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爆破施工方案

爆破施工方案

一、工程概况

⑴工程概述

**隧道全长4639米,起讫里程DK655+285~DK659+924。

隧道位于白水县北塬乡境内。

地面高程一般为:

683.59~982.00m,相对高差50~200m,隧道地处北塬、梁及低山地貌,地形起伏较大。

隧道设计为双线隧道,最小埋深约6m、最大埋深200m。

⑵设计标准

铁路等级:

Ⅰ级。

线路坡度:

从进口到出口洞内线路坡度依次为4.8‰、5.1‰、5.2‰的单面下坡。

设计行车速度目标值:

旅客列车行车速度200km/h。

曲线半径:

全隧道除进口约931m位于R-2800m的曲线上及出口左线7.17m位于R-3500的曲线上外,其余均为直线段,

⑶设计要点

洞口均采用翼墙式洞门,按国防要求进行设防,洞门端墙采用C20混凝土整体灌筑,隧道进口DK655+285~DK655+353、出口DK659+912~DK659+924,采用Ⅴ级围岩钢筋混凝土加强衬砌,全断面设置Ⅰ20b型钢钢架,出口DK659+904~DK659+924设置管棚,其余段拱部设置Ф42小导管注水泥浆加固地层。

出口DK659+710~DK659+750、DK659+902~DK659+912采用Ⅳ围岩钢筋混凝土加强衬砌,洞身DK655+353~DK655+373Ⅳ围岩地段采用钢筋混凝土加强衬砌。

隧道采用双侧水沟加中心水沟排水,在二次衬砌背后拱墙环向与墙脚纵向采用Ф50透水盲管,环向平均每6~12米设一环;与边墙进水孔、洞内排水沟一起组成完整的排水系统。

隧道衬砌混凝土连续浇筑,拱圈、仰拱、底板不留纵向施工缝,环向施工缝设中埋式止水带和橡胶止水带,纵向施工缝设钢边橡胶止水带和止水条防水。

拱墙二次衬砌背后敷设EVA防水板(厚度不小于0.5mm),背衬无纺布(大于300g/㎡)。

洞内设置综合室18处;洞内通信、信号电缆槽设于线路前进方向左侧;电力电缆槽设于线路前进方向右侧。

洞内铺设碎石道床。

⑷工程地质、水文、气象资料和地震烈度

地质构造:

本段线路在地质构造上属于中朝准地台的二级构造单元――陕甘宁台坳,大部分地段河床及两岸基岩裸露,岸坡高陡,无大的褶皱和断裂构造,地层平缓,呈微倾向北和北西的单斜地层,倾角一般2°~7°,局部略有波状起伏。

地质特征:

洞身穿越地层主要为第四系全新统坡积、冲积黏质黄土,第四系统上更新统风积黏质黄土及三叠系中统砂岩夹泥岩。

水文地质特征:

隧道区地貌上属黄土台塬区,地表水不发育,主要为各冲沟内季节性流水,补给来源主要为大气降水,水量较小,雨季时常有山洪爆发。

隧道通过位置在砂岩夹泥岩中,基岩节理裂隙呈闭合状,含有基岩裂隙水,水位随季节会有所升降。

地下水主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水,具有季节性,水质良好,对混凝土无腐蚀性。

本工程属于半干旱地气候区,具有冬季寒冷、夏季炎热,四季明显的特征,中湿带湿润气候区。

本区最大季节冻土深度47cm,最热月平均气温25.2℃,最冷月平均气温-4.1℃。

年平均降水量555.7mm,年最大降水量705.3mm,年均蒸发量1580.7mm。

地震基本烈度为六度。

二、爆破施工方案

1、编制目的

在隧道掘进过程中采用光面爆破控制周边超欠挖,保护围岩、减少围岩中的裂缝,减少隧道支护量有很大好处,同时也为整个项目树立开挖施工样板、为企业获得较好的经济效益有很大的益处。

2、适用范围

适用于**隧道光面爆破施工工艺,使其处于受控状态,应用于围岩较好的Ⅲ级围岩。

3、技术标准

《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002)

《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108-2002)

《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002)

《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》(TZ230-2007)

《工程爆破实用手册》

《工程爆破常用数据手册》

4、隧道洞身钻爆施工工艺和方法:

4.1、光面爆破施工工艺图见图1:

 

 

 

图1光面爆破施工工艺图

隧道开挖全断面施工段采用凿岩台架人工钻眼;台阶法及其它分部开挖施工段采用简易钻孔作业平台、人工风枪钻孔。

为了保证开挖轮廓圆顺、准确,维护围岩自身承载能力,减少对围岩的扰动,爆破采用光面爆破。

光面爆破炮眼残留率硬岩达到80%以上,中硬岩达到70%以上。

4.2、光面爆破爆破参数的选择:

炮眼直径d:

选用YT-28凿岩机钻孔,钻头直径为40mm,炮孔直径按42mm计。

确定光面爆破不耦合系数D:

按公式D=dk/di=[(1-α)*(ρ0/δc)1/r+α]1/2,对于二号岩石炸药:

D={0.605×(6997/[δc])0.8299+0.395}1/2,式中[δc]为岩石的三轴抗压强度。

D约为1.8-2.2。

dk为炮孔直径,di为炸药直径。

炮眼深度L:

全断面开挖根据施工的实际情况确定炮眼深度为3.0m。

光面爆破周边眼间距E:

按E=54.3kp*di计算,kp为岩石抗破坏屈服系数,见下表。

di为炸药直径(cm)。

f值

4-8

8

10

12

备注

kp

0.56

0.53

0.51

0.48

经计算得知:

Ⅳ级围岩取E=40cm,Ⅲ级围岩取E=44cm。

光面爆破抵抗线W:

光面爆破炮孔间距与最小抵抗线之比为0.8,即E/W=0.8。

据此Ⅳ级围岩取W=50cm,Ⅲ级围岩取55cm。

堵塞长度L0:

堵塞长度不小于30cm。

炮眼装填系数β:

β={E*W*[τ]+[δe]*E*L}/{{[δe]*dk+[δe]*E}*L},式中[τ]为岩石抗剪强度,[δe]为岩石抗拉强度,L为炮眼深度(cm)。

光面爆破单孔装药量Q单:

在中等坚硬岩石中进行光面爆破,每延米炮孔装药量取200~300g,也可用公式Q单=π/4*di2*β*L*ρ0计算。

掏槽眼形式:

掏槽眼采用菱形直眼掏槽或楔形掏槽。

4.3、光面爆破参数的确定

光面爆破的设计方案采用工程类比法,参考国内类似地质条件隧道光面爆破施工的资料及铁路隧道施工规范进行设计。

在施工时根据实际情况进行适当的调整。

4.4、雷管与起爆顺序

隧道内光面爆破选用非电毫秒雷管,分多段起爆(一般为1、3、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15段),非电导爆管长度选择7米。

起爆顺序:

掏槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼→底板眼。

先掏槽后扩槽从低段到高段逐段起爆,周边眼最后起爆。

4.5、爆破网络

起爆网络采用中心对称法,每圈炮眼同时起爆。

根据爆破设计的起爆左右顺序和延期时间,在炮孔内装入从低段到高段的毫秒雷管,确保按设计要求正常起爆。

爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关,采用非电微差起爆技术不但控制单段雷管的起爆药量,还能有效控制每段雷管间的起爆时间,使爆破震动波减少叠加,消除爆破震动的有害效应。

在施工中采用孔外同段,孔内微差的起爆网络。

4.6、爆破器材的选择

一般爆破炮孔(掏槽眼、掘进眼)选用φ32mm防水的乳化炸药和φ35mm的2#岩石硝铵炸药。

周边眼采用φ22的2#岩石小药卷炸药或φ20的EJ-102乳化炸药(小直径),并采用导爆索绑小药卷的空气间隔不连续装药结构。

隧道爆破采用塑料导爆管和毫秒雷管起爆系统。

起爆雷管选用微差非电毫秒雷管。

分段微差爆破中,各相邻段间的爆破间隔时间的选择十分重要,间隔越长,振动信号越不易叠加,但爆破效果差,不利于进度和质量控制;反之,信号叠加范围越大,但不利于降低振动速度,借鉴以往经验,周边孔、掘进孔采用相邻两段间爆破间隔时间大于50ms的非电毫秒雷管,以大大减少震动波的叠加而不产生较大的震动。

4.7、装药结构示意图

见图2:

周边眼采用不耦合间隔装药,为实现间隔装药,使药卷居中在孔内,采取预先加工周边眼药串的办法,按设计将药卷用导爆索串联在竹片上,让药串架空居中于钻孔中心。

 

图2装药结构示意图

4.8、堵塞方式:

所有装药炮眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度大于30cm,其它炮孔按装药长度余孔全部堵塞。

4.9、光面爆破技术措施

提高测量放样精度,确保周边眼的定位误差在3cm以内;

周边眼钻孔精度的控制,周边眼钻孔误差在2cm以内;钻孔外插角控制在2°以内,控制每循环爆破进尺,确保眼底和孔口之间最大偏距不超过10cm;

根据本工程地质资料,进行论证和爆破试验,选择与本工程地质特性、围岩岩性相匹配的炸药品种,提高爆破效果;

通过爆破试验,选择合理的爆破参数:

根据围岩岩性,选择确定光面爆破周边眼间距、抵抗线、不耦合装药结构、起爆顺序、堵塞长度等爆破参数,确定各主爆孔特别是掏槽眼的爆破参数,确保光面爆破达到炮眼残留率硬岩达到80%以上,中硬岩达到70%以上。

4.10、爆破施工控制要点

洞身段采用光面爆破,严格控制周边眼装药量,最大限度地减小爆破对周边围岩的扰动和破坏;

洞口段采用弱振控制爆破技术,严格控制段装药量和段间延期时差,达到控制爆破振速的目的,最大限度地减小对周边围岩的扰动和破坏;

每个开挖循环都要进行施工测量,控制开挖断面,在掌子面上用红油漆画出隧道开挖轮廓线及标定周边炮眼位置,误差不超过1cm。

并采用激光准直仪控制开挖方向;钻眼必须按设计方案进行。

钻眼时掘进眼保持与隧道轴线平行,除底眼外,其它炮眼口比孔底低5cm,以便钻孔时的岩粉自然流出,周边眼外插角控制在0~2°以内,保持最大超挖量小于8cm。

掏槽眼严禁互相打穿相交,底眼比其它炮眼深20cm。

装药前炮眼用高压风吹干净,检查炮眼数量。

装药时,由爆破员分好毫秒雷管段别,按爆破设计顺序装药,装药作业分组分片进行,定人定位,确保装药作业有序进行,防止雷管段别混乱,影响爆破效果。

每眼装药后用炮泥堵塞20cm;

起爆采用塑料导爆导非电起爆网络,雷管联接好后爆破员进行检查,检查雷管的连接质量及是否有漏联雷管,检查无误后发出起爆信号。

4.11、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩炮眼布置图及仰拱炮眼布置图

 

图3Ⅲ级围岩炮眼布置图

 

 

图4Ⅳ级围岩炮眼布置图

 

图5Ⅲ、Ⅳ级围岩仰拱炮眼布置图

 

双线Ⅲ级围岩光面爆破炮眼药量分配表

炮眼名称

非电毫秒雷管

眼深(m)

每孔药卷数

装药量

备注

辅助掏槽眼

1

6

1.29

5

4.5

开挖断面积:

73.2m2炸药总耗量:

221.7kg单位炸药消量1.21kg/m3每循环进尺:

2.5m

掏槽眼

3

8

2.89

12

14.4

掘进眼

5

6

2.5

10

9

掘进眼

7

12

2.5

10

18

掘进眼

8

28

2.5

9

37.8

掘进眼

9

34

2.5

9

45.9

辅助眼

10

37

2.5

7

38.85

底眼

11

15

2.7

9

20.25

周边眼

12

55

2.5

4

33

掘进眼

1

8

2.5

5

6

开挖断面积:

33.82m2炸药总耗量62.4kg单位炸药消量0.74kg/m3每循环进尺:

2.5m

掘进眼

3

8

2.5

5

6

掘进眼

5

8

2.5

5

6

掘进眼

7

8

2.5

5

6

掘进眼

8

6

2.5

5

4.5

掘进眼

9

8

2.5

5

6

辅助眼

10

10

2.5

4

6

底眼

11

13

2.5

8

15.6

周边眼

12

14

2.5

3

6.3

双线Ⅳ级围岩光面爆破炮眼药量分配表

炮眼名称

非电毫秒雷管

眼深(m)

每孔药卷数

装药量

备注

辅助掏槽眼

1

8

1.1

4

4.8

开挖断面积:

75.2m2,炸药总耗量:

164.7kg单位炸药消量1.1kg/m3

每循环进尺:

2.0m

掏槽眼

3

10

2.31

8

12

掘进眼

5

4

2

6

3.6

掘进眼

7

6

2

5

4.5

掘进眼

8

8

2

6

7.2

掘进眼

9

21

2

5

15.75

掘进眼

10

25

2

5

18.75

掘进眼

11

34

2

5

25.5

辅助眼

12

37

2

5

27.75

底眼

13

17

2

7

17.85

周边眼

14

60

2

3

27

掘进眼

1

9

2

4

5.4

开挖断面积:

38.9m2炸药总耗量:

54.9kg单位炸药消量0.71kg/m3每循环进尺:

2.0m

掘进眼

3

9

2

4

5.4

掘进眼

5

9

2

4

5.4

掘进眼

7

9

2

4

5.4

掘进眼

8

6

2

4

3.6

掘进眼

9

10

2

4

6

辅助眼

10

8

2

4

4.8

底眼

11

14

2

6

12.6

周边眼

12

14

2

3

6.3

双线Ⅲ级、Ⅳ级围岩仰拱炮眼药量分配表

炮眼名称

非电毫秒雷管

眼深(m)

每孔药卷数

装药量

备注

仰拱

掘进眼

1

11

6

9.9

开挖断面积:

11.9m2炸药总耗量:

40.2kg单位炸药消量:

1.36kg/m每循环进尺:

2.0m

掘进眼

3

9

6

8.1

辅助眼

5

4

6

3.6

周边眼

7

31

4

18.6

图6Ⅴ级围岩仰拱炮眼布置图

5、爆破效果监测及爆破设计优化:

5.1、爆破效果检查

每次爆破后,对爆破效果进行仔细检查,分析爆破参数的合理性,以确定出适合本岩层最佳爆破参数。

一般从以下各方面进行检查、核定及分析:

(1)超欠挖情况。

(2)开挖轮廓圆顺,开挖面平整。

(3)爆破进尺是否达到爆破设计要求。

(4)爆出石碴块是否适合装碴要求。

(5)炮眼痕迹保存率,Ⅳ类围岩≥85%,并在开挖轮廓面上均匀分布。

5.2、爆破设计优化

根据每次爆破后检查情况,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果,改善技术经济指标。

(1)根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况,修正眼距、装药量,特别是周边眼的有关参数。

(2)根据爆破后石碴的块度修正参数:

石碴块度小,说明辅助眼布置偏密;块度大说明炮眼偏疏,用药量过大。

(3)根据爆破振速监测,调整同段起爆最大药量及雷管段数。

(4)根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度,使爆破眼眼底基本上落在同一断面上。

5.3、爆破震动监控技术措施

成立爆破监测小组,负责爆破震动监测。

以监测数据指导洞内爆破施工。

6、爆破振动监测:

为保证隧道进出口地段地表建筑物安全,采用减震控制爆破技术并进行爆破震动监测。

6.1成立爆破监测小组:

爆破监测小组负责爆破震动监测。

洞内(外)爆破前30min,由调度通知监测小组,监测小组作好准备,开启仪器,爆破前5min,调度再次通知监测小组准备爆破,爆破后5min通知监测小组爆破结束,整理数据,关闭仪器。

6.2监测系统:

CD-1型检波器

OL-001测振仪

数据处理

6.3测点布置:

沿爆破中心的径向或环向布置一条或几条地表或隧道测线。

径向时,测点距离按对数曲线布置,测点放在同一地层或基础上,每一测点最好能同时三个方向的向量。

观测爆破振动对建(构)筑物的影响,测点布置在被测地表建筑物附近的地表、砼建筑物上。

6.4量测数据的处理与应用:

应用公式V=K(Q1/3/R)α及一元回归方法对建筑物所测得的数据进行回归分析,得到与介质、地形有关的系数K、α,从而得到质点振速的衰减规律,然后根据公式、允许最大振速,爆距,反算出最大一段允许装药量。

将得到的振速与安全判据(规定的允许振速)相比较,判断岩体、砼是否破坏,建筑物、构筑物是否安全。

若所测得的振速大于允许振速,则加强减震措施。

7、爆破安全注意事项:

7.1、装药与钻孔不能平行作业。

7.2、爆破器材加工房应设在洞口50m以外的安全地点。

严禁在加工房以外的地点改制和加工爆破器材。

确实要在隧道内加工爆破器材时,应设置加工硐室,其加工硐室的设置应符合国家现行标准《爆破安全规程》(GB6722)的有关规定。

7.3、爆破作业及爆破器材加工人员严禁穿化纤衣物。

7.4、当在隧道一个工作面的不同工作区,有一个区爆破时,必须使工作面的全部人员撤离至安全地点。

进行爆破时,所有人员必须撤离现场,其安全距离为:

(1)独头巷道不少于200m;

(2)全断面开挖进行深孔爆破(孔深3~5m)时,不少于500m。

7.5、洞内每天放炮次数应有明确规定,装药离放炮时间不得过久。

7.6、装药前应将炮眼内的泥浆、石粉吹洗干净;刚打好的炮眼热度过高,不得立即装药。

如果照明不足,发现流沙、流泥未经妥善处理或可能有大量溶洞涌水时,严禁装药爆破。

7.7、洞内爆破火花起爆时严禁明火点炮,其导火索的长度应保证点完导火索后,人员能撤至安全地点,但不得短于1.2m。

多人同时点炮时,每人点炮数应大致相等。

必须先点燃信号管,信号管响后无论导火索点完与否,人员必须立即撤离。

信号管的长度不得超过该次被点导火索中最短导火索长度的1/3。

7.8、为了防止点炮时发生照明中断,爆破工应随身携带手电筒。

严禁用明火照明。

7.9、爆破后必须经过15min通风排烟后,检查人员方可进入工作面,检查有无“盲炮”及

可疑现象;有无残余炸药或雷管;拱顶及边墙有无危石。

在妥善处理并确认无误后,其他工作人员才可以进入工作面。

7.10、当发现“盲炮”时,必须由原爆破人员按国家现行的《爆破安全规程》(GB6722)规定处理。

7.11、装药工作必须做到装药前应对炮孔进行清理和验收,孔位偏差小于15cm,使用木质炮棍装药。

无关人员与机具要撤离至安全地点。

爆破采用有堵塞爆破,堵塞长度大于30cm,堵塞材料采用黄泥夹砂,其比例为3:

1。

7.12、两工作面接近贯通时,两端应加强联系与统一指挥。

隧道两工作面距离接近15m(软岩为20m),一端装药放炮时,另一端人员要撤离到安全地点。

导坑打通后两端施工队伍要协调放炮时间。

放炮前要加强联系和警戒,严防对方人员误入危险区。

贯通后的导坑要有专人看管,严禁非工作人员通行。

7.13、爆破工作面的有毒气体含量应每月确定一次,有毒气体含量不得超过体积比:

CO小于0.0024%,NO2小于0.00025%。

7.14、使用导火索或导爆索时,应使用快刀切取导火索或导爆管,每根导爆管的两端应先切掉5cm,切取导火索和导爆管时,每根导爆管的两端都切成垂直面,一端封口,切割导火索或导爆管时,工作台禁止堆放雷管,切割前应认真检查导火索和导爆管的质量,若有过粗、过细、破皮和其它缺陷的部分均应切除。

7.15、加工起爆药卷应在爆破作业面附近的安全地点进行,加工数量不得超过当班作业所需用量,加工起爆药卷时应用木质或竹质锥子,在炸药卷中心扎一雷管大小的孔,孔深应能将雷管全部插入,不得露出药卷,雷管插入后应用细绳或电工胶布将雷管固紧。

7.16、有下列情形之一者禁止爆破,并立即报告,及时进行处理。

①支撑落后于作业规程的规定或支撑有损坏;

②孔内出现涌水等异状,温度骤升骤降;

③爆破地点附近的设备、工具和电缆线等没有可靠的保护;

④未设警戒。

7.17、盲炮处理可采用如下办法:

①检查确认炮孔的起爆线路完好时,可重新起爆;

②平行眼装药爆破,平行眼距盲炮孔不得小于0.3m,为确保平行炮眼的方向,允许从盲炮孔口取出长度不超过20cm的堵塞物;

③用木质、竹质或其他不发生火星的材料制成的工具,轻轻地将炮眼内大部分堵塞物掏出,用聚能炸药诱爆;

④安全距离外用远距离操纵的风水管吹出盲炮堵塞物及炸药,但必须采取措施,回收雷管;

⑤盲炮应在当班处理,当班不能处理或未处理完毕,应将盲目炮情况(盲炮数目、方向、装药数量和起爆药位置、处理方法和处理意见)在现场交接清楚,由下一班继续处理。

7.18、爆破器材的收发必须遵守下列规定:

①新购进的爆破器材应逐箱检查包装情况,并按规定做性能检验;

②建立爆破器材收发流水帐,三联式领用单和退料制度,定期核对帐目,做到帐物相符;

③变质的和性能不详的爆破器材不得发放使用;

④爆破器材应按其出厂时间和有效期的先后顺序发放使用。

8、质量控制

质量控制主要措施如下:

8.1.测量人员严格按设计要求布眼,并采用激光导向仪控制掘进方向。

8.2.钻孔时采用边钻孔,边设钻孔方向标志。

为了方便布置周边眼和在钻孔过程中很好的控制,可采用水平尺和自制的光爆辅助尺。

8.3.钻孔采用分区定人定岗的劳力组织,在钻孔过程中,不断提高技术水平。

8.4.成立光爆QC小组,发现问题,及时分析解决。

8.5.实行严格的奖罚制度,提高钻爆工的施工积极性。

8.6.执行“三检”制度,钻孔前检查炮孔布置,装药前检查钻孔精度,爆破前检查装药及起爆网路。

9、安全保证体系及措施

9.1、安全管理目标

杜绝死亡事故;消除大、重大安全事故;年负伤率控制在1.2‰以内,确保安全生产。

9.2、建立健全安全保证体系

项目经理部设立安全管理部,工地设立专职安全员,班组设兼职安全员。

安全管理部主要负责贯彻执行国家有关安全施工的方针政策,协助领导推动施工中的安全工作。

工地专职安全员的职责是推动和组织施工中的安全工作。

班组兼职安全员协助班组长组织安全活动,指导班组人员正确使用个人防护用品等。

9.3、强化安全管理与训练

(1)对新进场的工人进行安全生产的教育和培训,持证上岗。

(2)对起重、焊接和车辆驾驶等特殊工种的工人,进行专门的安全操作训练。

(3)在采用新工艺、新方法、新设备或调换工作岗位时,要进行岗前培训。

(4)设立每周一次的安全活动日,进行经常性的安全教育和安全宣传活动。

9.4、各项安全技术措施

(1)施工现场配备一切必要而合适的警告、危险、禁止等标志牌。

(2)施工操作人员进入现场时必须佩戴安全帽,高空作业必须系安全带。

(3)定期检查和维修保养机具设备,保证使用安全。

(4)油库、木工加工棚及有明火的地段,应作为防火的重点,严加管理。

9.5、隧道工程施工保证安全的措施

(1)施工人员进入隧道必须戴安全帽。

(2)遇围岩软弱和断裂破碎结构带,在勤监测的前提下,进行地质超前预报。

(3)爆破作业安全措施:

编制爆破设计及安全技术措施,各项爆破技术参数应取较高的安全系数。

对易燃易爆物品远离现场存放,符合安全规程;场区内必须备有消防器材。

由持证的专职爆破工程师和爆破工进行设计和操作,爆破区设有醒目的安全标志,并设专人警戒。

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