溢洪洞土石方开挖爆破设计.docx
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溢洪洞土石方开挖爆破设计
新疆塔城地区白杨河引水工程
水库枢纽部分溢洪洞工程
合同编号：
TC-BYHYSGC-18
溢
洪
洞
土
石
方
开
挖
方
案
编制：
审核：
批准：
葛洲坝新疆工程局（有限公司）
塔城白杨河水库溢洪洞工程
2011年6月
溢洪洞土石方开挖方案
一、土石方明挖总体施工方案
溢洪洞进出口明挖采取自上而下，由外向里逐层梯段开挖施工方案。
开挖区共设1级马道，马道宽度为1m。
第一级开挖边坡坡比为1:
0.5，其它岩石边坡坡比为1:
0.3，岩石边坡支护设置a×b=3×3m，长度为4mφ25砂浆锚杆支护。
边坡开挖采用YT－28手风钻和QZJ-100型潜孔钻机，采用预裂和梯段爆段爆破，底板建基面开挖预留2m保护层，保护层采取水平光面爆破。
反铲配汽车进行挖装，利用溢洪洞进口施工道路进行出碴。
采用移动式供风站集中供风，手风钻造孔，人工插筋，注浆机灌浆的方法进行边坡支护，支护边坡滞后开挖工作面一个马道。
泄洪洞及引水发电洞洞脸明挖开挖方案采取自上而下，由外向里的施工方案进行进口、洞脸开挖。
开挖采用1.0m3～1.6m3反铲配合20t自卸汽车，利用泄洪洞进口施工道路、发电洞进口施工道路结合现场施工道路进行出渣。
钻爆采用2#供风站集中供风，QZJ-100B型潜孔钻机和Y－28手风钻进行造孔，预裂及光面爆破，深孔梯段微差控制爆破方法进行造孔。
支护采用手风钻造孔，注浆机灌浆，人工插筋，喷锚机喷护方法进行施工，以方便之后进洞施工。
土石方开挖的施工程序
施工测量放样→覆盖层开挖→边坡预裂钻爆→梯段爆破→开挖出碴。
保护层开挖施工程序
预留保护层→水平钻孔加垂直钻孔爆破→开挖出碴。
二、土石方爆破施工机构设置
为确保土石方爆破施工作业的规范化、标准化，提高土石方爆破施工作业质量，确保施工安全，必须建立健全适用于土石方爆破施工作业的领导班子及施工作业队伍，做到层层把关，人人负责，使施工作业规范化、标准化。
在施工过程中合理规划、精心施工、加强管理，以土石方爆破施工为中心，根据土石方爆破施工特点、施工程序和施工方法，机构设置分为管理层和作业层。
1机构职责
1.1领导小组
实行主管生产领导负责制，设置机构、人员，确定施工方案及设备选型，督促检查爆破小组工作，对于重要部位土石方爆破施工实施直接领导监控。
对爆破施工技术、质量、安全负责，并接受上级领导部门的检查和指导。
1.2爆破小组
实行主管技术领导负责制，研究施工方案，编制土石方爆破施工计划，推广运用新技术、新工艺，进行参数试验及确定，爆破设计审批，解决施工中疑难问题，定期召开爆破施工总结会，并将情况报爆破领导小组。
对于重要部位爆破施工必须直接参与。
1.3测量
负责爆破施工测量放样及检查，并将检查成果报爆破小组。
1.4质量检查部门
制定土石方爆破施工质量目标，对施工作业队检查结果进行复检，并收集整理相关质量检查记录资料，并将成果报送爆破小组。
参与爆破单元工程质量检查验收，及时上报施工过程中出现的质量问题，并会同爆破小组、施工作业队分析原因，研究解决办法。
定期召开会议、制定和考核质量分期目标，在施工工程、施工人员中树立全面严谨的质量、安全意识。
1.5安全部门
制定土石方爆破施工安全目标，及时上报施工过程中出现的安全问题，并提出纠正措施，在现场监督检查安全措施实施情况。
1.6爆破队
负责土石方爆破施工、编制钻爆保设计及施工组织管理工作。
在施工过程中严格按作业指导书进行操作。
对作业班组成果进行复检，并报送质安部门终检。
钻工班
负责按测量放点进行钻孔作业，保证孔位、孔距、孔向、孔深、孔斜等符合规定要求，并对钻孔质量进行自检；
技术组
负责土石方爆破施工技术工作及现场施工组织协调工作施工工序间协调及供电、照明、警戒等协调工作。
炮工班
负责土石方爆破施工的装药、联网、爆破、检查等工作。
1.7物资部门及其他辅助部门
保证施工物资、水、电等正常供应。
1.8从事爆破施工相关作业的所有人员必须持证上岗。
三、爆破前施工安全准备
1、调查了解清楚施爆区域周围的安全情况，研究是否需采取安全防护措施。
2、充分了解邻近爆破区的建筑物、水电管路、交通便道等设施对爆破的安全要求，是否需要采用防护或隔离措施。
3、事先了解爆破区的环境情况及施爆时的天气预报，确定合理的爆破时间。
4、了解爆破区周围的居民情况，会同当地公安部门和村委会做好安民告示，消除居民对爆破存在的紧张心理，并做好爆破时危重病人转移的安排。
5、根据设计要求，准备相应品种和足够数量的爆破器材，并在施爆前对其质量和性能进行必要的检验。
五爆破器材运输与装卸
1运输爆破器材，严禁吸烟和携带发火物品。
2装运爆破器材司机必须遵守道路交通规则，非押运人员不准乘车。
3运输车辆应有帆布覆盖，用绳子绑牢并设有明显危险警戒标志。
4车箱底应加软垫，电雷管、火雷、导爆索、炸药等物品在搬运时必须轻拿轻放，严禁抛掷、冲击、撞碰、拉拖、翻滚和投掷。
5搬运作业宜在白天进行，严禁夜间装卸雷管。
如必须在夜间装卸爆破器材时，装卸场应有充足的照明允许使用防爆和防爆电灯，禁止使用电灯、油灯、汽灯和明火把。
六、作业方法及要求：
在基础开挖时，经常遇到坚硬的岩石基础。
通常采用爆破的方法进行开挖。
基础的爆破开挖一般爆破面积较小，各个作业点又比较分散，采用凿眼机打眼，但由于爆破施工又是一项危险性大的工作，所以在实施爆破开挖应切实做好安全措施，以杜绝各类事故的发生。
1、 施工准备：
（1）技术准备：
熟悉图纸，掌握有关爆破方面的基本知识，熟悉爆破器材性质、性能和使用方法。
掌握爆破工作的有关要求和注意事项。
对参加施工的人员进行技术交底。
（2）人员组织准备：
施工现场必须有持爆破证的炮工指导打眼、装药、点炮及哑炮的处理。
（3）施工工器具及材料准备：
凿眼机、钻杆、钢钎、铁锹，汽油、机油、大锤、炮钎、炸药、雷管等。
2、 爆破开挖施工
A、基础放样：
爆破开挖，应根据设计要求进行分层爆破，订出溢洪洞进出口洞脸的开挖边线及控制桩、辅桩。
由于爆破开挖范围较难控制，分坑时一定要打好控制桩，并确保施工时不受影响，为以后砼浇筑预埋提供方便。
B、炮眼位置的选定和布置：
合理适当的选定和布置炮眼，爆破开挖一般要求坑的四周及底面的岩石不受或少受破坏，石方的超挖量也不要太多，为达到此目的，采用边线控制预裂爆破法。
炮眼的布置采用梅花式。
四、溢洪洞进出口石方明挖
具体爆破数据见下表
1、梯段爆破
（1）爆破设计程序框图
根据地形、地质确定
根据爆破设计确定
根据爆破网络设计
梯段高度H
底板抵抗线
单孔药量
布孔形式
钻孔倾角α
超钻深度h
堵塞长度
延时顺序
孔径D
钻孔深度L
装药结构
起爆方式
炸药单耗q
孔距a
单响药量Q
排距b
（2）梯段爆破参数选取见下表
名称
符号
单位
数值
梯段高度
H
m
3-12
抵抗线
W
m
2
炮孔间距
a
m
4
炮孔排距
b
m
2
钻孔倾角
α
°
75
单耗
q
kg/m3
0.4
钻孔超深度
h
m
0.3
孔深
L
m
3-12
孔径
φ
mm
90
堵塞长度
Lc
m
1.8m
注：
施工中的爆破参数根据爆破试验适当调整
（3）梯段爆破布孔起爆网络
采用大孔距小排距微差挤压爆破，根据施工经验采用梅花形布孔V型起爆网络，起爆采用延时技术，根据开挖宽度、造孔排距爆破延时采用10ms.
（4）爆破药量的计算
第一排孔每孔装药量Q=qaW底H=6---24kg,以后各排孔的每孔装药量Q=qabH=4.5---18kg.
五、隧洞石方开挖爆破设计方案表
隧洞开挖爆破设计方案表
工程部位
施工方案
施工监测
超前支护
开挖方法
一次支护
洞身
手风钻台车分层掘进,周边孔光爆,开挖3m一个循环.
视危岩情况进行局部支护
施工成型后按设计埋设观测设施,定期观测。
溢洪洞最大开挖断面尺寸为洞高8m，洞宽7m，城门洞型。
计划选用岩石铵锑炸药，该炸药每管L为180mm,重量为150g/管，直径¢＝35mm,按爆破循环安排爆破孔深为3000mm，每天进尺为2-3m。
起爆采用非电毫秒雷管和导爆管，光爆孔采用导爆索引爆。
1m3装载机配10t自卸汽车运至业主指定的弃渣场。
以下爆破作业设计，各部位根据每段岩石现状进行现场调整。
1、掏槽孔设计
掏槽方式保证循环进尺的关键。
根据本工程开挖断面，岩石坚硬程度、循环进尺、招标资料等因素，拟采用气腿式凿岩钻机直孔掏槽方式。
空孔直径Φ空=40mm，一次进深4m，单螺旋方式布置掏槽孔n=9个，掏槽孔直径Φ掏=40mm，据经验数据，单螺旋爆破方式q1=（1.0—1.5）Φ空=1.5*120=180mm取200mm。
以下倍数递增，类推q1、q2、q3、q4、q5、q6、q7分别为20、30、40、50、60、70、80、90。
掏槽孔装药按80%装满孔，L封堵大于20cm，封堵长取20cm，每孔中可装药长2.0m，可装药10管（2.0÷0.2）*150g=1.5kg/孔。
掏槽孔爆破网为一孔一段，共7段。
分别1#2#3#4#5#6#7#、每段各1发。
具体布置见爆破布孔图。
2、周边孔设计
周边孔间距按规范为45—60cm，选a=50cm，周边孔与第二排排距选60cm，线装药密度q=200—300g/m，取q=200g/m，周边孔孔深2.5m，每孔装药0.46kg/孔，封堵30-40cm。
设计周边孔总数40个，其中边顶拱孔数22个。
3、辅助孔设计
崩落孔间距取60cm、70cm，排距取60cm、70cm。
单位岩体炸药消耗量Q单=1.0-1.5kg/m3,每孔装药取q孔=1.2kg/孔，每孔装药8卷，崩落孔共21个。
4、爆破参数汇总
洞身Ⅱ-Ⅲ类围岩开挖钻爆参数
孔名
钻孔参数
装药参数
备注
孔径（mm）
孔深
（cm）
孔数（个）
药径（mm）
单孔药量（kg/孔）
总装药量（kg）
掏槽孔
40
270
6
35
1.5
9.0
崩落孔
40
250
21
35
1.0
21.0
周边孔
40
250
27
35
0.4
10.8
合计
18410
钻爆主要技术参数
开挖断面（m2）
钻孔总数（个）
炮孔密度个/m2
炮孔效率（%）
预期进尺（m）
爆破方量（m3）
总装药量（kg）
炸药单耗（kg/m3）
54
146
2.7
80
2.5
135
135
1.00
以上设计爆破参数仅为初拟，施工中根据开挖地质情况及爆破试验进行调整。
溢洪洞洞身
洞室开挖施工工艺及说明
1洞室开挖施工工艺流程
洞室开挖施工工艺流程见图7-2。
2测量放样
（1）洞挖及井挖施工采用具有红外导向功能的免棱镜全站仪进行测量。
（2）测量作业由专业人员实施，每个循环钻孔前进行设计规格线测量放样，并检查上一循环超欠挖情况，检测结果及时向现场施工技术人员进行交底；断面测量滞后开挖面10～15m，按5m间距进行，每个月进行一次洞轴线及坡度的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。
（3）放样内容为：
隧洞中心线和顶拱中心线、底板高程、掌子面桩号（每隔10m在隧洞内侧边墙打一条桩号线）、设计轮廓线、两侧腰线或腰线平行线、并按钻爆图破设计要求在掌子面放出炮孔孔位。
3钻孔
（1）洞室开挖钻孔利用可移动钻爆台车做施工平台，YT-28气腿钻钻孔。
（2）由熟练的风钻手严格按照掌子面标定的孔位进行钻孔作业。
钻孔前先根据拱顶中心线和两侧腰线调整钻杆方向和角度，经检查确认无误后方可开孔。
（3）各钻手分区分部位定人定位施钻，熟练的操作手负责掏槽孔和周边孔，钻孔过程中要保证各炮孔按设计角度钻进。
掏槽孔和周边孔严格按照掌子面上所标孔位开孔施钻，崩落孔孔位偏差不得大于5cm，崩落孔和周边孔要求孔底落在同一平面上。
（4）为了能控制好孔深，气腿钻可以直接在钻杆上作记号。
（5）预裂钻孔前先由测量人员按照设计图纸周边轮廓线，用油漆标识出孔位和地面高程，并对孔位进行保护。
开孔后进行中间过程的深度和角度校对，以便及时纠正偏差，确保钻孔在同一个平面上。
（6）炮孔造完以后，由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，对不符合要求的钻孔重新钻孔。
4装药爆破
（1）洞内装药作业采用可移动作业台车配合。
（2）在钻孔工序开始时，按照爆破设计要求提前进行光爆药卷的加工，将炮孔堵塞物加工成型（把沙灌入塑料袋并绑扎好），准备好各种规格药卷以及各种段别雷管。
（3）炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞、和引爆线路的联接，由经考核合格的炮工，严格按监理工程师批准的钻爆设计成果进行施作。
（4）装药严格遵守安全爆破操作规程，装药前用风水冲洗钻孔，掏槽孔由熟练的炮工负责装药，爆破孔采取柱状连续装药，周边孔采取空气间隔装药，将小药卷绑扎于竹片上，导爆索串接。
（5）装药严格按照爆破设计图（爆破参数在实施过程中不断调整优化）进行，掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药要密实，堵塞良好，洞内采用非电起爆网络，洞外采用电力起爆网络。
（6）药装完后，由炮工和值班技术员复核检查，确认无误后，撤离人员和设备并放好警戒，炮工负责引爆。
（7）炮响20分钟后炮工先进入洞内检查是否有瞎炮，若有则迅速排除，然后才能进入下一道工序。
（8）光面爆破和预裂爆破要求：
①残留炮孔在开挖轮廓面上均匀分布；
②完整岩石炮孔痕迹保存率在80%以上，较完整和完整性差的岩石炮孔痕迹保存率不少于50%，较破碎和破碎岩石炮孔痕迹保存率不少于20%；
③相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆破孔的最大外斜值不大于10cm；
④相邻两孔间的岩面平整，孔壁没有明显的爆震裂隙；
⑤预裂爆破后，形成贯穿连续性的裂缝。
5通风散烟
整个施工过程中一直启动通风设备通风，出渣前和出渣过程中对开挖面爆破渣堆洒水除尘，所有进洞车辆均安装尾气净化器，使洞内有害气体和粉尘含量在规范允许范围内。
6安全处理
（1）通风散烟后，采用人工持钢钎站在渣堆上或0.3m3反铲对顶拱和掌子面上的松动危石和岩块进行撬挖清除；
（2）施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。
7出渣
洞内采用1m3装载机装车，10t自卸汽车出渣至业主指定的弃渣场，所有弃碴出渣至业主指定堆放场。
主要施工技术措施
1控制超挖的措施
（1）设计轮廓线均采取预裂或光面爆破，对采取水平开挖的轮廓线采取光面爆破，对地质弱面和重要部位采取预留保护层，再实施弱爆破开挖。
（2）采用红外激光定位技术精确放样，准确标出周边光爆孔的孔位及方向。
（3）所有的周边孔均在设计轮廓线上开孔，钻孔向外倾斜2-3°，各钻孔之间保持平行，孔底落在同一桩号断面上。
（4）对弯段适当缩短钻孔深度，对弧线段和地质弱面，采用密孔、浅孔、短循环掘进，减小终孔偏差，将光爆岩面误差控制在允许范围内。
（5）选用经验丰富，技术熟练的操作手进行周边孔钻孔，严格控制钻孔质量。
（6）通过爆破试验，优化爆破设计，严格控制装药量和最大单响，确保半孔率。
2不良地质段施工措施
（1）超前地质勘探
施工过程中，当接近断层破碎带及节理发育地段时，为了准确了解地下洞室中尚未开挖岩体的地质情况，及时研究选定掌子面开挖后的支护形式，对前方可能出现的涌水、有害气体、崩塌等及时采取防范措施，改进施工方法，避免工程事故，确保人身安全，在开挖中设超前钻探孔。
水平超前钻探孔平行于隧洞轴线，布置一个超前钻探孔，位置在断面上半部中间，采用SGZ-ⅢA型地质钻机钻孔，孔径根据情况大于54mm，孔长15～30m，在钻进过程中采取岩芯进行分析和试验，通过对钻孔内水压力的量测或抽水试验，探测各段水文地质情况，包括涌水量和水压力等，通过对岩芯分析，判断该段岩性、产状、岩层的性质和厚度、节理裂隙、断层以及岩体的结构。
完成超前勘探后，立即通知监理工程师查看钻孔岩芯及钻进记录，及时将超前勘探资料提交监理工程师。
（2）选择合理施工方法
当断层破碎带内充填软塑状断层泥或特别松散的颗粒时，采取超前锚杆或超前小导管以及超前管棚法超前支护，在超前支护的保护下，进行分部分层开挖。
若断层地段出现大量涌水，则采取排堵结合的治理措施。
（3）采取分部开挖、分部支护；采用浅钻孔、弱爆破、多循环、快支护的施工方法，严格控制炮眼数量、深度及装药量，尽量减少爆破对围岩的震动。
（4）采取超前锚固，一掘进一支护，爆破后立即喷混凝土封闭岩面；出碴后，再打系统锚杆、挂网、喷混凝土，必要时设置钢拱架（或格栅支架）支撑。
（5）对地下水活动较严重地段，采取小导管预注浆或全封闭深孔固结止水注浆进行综合治理。
（6）加强施工安全监测，勤检查和巡视并及时分析监测成果和检查情况，掌握围岩应力应变情况，及时采取行之有效的支护。
3通风散烟、除尘、空气监测安全措施
（1）采用强力轴流风机通风，确保工作面有足够新鲜空气。
（2）在洞室内设置送风和回风设备，派专人对洞室通风进行管理，并定期检测粉尘浓度。
（3）加强对进洞机械的维修保养。
建立专门的维修班，对洞内施工机械定期保养、检查，提高内燃机柴油的燃烧率，尽量减少机械尾气排放。
（4）慎重选择油料及柴油添加剂。
施工中使用含硫量低的柴油品牌，并选用适用的柴油添加剂以降低一氧化碳的排放浓度。
（5）对部分机械进行机外净化，配备有催化剂的附属箱，将其连接在尾气排放管，把发动机排出的废气用催化剂和水洗的办法来降低其中的有害气体。
（6）洞内钻孔设备采取湿式凿岩。
4施工排水措施
（1）在洞口设置截、排水沟。
（2）对向下开挖的工作面，在开挖掌子面适当位置设置集水坑，用潜水泵抽排至相邻集水坑或工作面以外，再由排水系统逐级抽排至洞外。
（3）沿施工通道适当位置设置可移动集水箱，集水箱设置一台水泵，以便及时将积水抽排至洞外。
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