爆破试验与安全监测.docx

1、爆破试验与安全监测北总干渠取水隧洞工程爆破试验和施工期安全监测大纲1、概述 我部承担的北总干渠取水隧洞工程主要包括取水隧洞主洞，出口竖井、控制闸室及消力池段，2#施工支洞及相应的临建设施等。本工程隧洞段为桩号北取0+536.23310+128.404m，为J12z、J2s紫红色粉砂质泥岩夹砂岩、泥质粉砂岩。本段洞室桩号北取1+3002+900和4+2604+465段埋深大于200m，最大埋深达365m(桩号北取2+050附近)，其余洞段埋深一般为45m200m。围岩以类为主，少量类围岩。围岩一般为微至弱透水，在出口段和穿越冲沟部位可能出现中至强透水。为了确保地下洞室开挖质量和进度，满足对工程周

2、边建筑物爆破安全控制标准要求，拟进行一系列的生产性爆破试验，获得地下洞室开挖的最优爆破参数；了解爆破对周围非开挖岩体的破坏情况和范围；掌握爆破质点振动衰减规律，预报地震波的振动量级。同时通过实际监测反馈资料，进而控制爆破规模，降低爆破振动效应，以确保爆区周围被保护建筑物安全稳定。由于开挖卸荷效应，地下洞室围岩会松弛变形，可能对施工产生不利影响，需布置变形观测点，以掌握变形发展情况，为安全施工提供保障。施工期安全监测是通过对洞壁、高边坡以及受结构面切割和地质薄弱带测试或监测，了解开挖爆破产生振动和变形情况，并反馈监测信息，为施工调整爆破参数、施工安全预报、决策提供参考依据，达到控制爆破规模，降低

3、爆破震动效应，指导工程施工，确保施工期人员、机具、新浇混凝土、灌浆区、仪表、设备等安全。2、编制依据（1）南、北总干渠首部取水隧洞工程施工招、投标文件；（2）水利水电工程施工地质规程DL/T5109-1999；（3）水利水电工程爆破施工技术规范DL/T5135-2001；（4）爆破安全规程GB6722-2011。3、爆破试验和安全监（检）测的主要目的和内容3.1 试验和监（检）测的主要目的（1）确定在各类围岩中开挖爆破的掏槽方式、爆破参数，以及提高洞室爆破效率；（2）为洞室光面爆破和预裂爆破获取最优爆破参数；（3）了解爆破对保留岩体的破坏情况及影响范围；（4）了解爆破对相邻永久建筑物的影响程度

4、，以及确定质点安全振动的速度值及最大单段起爆药量；（5）通过爆破试验，确定洞室爆破振动相关参数（K、值）；（6）了解大型洞室开挖后围岩收敛变形情况及其规律；（7）了解爆破作业与支护施工的距离关系；（8）了解支护锚杆的应力变化。3.2 试验和监（检）测的主要内容（1）火工材料试验（不少于2种炸药和雷管性能试验）；（2）基岩保护层爆破和围岩控制爆破（水平预裂、光面爆破等）试验；（3）爆破起爆网络试验；（4）爆破质点振动速度衰减规律测试；（5）破坏范围试验（含弹性波测试）；（6）爆破质点振动速度安全监测；（7）围岩收敛变形监测；（8）边坡及建基面声波测试，岩体松动范围检测；（9）锚杆轴力监测；（10

5、）巡视检查。4、爆破试验与安全监（检）测部位根据招、投标文件的要求，爆破参数试验将在进行洞室开挖的前期进行，选择首先出露的弱风化微新岩区域进行有关的爆破试验，完成爆破质点振动速度衰减规律测试和声波检测破坏范围，火工材料试验结合生产性钻爆试验进行。监测部位包括已浇混凝土、灌浆区、金属结构和机电设备、大型施工设备、混凝土系统、永久观测设备等。在开挖钻爆过程中，选择有代表性的部位和项目进行爆破质点振动速度跟踪监测。根据洞室围岩的地质情况，选择合适的断面进行围岩收敛变形监测。选择有代表性的部位进行声波测试，检测岩体松动范围。结合施工期洞室内喷锚支护情况，针对地质情况较差部位的锚杆上设置锚杆应力计，以监

6、测锚杆轴力变化。施工期间派专人对各施工区进行巡视检查，及时发现险情并系统地记录、描述施工、支护和周边环境变化等过程，及时发现被揭露出来的不利地质条件，根据现场具体条件，可设置简易工具进行监测，确保工程安全和施工期内的施工安全。5、爆破试验及安全监（检）测方法5.1爆破试验方法爆破参数试验结合施工生产进行，前期以各单项措施的爆破设计为主进行生产性试验，每一次爆破试验均进行监测试验，以检查爆破效果。主要是对基岩保护层、水平预裂、光面爆破、掏槽方式等项目，结合孔眼布置、钻孔、炸药单耗、网络连接方式，以及爆破质点振动速度衰减规律测试、爆破破坏范围测试进行试验。爆破后对爆渣堆头、飞石距离、块度、水平预裂

7、和光面爆破残孔率、平整度、炮孔壁细微裂隙发育情况，以及挖装效率等项目进行调查和分析，以优化调整爆破参数，指导施工。5.2爆破质点振动速度衰减规律测试及监测方法本测试系统经湖北省计量研究中心标定合格后使用，爆破质点振动速度衰减规律测试、分析系统程序见图1。图1 爆破质点振动速度测试、分析系统程序示意图爆破质点振动速度衰减规律测试结合爆破试验进行，振动测点布置在爆区起爆的后冲方向。现场采用电测法测量，采用topbox508型爆破自记仪记录，拾振器采用DZJ70型和CZSZP28型拾振器传输信号。为了全面准确地了解爆破地震效应，每组测试均布置5个测点，每个测点设置垂直向和水平向两个分量。测点距离按照

8、“近小远大”的原则布置，初拟为10m、20m、30m、40m、50m，具体布置将根据现场实际优化调整。对现场爆破试验取得的一系列试验数据，在室内用微机配topview界面，用DASP数据分析平台软件进行处理分析。利用该分析平台采集并存储的振动时域波形图进行时域信号的极值分析和处理，便可得到各测点爆破振动的最大振速Vmax，打印机输出成果。将各测点的振速V、测点距爆源的距离R以及爆破药量Q，利用经验公式进行回归分析，求得爆破振动质点振速公式系数k，。便可得出适用于本工程项目的爆破振动质点振速经验公式。根据国家爆破安全规程及国内外研究成果爆破振动传播与衰减规律一般用萨道夫斯基的经验公式，其表达式为

9、：式中：V质点振动速度，cm/s； Q与振速V值相对应的最大单段起爆药量，kg；R测点与爆心的直线距离，m； K，场地、装药等情况有关的拟合参数。根据监测结果以及经验公式计算来控制每次爆破规模，调整爆破参数为爆破施工提供依据。爆破质点振动速度安全控制标准根据招、投标文件，爆破安全规程以及有关行业标准，各部位质点安全振动速度见表1:表1 爆破质点振动速度安全控制标准序号监测部位质点振速安全控制标准(cm/s)1新浇混凝土（初凝3天）1.52.02新浇混凝土（37天）2.03.03新浇混凝土（728天）3.05.04混凝土（龄期28天）5.08.05建基面及洞室围岩10.06灌浆区1.27永久边坡

10、10.05.3爆破破坏范围试验方法爆破破坏范围试验采用钻孔声波法进行检测，对单孔测井检测围岩声波速度，分析判断爆破对围岩垂直影响深度。由于直达波法具有探测范围大、抗干扰能力强、波形清晰、易于辨认等优点，爆破破坏试验范围检测采用直达波法进行声波检测，测试方法见图2。声波检测仪器选用SYC2型声波岩石参数测定仪。在隧洞断面布置5个扇形孔，单孔深5m，孔位布置见图3。量测时，根据孔倾斜情况向孔内注水或用凡士林作耦和剂，自孔底向孔口方向施测，测点距为20cm。图2 声波检测现场联结示意图图3 声波检测孔编号示意图5.4围岩收敛监测方法内空变位的量测方法，是判断围岩动态的重要手段之一。为了掌握隧洞顶拱岩

11、体和围岩稳定情况，支护效果，采用钢尺式收敛计进行变形监测，根据变形速度推断以后变形量和支护、混凝土衬砌浇筑情况。主洞断面收敛观测测点布置方式见图4，2#施工支洞断面收敛观测测点布置形式见图5，具体设置型式，可根据设计和监理工程师的要求及施工现场的需要对监测断面数量进行必要的调整。收敛断面将尽可能靠近开挖掌子面，收敛测桩牢固地埋设在围岩表面，其深度不宜大于10cm；收敛测桩在安装埋设后应注意保护，避免因测桩损坏而影响观测数据的准确性。 图4 主洞收敛观测点布置示意图 图5 2#施工支洞收敛观测点布置示意图钢尺式收敛计埋设后，前3天内必须每天观测一次，每次放炮后必须观测，7天后根据围岩稳定情况可逐

12、渐减少。当发现围岩变形异常，加密观测次数，并及时向监理工程师报告，以便采取适宜的处理措施。5.5锚杆应力监测（1）根据设计要求造孔，钻孔直径应大于锚杆应力计的最大直径，钻孔方位符合设计要求，钻孔内应冲洗干净，并严防孔壁沾油污。（2）按照观测设计要求裁截锚杆长度，然后再与锚杆应力计对焊，应保证同径同轴，焊接过程中注意对仪器感应部位冷却，同时装好排气管。（3）组装检测合格经监理工程师同意后，将组装的监测锚杆缓慢地送入钻孔内。安装时，应确保锚杆应力计不产生弯曲，电缆和排气管不受损坏，锚杆跟部应与孔口平齐。（4）锚杆应力计入孔后，引出电缆和排气管，装好灌浆管，用水泥砂浆封闭孔口。（5）安装检测合格后，

13、进行灌浆埋设。5.6巡视检查高度重视经常性的现场巡视检查，及时收集掌握施工现场各种环境因素变化的有关信息，建立施工日志制度，通过有关部门了解水文气象、土建施工形象及其它施工大事等，以便对监测资料的整理分析。建立并完善记录制度。使用统一设计、印制的经业主和监理认可的表格填写监测活动中所有观测到的原始记录。巡检人员或主管负责对填写的原始记录进行认真、系统的校核，确保原始记录的真实性、有效性。原始记录字迹工整、清晰，内容齐全，无省略和涂改，并且监测、记录和校核人员均在记录上签名。6、爆破试验及施工期安全监（检）测工程量计划（1）爆破参数试验工程量计划光面爆破、掏槽方式、钻孔、炸药单耗、火工材料与爆破

14、起爆网络试验相结合7组，预裂、光面爆破、基岩保护层爆破试验相结合4组。 （2）爆破质点振动速度衰减规律测试工程量计划隧洞开挖爆破质点振动速度安全监测，总计监测250点/336次。质点振动速度衰减规律测试结合爆破试验进行，共布置8组，但以满足规律测试拟合要求为准。爆破质点振动速度安全监测按照取水隧洞、2#施工支洞爆破开挖，各自按照爆破开挖进度，每次选择10个典型部位，每次布置5个测点，根据现场实际布点实施。测点分配如下，并根据具体情况调整：相邻隧洞，50测点；新浇混凝土、锚喷混凝土、灌浆区，100测点；金属结构和机电，20测点；大型施工设备（施），20测点；其它监测部位，60测点。 （3）爆破影

15、响范围试验工程量计划取水隧洞声波检测孔布置84个断面，共计420个声波检测孔。共造孔2100m。2#施工支洞声波检测孔布置10个断面，共计50个声波检测孔。共造孔250m。（4）隧洞收敛观测工程量计划取水隧洞按每隔30m设置一个收敛断面，每断面布置3个收敛测点，即圆形断面隧洞段设置319个收敛断面957个收敛测点。2#施工支洞按每隔30m设置一个收敛断面，每断面布置5个收敛测点，即设置17个收敛断面85个收敛测点。（5）锚杆轴力监测工程量计划取水隧洞布置319支单点式锚杆应力计，2#施工支洞布置17支单点式锚杆应力计，总计336支。（6）巡视检查分为日常巡视检查、年度巡视检查和特别情况下巡视的

16、巡视检查，对不同的巡视检查采用相应的巡检次数。日常巡视检查。施工期，一般一周一次，巡视检查资料反映在每期月报中。年度巡视检查。每年汛前、汛后及高水位低气温时，对取水隧洞（包洞内、洞外）进行全面的外观巡视检查。同时审阅维护记录、监测数据等资料档案，每年不少于2次。特殊情况下的巡视检查。发生有感地震、监测数据出现异常现象以及发生其它影响取水隧洞安全的特殊情况，及时进行巡视检查。7、爆破试验与安全监测的工期安排爆破试验和质点振动速度安全监测，将根据开挖爆破施工进度进行，时间在2013年3月2018年2月。围岩松动检测，将在开挖工作结束后进行。洞内收敛观测、锚杆轴力观测和巡视检查与开挖工程进度同步进行

17、。8、观测资料的整理分析与成果提供（1）施工期爆破振动安全监测的次日，将实测数据资料反馈监理工程师，测试后的两日内编制出测试成果简报。（2）声波检测后的两日内将实测数据资料反馈监理工程师，阶段测试结束五日后，提交测试成果简报。（3）每月出一期洞内收敛观测、锚杆轴力观测和巡视检查成果报表。（4）现场测试工作完成后45天，提交隧洞开挖工程爆破试验与施工期安全监（检）测成果报告。8、爆破试验与安全监（检）测主要仪器、设备配置计划 爆破试验与施工期安全监（检）测主要施工仪器、设备配置计划见表2。 表2 主要安全监测仪器、设备配置计划编号名称规格单位数量1爆破自记仪Topbox台202速度换能器DZJ5

18、-70、CZS-ZP28只203岩石参数测定仪YSC-型套34声波换能器25mm对35记忆示波器DS-8608A台16收敛仪套47锚杆应力计支1208应力计读数仪台39计算机台310交通车辆39、爆破试验与安全监（检）测施工质量、安全、文明保证措施安全监测施工是一个系统工程，从仪器订购、率定检验、电缆联接到安装埋设、电缆牵引、设施保护及观测反馈，每一个环节都密切相关，十分重要，为了保证仪器长期稳定工作，必须对每一个环节进行严格把关。9.1质量保证措施安全监测仪器及电缆的安装、埋设会给施工带来一定的干扰，为保证仪器埋设工作能顺利进行，仪器及电缆不受损伤，将把仪器埋设工作纳入总体施工计划，使仪埋工

19、作与土建施工在计划安排上做到协调一致，为仪埋工作顺利进行创造条件。按规程规范及业主、设计、监理要求制定适合本工程的观测实施细则，并严格执行。5.2 安全生产措施由于安全监测施工与其它施工作业相互交叉、相互干扰大，存在施工环境差和许多不安全隐患的特点，为此，拟采取的安全生产措施有：编制安全监测现场的安全防护手册或安全须知，做好安全监测人员的安全教育和培训工作，所有人员必须先进行安全培训后再上岗，特殊工种作业人员须持证上岗。对全体人员进行安全教育，配发安全防护手册，人员上岗前进行不少于一周的安全生产培训，考试合格者准许上岗。现场施工人员必须配备劳动防护用品，如安全帽、防护面具、安全带、手套、水鞋等

20、。施工人员每次进入现场作业前，集体进行班前五分钟安全生产教育，检查人员精神状态、安全着装、防护用品佩带情况及仪器设备安全保护措施，强调施工部位的安全情况和注意事项。5.3 文明施工措施监测现场的环境状况从一个侧面反映了工程的管理水平、反映了企业文化和时代风貌，同时也对安全监测的安全、质量和作业效率有着明显的影响、进而将会影响到质量和进度。为改善监测现场或作业区域的环境、保持监测区域和营地区域的整洁有序、赏心悦目、必须把“安全文明生产”工作贯穿于安全监测实施的全过程。（1） 监测人员严格执行操作规程，严格遵守安全文明生产纪律，进入监测现场，按劳保规定着装使用安全防护用品，禁止违章作业，做好作业区域和营地的管理工作。（2）监测现场必须设置明显的标牌，进入监测的人员将佩戴证明其身份的证卡。（3）监测现场的用电线路，用电设施的安装和使用必须符合安装规范和安全操作规程，并按照批准的走向和方式进行架设，严禁任意拉线接电。监测现场保证设有夜间照明；危险潮湿场所的照明以及手持照明灯具，必须采用符合安全要求的电压。