石方开挖的施工.docx
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石方开挖的施工
石方开挖的施工
本标段有开挖石方XXX万m3,是路基土石方工程的重点,需爆破的石方拟采取监理工程师批准的爆破方案经爆破后,推土机集料、装载机装或挖掘机直接挖装,自卸汽车运输的施工方法施工,不需爆破能直接用机械开挖的石方如软石、强风化石直接按上述机械施工方法进行施工。
针对本标段石方任务较重,地形较复杂,为了保证施工进度、爆破开挖路基边坡的稳定和质量、施工安全,特进行石方的爆破方案设计。
(石方光面爆破施工工艺框图见表X-1)
本标段开挖断面有二种典型断面,即半填半挖断面的开挖,全挖断面的开挖。
对这两种典型施工路段分别予以爆破方案设计。
(1)爆破总体方案
根据不同施工断面及不同岩性情况,并充分考虑工效及安全,制订出爆破总体方案如下表:
石方爆破施工方案
项目类型
半填半挖
全挖断面
岩性
千枚岩、砂岩
千枚岩、砂岩
爆破总体方案
浅孔爆破
路堑浅孔爆破,深路堑深孔爆破
工作面方案
分层横向台阶方案
分层纵向台阶方案
“留靴”槽式堑沟方案
软石
爆破
参数
W=1.1,a=1.2
W=1.1,a=1.2
次坚石
W=1.0,a=1.1
W=2.6,a=2.6
坚石
W=0.8,a=0.9
W=2.4,a=2.4
凿岩机
7655或YT—26
7655或KQD100
炮孔直径
38mm
90mm、110mm
炮孔深度
2.0m
11--12m
炸药
2#岩石硝铵炸药
2#岩石炸药及铵油炸药
起爆器材
非电毫秒雷管
非电毫秒雷管及导爆索
(2)半填半挖爆破方案:
半填半挖断面开挖根据工作面情况,采用如下三种作业方案:
①分层横向台阶控爆法:
分层横向台阶控爆方案(如图1所示)适用于挖方较窄处且对飞石要求严格控制地段。
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平面图
w
纵剖面图
图1、分层横向台阶布眼图
②分层纵向台阶爆破法:
分层纵向台阶爆破方案(如图2所示)适用于地势较平缓,离公路、河流较远地段。
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图2、分层纵向台阶布眼图
③边坡爆破
按设计边坡坡度采用光面爆破开挖,孔径d=38mm,炮眼间距a=500mm,光面层厚度w=600mm,装药量为0.20~0.30kg/m,其布眼图如下图3所示
图3、光面爆破炮眼布置图
(3)深挖路堑爆破方案(其施工工艺框图见技术质询表5-2)
①施工顺序:
深挖路堑段总体方案如图4所示。
首先沿预定路基外向前形成一槽式堑沟(图中Ⅰ所示),然后再爆破剩余部分(图中Ⅱ部分),即所谓“留靴”爆破,见图5“留靴”爆破最终效果图,以防止路基上部山体爆破岩石向下滚落,爆破Ⅱ部分岩体时采用微差控制爆破形式以控制爆破方向,即控制爆破抛石方。
图4、总体施工顺序图
Ⅰ
待爆岩体
图5、“留靴”爆破最终效果图
②堑沟部分(Ⅰ部分)岩体爆破参数
a、堑沟宽度B如图5考虑便于汽车装载,钻孔设备操作,爆破网络设计等因素,拟掘进12米宽的堑沟。
b、炮孔直径d(如图6所示)凿岩设备采用KQD100潜孔钻,开挖爆破与光面爆破穿孔设备最好一致,以利于(如图6所示)现场操作,拟采用d=90mm,w=2.6m,a=2.6m。
图6、爆破参数示意图
C、布孔方式及微差间隔的确定,布孔形式如图7,采用等三角布置,以利于炸药能量均匀作用于岩面,实现理想的破碎效果,起爆顺序依次为0-1-2-3-4,首先起爆的炮孔位于依上部山坡一侧,先爆炮孔为后爆炮孔提供自由面,按图示布孔及微差起爆顺序有利于控制爆堆前移方向,改善破碎效果,降低爆破震动。
根据我国生产的毫秒微差管系列,排间时间间隔采用25ms系列。
图7、堑沟部分岩体爆破孔起爆顺序图
③剩余岩体(Ⅱ部分)施工顺序
由于地形对爆破施工的影响,钻孔机具施爆顺序必须考虑山体的坡度,Ⅱ部分总体爆破施工顺序(如图8所示)由上到下依次为A-F施工,每一部分又分压碴爆破和光面爆破。
图8、Ⅱ部分岩体台阶爆破顺序图
(4)边坡爆破控制方案
为确保边坡的稳定,不产生超挖和欠挖,边坡采用光面爆破,节理裂隙较发育地段及某些特殊地段采用预裂爆破。
(其施工工艺流程图见表5-1)
为获得良好的光面效果,采用低密度,低爆索,高体积威力炸药,以减少炸药爆轰波的破碎作用和延长爆破气体的膨胀作用时间,使爆破作用呈准静态。
拟采用国产2#岩石专用光爆炸药,以获得预期效果。
①光面爆破参数的确定
参照国内外岩石光面爆破施工经验,光面炮孔参数确定如下:
Ⅰ、最少抵抗线w
w=(7.0-20)*d孔=0.63~1.8m
本工程中取w=1.5米。
式中:
d孔--为炮孔直径,毫米。
Ⅱ、炮孔间距a=(0.6-0.8)*W=(0.6-0.8)*1.5=0.9-1.2m
本工程取a=1.1m
Ⅲ、光面炮孔装药量
Ⅳ、Q=q*a*w=0.6*1.5*1.1=0.99kg/m
Ⅴ、式中q--松动爆破单位炸药消耗量,取0.6kg/m3
光面爆破示意图如图9所示。
浅孔光面爆破前面已作论述。
W
图9光面爆破示意图
②光面爆破装药结构
不偶合系数采用3.0
Ⅰ、药包制作:
为保证在光面爆破时,不使药包冲击破碎炮孔壁,有必要在现场施工中采取措施使药包位于炮孔中心,如图10,将药卷捆绑于竹杆上,各药卷间用导爆索相连,药包一端绑上起爆雷管即成。
操作时将药包置于孔内,上部填塞好。
良好的堵塞是保持高压爆破气体所必须的,堵塞长度为孔径的12~20倍,现场根据孔间距和光面层厚度适当调整。
10、光面爆破装药结构图
Ⅱ、预裂爆破参数
炮孔间距根据国内外经验取a=1.0m,装药密集系数取为3.5,装药量Q=2.75[δ]0.53r0.38
=2.75[1200]0.53*450.38=500g/m
式中[δ]--岩石极限抗压强度,取1200kg/cm2
r--炮眼半径45mm。
装药结构与光面爆破相同,但预裂缝一定要比主爆区超长4.5-9.0米,比主爆孔提前75-150ms起爆,硬岩取小值,松软岩石取大值。
(5)爆破块度的控制方案
因石方爆破后必须作为填方材料,爆破块度要求控制在15-30cm,为了达到良好的块度要求,可采取如下措施:
①根据实地岩性情况,不断优化炮孔参数;
②采取压碴挤压爆破:
如图11所示,即在施爆岩体前面依次留下2-4米厚前次爆破的岩碴,这样有利于阻止施爆岩体前移和岩体充分破碎。
③采用孔内微差爆破技术,可加强孔底爆破作用,改善爆破效果,并且减震效果好。
④工作面开阔地带,可采用格式布孔,对角微差起爆,如图12,这种起爆方式,岩石抛掷距离比排间微差减少30%左右,大块率可下降到0.9%以下,并可大幅度地降低地震效应。
图、11压碴爆破示意图图12、格式布孔、对角微差起爆
(6)爆破安全
1爆破振动
根据《爆破安全规程》规定,对一般砖房,非抗震的大型砖砌建筑物,震速V≤2~30米/秒,建筑物距爆破点不小于50米,以此计算:
V=K[Q1/3/R]*а
式中Q--最大装药量,kg;
R--距爆源中心距离,m;
K--与介质特性有关系数,取为180;
a--与地形、地质等有关系数,取1.8;
经推算得Q=136kg。
可见,对于50米外的一般建筑物,当某段起爆药量达136kg时,不会产生震动破坏。
且爆源位于地势高处,待保护建筑物位于山脚,实际的爆破震动要比计算允许值低得多。
因而,本工程爆破震动不是主要危害。
②爆破飞石
爆破场地位于山坡上,极易产生爆破飞石,对于飞石距离的计算公式,我国常用经验公式:
R=20kn2w=20*1.5*0.752*2.4=40.5米;
式中:
k--安全系数与地形、风向有关,取1.5;
n--爆破作用指数,松动爆破,取0.75;w--抵抗线,w=2.4米;
可见,爆破飞石在一般地段在控制范围内。
但在K249+200~K249+400,K250+700~K250+950、K254+900~K255+200地段,紧靠村庄,要求较高,必要时,还可采取如下措施:
Ⅰ、采用“V”型工作面;
Ⅱ、预留隔墙和“留靴”等方式;
③高压线下石方爆破,采用茅柴或稻草覆盖;
④山坡下部做好挡墙,阻挡滚石落入河道、农田、公路。
⑤施爆过程,切实根据具体情况调整药量和布孔参数,保证良好的爆破堵塞质量,结合微差及压碴爆破保证岩石产生松动破碎,而非抛掷爆破。
(7)爆破工作面组织
根据本标段路基开挖高度及开挖工程量,设立十六个作业面,由三个施工处的六个路基施工队管辖,分为十个浅孔爆破工作面,六个深孔爆破工作面。
浅孔爆破工作面分别在:
K246+400~K246+800及K247+200~K247+600,K250+700~K251+125及K251+400~K251+820,K252+920~K253+550及K254+900~K255+150,K255+630~K255+950,K256+175~K256+650,K257+000~K257+275及K257+360~K258+170处;深孔爆破工作面主要设在:
K245+250~K245+620,K245+900~K246+400,K248+2006~K248+800,K249+200~K249+410,K252+080~K252+420,K252+480~K252+860段移动作业。
每作业面浅孔凿岩台班效率120立方米/台班,即浅孔爆破每个工作面安排5台凿岩机作业,另外保留6台备用。
每作业面深孔凿岩台班效率为700m3/台班考虑与推土机之间的干扰,每个工作面配备3台KQD100型深孔潜孔钻机,另还配备2台浅孔钻机用于破碎大块及隔墙打眼爆破,另保留2台潜孔钻备用。
劳动力配备:
浅孔凿岩机每台配1名机械手,1名助手,潜孔钻每台配2名机械手,2名助手,即总凿岩工为98人,助手为98人,爆破每个作业面安排3个,共48人。
具体情况见下表。
凿岩爆破劳动力安排
工作面数
每个工作面凿岩机数
凿岩工
辅助工
爆破工
浅孔爆破工作面
10个
5台7655型
10×5=50人
10×5=50人
10×3=
30人
深孔爆破工作
面
6个
2台7655型
3台KQD100型
6×2+6×3×2=48人
6×2+6×3×2=48人
3×6=18人
(8)主要设备材料需要量
①主要设备需要量
本标段路基石方爆破所需设备见下表
主要设备需要量表
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
深孔凿岩机
KQD100
台
20
含2台备用
2
浅孔凿岩机
7655
台
68
含6台备用
3
空压机
9.0m3/min
台
32
含4台备用
②主要材料需要量
主要爆破材料需要用量表
序号
内容
单位
软石
次坚石
合计
备注
1
工程量
M3
2269089
2269089
2
炸药单耗
Kg/m3
0.40
0.50
含二次破碎
3
炸药
2#岩石
Kg
907636
907636
铵油
Kg
深孔
4
导爆管
万发
100.849
100.849
未含雷管
5
导爆索
万米
4〕深挖路段的开挖
本段约有深切高度大于10米的深挖路堑1860米,其中最大切高39.55米(K248+615),为保证施工的进度和质量,拟按如下方案进行开挖施工。
(1)在施工前详细复查深挖路堑地段的工程地质资料,包括土石界限、岩层风化厚度及破碎程度,岩层的构造特征等。
根据现场考察及设计要求,编制详细的施工组织设计,报请监理工程师审查实施。
(2)开挖中发现有较大地质变化时,停止施工,重新进行工程地质补充勘探工作,并根据新的地质资料修改施工方案,报监理工程师审批后实施。
因深挖路堑工程量较大,施工环境复杂,技术要求高,施工难度大,是控制工程进度的关键工程,必须精心组织,精心施工。
(3)全断面开挖施工
①对于全断面开挖路堑,考虑到开挖的土石方利用需要,不能横向废弃,以免在用地范围外阻塞河道、侵占农田、损害民房等,就必须考虑开挖(开炸)的土石方的合理调配,尽量开挖一段,即填筑、压实一段。
在进场开始施工时,选择K245+400、K246+910、K247+710、K249+150、K250+100、K251+600、K253+230、K254+000、K255+150、K256+150、K256+760、K257+540、K258+850、K259+400处开工,以便能尽快开出工作面,进行土石方的运输,向前推进施工。
②在进行开挖前,首先做好排水工作,在离坡顶开挖线5米外做好截水沟,拦截地面水。
对于易滑坡、坍塌地段,及时做好防护措施,如坡顶卸载等。
③在进行全断面开挖时,因开挖的大部分为石方,只有表面少部分为土方及强风化岩。
所以先将表面的土层开挖、清运后,再进行岩层爆破(具体爆破方案见前)。
开炸后石方及时清运,每作业面尽快开掘出一个以上工作平台,再从上至下进行爆破。
施工顺序详见图13。
图13、深挖路堑开挖施工顺序图
④深挖路堑开挖严禁采用大、中型爆破施工。
在石方开挖接近边坡坡面时进行光面(预裂)爆破,在进行光面爆破时,自上而下进行,每爆破完成一级后,及时清理好反坡平台,必要时设置观测桩进行稳定观测,当有变形时,及时通知监理工程师进行加固处理,如无变形,则根据设计图纸的边坡防护要求,及时防护。