方式：
采用加强松动爆破，单排孔同时起爆；爆破钻孔采用岩石电钻钻孔。
炮孔直径为40mm，台阶高度2.0m～2.5米。
主炮孔采用大孔距密排距的加强松动爆破技术；垂直钻孔，爆破参数根据经验选择如下：
⑴炮孔直径：
40mm；
⑵炮孔深度L：
据不同情况和要求取L=2.2～2.8m；在开挖过程中,根据实际情况进行调整。
⑶排距b：
取b=1.3～1.8m；
⑷孔距a：
取a=2.0～2.5m；
⑸药卷直径：
￠35mm；
⑹装药方式：
连续装药；
⑺炮孔堵塞长度L：
L=1.4～1.5m;
⑻炸药单耗：
q=0.4～0.45kg/m3；
⑼单孔装药量：
2.0～4.5kg;
2.4.4保护层开挖爆破参数设计
1、爆破对基岩破坏深度的计算
⑴使岩石不产生裂缝的半径（深度）计算：
R抗拉=｛（1-2β2）P0R0a1/[σt]｝1/2a
式中：
R抗拉——岩石不产生裂缝的保护层厚度；
[σt]——岩石的允许抗拉强度。
⑵使岩石不被压碎的半径（深度）计算：
R抗拉=｛P0R0a2/[σt]｝1/2a
式中：
R抗拉——岩石不被压碎的保护层厚度；
[σt]——岩石的允许抗拉强度。
根据待爆岩石实际情况，使用二号岩石乳化炸药，其中
ρw=1100kg/m3、D=5000m/s、Qw=4.18×106J/kg。
R0/R1=2，可求得：
P0=3.2×108N/m2，据相关资料,
岩石的[σr]=50N/mm2、[σt]=[σr]/10、μ=0.3、R0=32mm。
经计算得：
β=｛1-2μ/2（1-μ）｝1/2=0.534
a1=2-μ/1-μ=1.57
a2=2+μ/μ
R抗拉=｛（1-2β2）P0R0a1/[σt]｝1/2a=26.4cm
R抗拉=｛P0R0a2/[σt]｝1/2a=6.8cm
经计算,保护层的破坏深度为药卷直径的8.25倍,即基岩离炮孔底部深度大于8.25倍药卷直径时,由应力波产生的切向拉应力小于岩石的动态抗拉强度极限。
根据待爆岩石的地质情况，取保护层的破坏深度为药卷直径的9～10倍作为设计参考依据，即40mm的炮孔直径破坏深度为36～40cm。
2、保护层开挖参数
炮孔直径42mm。
采用密孔、少药量、且炮孔底部加柔性垫层法施工。
预留10cm的撬挖层；柔性垫层长度：
10～20cm，通过爆破试验确定；单位炸药耗药量：
0.3kg/m3；采用减弱松动爆破；在保护层开挖前先进行爆破试验以取得爆破参数后再进行开挖。
同时严格控制钻孔深度，避免钻入建基面。
对于岩石边坡预裂爆破，施工前应先进行爆破试验以选用合理的爆破参数，爆后相邻两炮孔间岩面的不平整度要求不大于15cm，孔壁表层不产生明显的爆破裂隙，炮孔痕迹保存率控制在规范SL47-94第3.4.1条的规定范围内。
具体保护层开挖爆破参数如下：
⑴炮孔直径：
40mm；
⑵布孔方式：
梅花型倾斜布孔；
⑶最小抵抗线W：
W=0.6m；
⑷炮孔深度L：
L=1.3～1.5m；
⑸排距b：
b=0.9～1.1m；
⑹孔距a：
a=1.0～1.3m；
⑺药卷直径：
￠35mm；
⑻单孔装药量：
Q=kabL，暂取K=0.3kg/m3，则单孔装药量为：
0.40～0.80kg，根据实际情况，进行装药量调整，调整参数应遵循参数的设计原则，以保证开挖质量和安全为准。
⑼炮孔堵塞长度L：
L=0.5～0.6m;
⑽距设计建基面0.2～0.35m的岩石，用风镐或人工撬挖。
2.5爆破网络设计
爆破网络采用非电毫秒微差起爆网络，起爆顺序：
预裂炮孔起爆→掏槽爆破区起爆→主爆区逐排起爆→减弱爆破炮孔起爆，预裂孔用导爆索起爆，捆绑时用竹片支撑，用3段毫秒导爆管雷管分区起爆，根据临空面确定主爆孔的第一排起爆位置。
原则是“孔内高段，孔外低段，孔内延时，孔外接力”的网络。
（见网络图）
2.6施工工艺
1、布孔：
由专业技术人员根据本设计方案的孔网参数进行布孔。
2、钻孔：
采用液压钻机CM351、7655型手风钻和2.5KW岩石电钻按布孔位置方向、深度进行钻孔。
3、验孔：
由专业技术人员用炮杆逐孔检查孔距、孔向及孔深，若不合要求应及时修正。
4、装药：
按设计方案参数计算所得的各孔装药量计算表（另备），逐孔填装，严禁漏装、多装。
5、堵塞：
选用半干黄粘土，用炮杆逐孔捣实。
6、联网：
由专业技术人员联网，并由另两人分别复查。
7、警戒：
根据现场情况，划出警戒线（距离300米）范围，起爆时，所有无关人员均应撤至警戒线外。
各警戒点均由安全警戒人员把守。
8、起爆：
由指挥长发布起爆信号。
9、爆后检查：
由爆破员进入爆区，检查是否有安全隐患，并及时制定处理措施。
2.7工作程序图
3、安全保证措施
建立安全生产责任制和安全生产管理机构，确定每位工作人员的安全职责和工作内容，落实责任，把安全目标分解落实到人；
建立安全培训教育制度，加强对施工人员的安全教育，定期学习安全生产法律、法规和各项安全管理制度，提高职工安全意识，并加强安全生产操作技能培训，做到人人讲安全，时时讲安全；
制定各施工环节的具体安全操作规范，从制度上和本质安全上改善安全生产条件；
贯彻执行国家的有关安全生产、劳动保护的政策，严格执行《爆破安全规程》，遵守《无职工因工死亡事故、中华人民共和国民用爆破物品管理条例》的规定。
加强安全检查力度，建立安全检查制度和安全奖惩制度
施工期间，应在临时便道和施工区边缘设置防护栏和警戒标志,严禁无关人员和车辆进入爆破作业区。
进入爆破作业现场的人员严禁携带引火物、电池、易燃易爆品、带电体等物品，爆破作业现场严禁吸烟。
每班施工前，各岗位应认真检查本岗位的设备、工用具及材料等是否完好、合格，发现事故隐患，不得施工，应立即上报项目负责人，待排除故障检查后，方准施工。
遇雷雨、闪电、大雾等恶劣天气时，禁止进行爆破作业，照明不足的黄昏和夜晚不准进入爆破作业。
每次爆破应有记录，如遇盲炮等不安全因素，应由工程技术人员制定处理措施。
设计施工实行动态管理，根据每次爆破效果，及时调整设计参数和施工工艺，对不同的岩层，使用不同的参数和装药量。
爆破器材的储存：
XX电站临时爆破器材库购买的爆破器材，当施工需要爆破器材时，可集中一次运送当日所需爆破器材，对当日未使用完的爆破器材必须清退回爆破器材库，爆破器材库派专人看守，并对库房的爆破器材认真如实记录；领取时必须由爆破员亲自领取，并登记后方可离库。
火工品的运输：
①、炸药与雷管应分别放在两个专用背包或木箱内；禁止装在衣袋内；
②、领到爆破器材后应直接送到爆破点，禁止乱丢乱放；
③、一人一次限运送起爆器材10公斤，炸药一件。
装药原则及注意事项：
①、装药时，装药工必须采用不发生火花的炮棍装填爆破物品，按设计装药量装填后必须进行堵塞，保证堵孔长度和填塞质量。
装药完成后再从远离起爆端开始实施爆破警戒，警戒人员都应有口哨和小红旗，能放出声响和视觉信号。
当警戒完成后，由现场负责人发出起爆指令，起爆员起爆。
所有施工人员均应戴安全帽。
②、装药时防止药包与雷管脱离而拒爆，装入起爆药包后，严禁强力捣压起爆药包；
③、装药时密度要适中。
连续装药进不能有间断；间隔装药时分隔药包中要放好起爆药包；
④、有水孔时，要做好药包的防水处理或采用抗水炸药。
盲炮处理原则及注意事项：
①、处理盲炮时，无关人员不准在场；并在警戒区边界设置警戒岗哨，禁止闲杂人员进入；
②、禁止拉出或掏出起爆药包；
③、处理盲炮时必须按《爆破安全规程》中有关操作细节进行处理；
④、盲炮处理完毕后，收集残余爆破器材并作好记录；
⑤、盲炮应当班处理，若不便当班处理应留人值守。
4、安全评估及防范措施
4．1爆破公害及安全评估
序号
项目
指标
设计值
直观感觉
1
飞石
m
Smax=300
不影响人、物的安全
2
噪声
dB
65～80
50米外小于鞭炮声
3
地震波
cm/s
2
60米外无强烈震感
4
灰尘
有风时约1.5分钟散尽，无风时约3分钟散尽
5
各工种作业管制
min
20
有效警戒时间
4．2安全防范措施
1、起爆时间：
爆破作业前，发出安全告示，通知爆破时间及有关注意事项。
根据工程进度和作业面的情况，大致确定爆破时间分为2个时段，原则上避开各工种上班高峰期，第一个时段为中午12:
00—1:
30；第二个时段为下午6:
00—7:
30；（能见度允许的条件下实施）。
在施工过程中，因施工进度和安全需要，可适当的调整起爆时间。
2、人员疏散与警戒：
起爆时，警戒范围内的人员、机械均须疏散，警戒范围为距爆区300内的区域。
统一警戒和起爆信号。
确认达到起爆条件后，方可起爆。
4．4安全警戒方案
1、爆破前成立爆破指挥部，由指挥长负责指挥各项爆破事宜。
2、确定安全警戒范围，设立警戒点。
（距爆区300m范围为警戒区域）
3、爆破作业区域内严禁无关人员进入。
4、严格按设计方案施工，严禁违章操作和擅自更改方案。
5、爆破时必须同时发出声响（警报或哨音）和视觉信号（小红旗），使危险区内的人员都能清楚地听到和看到。
第一次信号——预告信号，所有与爆破无关人员应立即撤离到危险区以外，或撤至指定的安全地点，在危险区入口处应设立岗哨。
第二次信号——起爆信号，确认人员和设备安全撤离危险区，具备安全起爆条件时，方准发出起爆信号。
根据起爆信号，准许起爆。
第三次信号——解除警戒信号。
经检查人员检查，确认安全后，方准发出解除警戒信号，在未发出解除警戒信号之前，负责警戒的人员应守岗位，除爆破指挥长批准的检查人员外，不准任何人进入危险区内。
6、起爆：
指挥长检查起爆前的各项工作，并确定符合要求后，方准下达起爆指令。
7、其它未尽事宜，严格按照《GB6722—2003中华人民共和国标准爆破安全操作规程》中有关详细规定执行。
5、施工进度计划安排
根据目前施工情况及进度计划安排如下：
（1）XX年6月中旬～XX年11月中旬，进行左岸坝区爆破开挖施工。
（2）XX年6月下旬～XX年2月下旬，进行右岸坝区爆破开挖施工。
6、爆破设备及人员配置
爆破设备配置如下：
序号
机具名称
型号规格
数量
备注
1
空气压缩机
3.0m3
3台
供风
2
潜孔钻
CM351
1台
钻孔
3
手持式风钻
7655D
10台
钻孔
4
岩石电钻
2.5Kw
20台
钻孔
人员配备如下：
布孔
后勤
钻孔
装药及堵塞
网络连接
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