基础开挖爆破

基础开挖爆破（精选7篇）

基础开挖爆破 篇1

1 大汶河特大桥工程概况

大汶河特大桥工程是京沪高速铁路的重、难点工程, 始于岱岳区满庄镇, 止于宁阳县东么庄, 跨越大汶河, 起点里程为DK475+117.45, 终点里程为DK496+265.27, 全桥长21.148km。主要为跨越津浦铁路和大汶河而设。桥墩一般采用双线流线形圆端实体墩、双线圆端实体矮墩、双线圆端形空心墩、双线单圆柱墩、双线矩型桥墩等;桥台为双线一字形桥台。

桥梁基础类型以桩基础和明挖扩大基础为主, 部分采用挖井基础, 明挖基础和挖井基础开挖深度4m~8m不等, 覆盖层0.5m左右, 大汶河特大桥线路经过地区为鲁中南低山丘陵及丘间平原, 地表以剥蚀为主, 部分地段基岩裸露。新生界地层有第四系洪、坡、残积以及冲积、湖积层, 主要岩性为新黄土、黏土、粉质黏土、卵石土、碎石土、砂类土等, 新黄土具湿陷性, 一般湿陷系数为0.015~0.071;第三系始、渐新统, 岩性为泥岩、砂岩、含砾砂岩。出露基岩为古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系, 岩性为石灰岩、页岩、砂岩、泥岩、泥质砂岩等;太古界泰山群为花岗片麻岩;岩浆岩主要为太古代早期斜长花岗岩和燕山期侵入辉长岩。

2 基础开挖施工

2.1 基础土方开挖

大汶河特大桥明挖基础及井挖基础开挖前对原始地形、地貌进行详细复测, 并在施工时做到实时监控, 防止超挖或欠挖。

基础土方开挖施工程序为:测量放线→表层清理→机械开挖→机械装载→机械运输;基础土方开挖主要采用液压反铲挖装, 自卸车运输。基础开挖按自上而下、分层的方法进行开挖。个别部位开挖机械无法施工的部位, 辅以人工开挖。

2.2 基础石方开挖

大汶河特大桥明挖基础及井挖基础石方开挖前, 仔细检查边坡岩石的稳定性, 及开挖线以外对施工有影响的部位。上层所有危石及不稳定岩体均应撬挖排除。

基础石方开挖施工程序为:测量放线→布孔→钻孔→装药→爆破→出渣→下一循环。

钻孔爆破采用自上而下分层的方法进行开挖, 采用手风钻造孔, 孔径为42mm。临近基础设计底部高程时, 采用浅孔小梯段、预留20cm人工撬挖层, 以便保证明挖基础或井挖基础岩石的完整性。石方开挖施工程序见图1。

石方开挖采用松动爆破、周边预裂 (光爆) , 非电毫秒微差起爆网络, 火雷管一击火花起爆方式。在开挖过程中, 及时对爆破效果进行总结, 不断优化爆破设计。

3 钻爆参数设计

3.1 爆破器材的种类和规格

炸药:选用抗水性能好的乳化炸药, 药卷直径φ32mm。

雷管:选用非电毫秒雷管, 段别为MS1~MS15段。

传爆器材:导爆索。

起爆器材:8#火雷管、导火线。

3.2 预裂 (光面) 孔爆破参数

(1) 预裂 (光爆) 孔孔径D。

施工是采用手风钻钻孔, 造孔孔径为42mm。故预裂 (光爆) 孔孔径D=42mm。

(2) 炮孔间距a。

根据经验公式:a= (7～12) D;则a=7×4 2～7×1 2=294～504mm, 施工时选用a=40cm～50cm。

(3) 不偶合系数Dd。

不耦合系数Dd=D/d=2~5;其中D为钻孔直径、d为药卷直径。

爆破时选用1/4φ3 2 m m药卷, 则D/d=42/25=2.62。

(4) 线装药密度qx。

根据公式qx=0.034[σp]0.63a0.67, 其中σp为岩石的极限抗压强度, a为预裂孔的间距。计算时取σp为17MPa, a为0.45m, 将各项数据带入公式, 计算得qx=1 1 8.6 g/m, 施工时取预裂 (光爆) 孔的线装药密度为1 2 0 g/m。

(5) 装药结构。

预裂 (光爆) 孔采用不连续、不耦合的装药结构。装药时采用竹片绑扎药卷, 空气间隔装药, 堵塞长度取0.5m。爆破孔采用连续、耦合的装药结构。

3.3 爆破孔爆破参数

(1) 单耗q。

根据地质资料, 大汶河特大桥沿线岩石多数为石灰岩。本爆破方案设计时, 为了体现普遍性, 取基础岩石为石灰岩进行计算。

根据《工程爆破常用数据手册》 (2002年8月第一版、人民交通出版社出版) 提供的参数, 查表可得石灰岩的松动爆破单耗q为0.6kg/m3。

(2) 钻孔直径D。

施工是采用手风钻钻孔, 造孔孔径D为4 2 m m。

(3) 底盘抵抗线W1。

根据公式W1= (20～40) D, 取W1=1.0m。

(4) 炮孔间排距a、b。

炮孔间距a=m W 1。

m:密集系数, 一般取0.8~1.4, 宽孔距爆破中取2~4。

故a= (0.8~1.4) ×1, 取a=1.3m。

炮孔排距b:b=0.866a=0.866×1.0=0.866m, 取b=1.0m (见图2平面布孔图) 。

(5) 单孔药量Q。

单孔药量Q=kqabH

k为克服前排岩石阻力的增加系数, 一般为1.1~1.2。

H为梯段高度, 基础明挖及井挖的一般梯段高度为1m~2.5m。

计算时以梯段高度为1.0m为例, 带入公式计算得Q=0.45kg。

(6) 堵塞长度L2。

根据经验取L2=0.7m。

(7) 最大单响。

最大单响的控制通过非电毫秒微差雷管来实现的, 大汶河特大桥地处经济发达的泰安地区, 施工现场周边人口密集, 管线众多, 道路纵分布, 爆破时石碴既不能飞出, 又不能产生巨大的冲击波, 经多次试验后最大单响控制在8kg左右, 并在爆破区域内放置“炮盖”, 减少飞石飞出。

3.4 爆破设计

根据设计特性, 爆破梯段为2.0m, 考虑明挖基础为保护层开挖, 将采用密孔距、小药量、单排楔形掏槽, 光面爆破的施工方法的爆破方法, 同时结合宽孔距、小排距的爆破理论, 爆破设计时调整爆破孔的间排距为1.3m×1.0m, 取爆破孔的堵塞段为0.7m, 实际计算得爆破孔单孔药量为0.7kg, 单耗为0.63kg/m3, 与资料提供的石灰岩明挖松动爆破的单耗接近, 可满足施工要求。

爆破网络根据设计体型、最大单响的要求采用孔内外延时的非电毫秒微差起爆网络的预裂爆破 (见图3爆破网络图) 。

爆破网络根据设计体型、最大单响的要求, 采用孔内延时微差毫秒起爆网络的光面爆破。

根据上述叙述, 大汶河特大桥明挖及井挖基础的爆破参数见表1。

表中的爆破参数将根据现场实际总结的经验进行调整, 以进一步优化爆破设计, 提高爆破效果。

3.5 施工排水

泰安地区海拔低, 地下水十分丰富, 水位较高, 通常地下水位在地面线1m处, 覆盖层揭掉后地下水就会涌出, 在开挖过程中给造孔及装药工作带来极大的不便, 为了将地下水及时排出, 施工过程中采取强排措施, 在基岩面边角处用破碎锤凿出50cm×5 0 c m的集水坑, 基坑周边凿出2 0 c m×20cm的汇水槽, 使基坑内的水汇到集水坑中, 用水泵将水抽出, 以保证爆破作业的各项工序顺利进行。

4 爆破安全技术

明挖基础及井挖基础由于一次爆破量小, 爆破安全主要为爆破飞石对周围人员、设施的影响。根据《工程爆破常用数据手册》提供的个别飞散物安全距离的规定, 浅眼爆破的最小安全距离为300m。因此, 爆破施工时进行警戒的安全范围应大与300m, 同时在爆破区域内设置“炮盖”, 以减少飞石的产生。

参考文献

[1]杨文渊.工程爆破常用数据手册[M].人民交通出版社, 2002.

[2]中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程[M].冶金工业出版社.

基础开挖爆破 篇2

对于石方开挖, 施工技术人员一般选择爆破, 因为这是理论最成熟, 使用最多、最广的一种方法。我公司承建的宁西二线NX3标起讫里程K326+843.8~Dz K387+652.3, 线路长度60.81km, 我队管段工程范围为:Dy K330+310~Dy K343+000, 线路全长12.658km。石方开挖总方量为60.4×104m3, 其中, Dyk330+310~Dy K332+100、Dyk333+600~K341+100段在距离既有铁路行车线中心200m范围内, 需对既有线路封锁采取控制爆破施工, 此段石方开挖方量为29.6×104m3;Dyk332+100~Dy K333+600段在距离既有铁路行车线中心200m范围以外, 此段石方开挖方量为30.8×104m3。下面就控制爆破、非控制爆破与机械开挖所需费用做如下对比分析。

2 控制爆破与机械开挖费用对比分析

2.1 控制爆破

对于线间距小 (4.2~20m) 的地段, 采用预留岩墙浅眼台阶式弱松动爆破法。根据钻爆设计钻孔直径φ=42mm。炮孔平面布置为长方形, 垂直钻孔 (靠近岩墙侧炮孔采用75°倾斜角钻孔) , 使用硝铵炸药。其爆破参数的计算公式如下:

最小抵抗线W=35φ (m)

钻孔超深h=0.2W (m)

炮孔深度L=H+h (m)

堵塞长度l′= (1.0~1.3) W (m)

装药长度l=L-l′ (m)

孔间距a=1.2W (m)

排间距b=W (m)

单孔药量Q=q×a×b×H (kg)

炸药单耗q=0.30~0.4 (kg/m3)

由此计算得到浅孔台阶控制爆破参数见表1。

注:单位长度装药量0.9kg/m (Ф32硝铵炸药) 。

按一次爆破台阶高度2m, 横向宽度11m, 纵向15m, 炸药11 400元/t, 电雷管2.3元/发, 毫秒管6.2元/发, 导爆管0.6元/m计算:

炸药77×1.62kg/孔×11.4元/kg=1422元

电雷管2发×2.3元/发=4.6元

毫秒管77发×5.8元/发=446.6元

导爆管20m×0.6元/m=12元

以上合计:1 885.2元, 一次爆破方量为330m3, 每方炸材费用为5.71元。查集团公司施工成本定额得控制爆破每方所需人工和机械费用为13.09元, 按照施工计划, 每天完成794 m3, 每天运送炸药1次, 每天爆破2m, 民爆公司管理费和运杂费为每方4.073元 (其中配合费0.718元、运输费1.259元、爆破人员配合费0.415元、现场管理费1.679元) 。所以, 控制爆破每方费用为22.876元。

2.2 机械开挖

经在Dyk333+400~Dy K333+700段实际开挖测算, 220型破碎锤每天工作10h可开挖方量为200m3左右。破碎锤月租金为35 000元, 每小时油耗为20L (柴油7.2元/L)

每10h费用:1167元+1440元=2607元, 每方费用为13.04元。

3 非控制爆破与机械开挖费用对比分析

3.1 非控制爆破

对于线间距在200m以上的地段, 采用深孔台阶式松动爆破法。根据钻爆设计钻孔直径φ=100mm。炮孔平面布置为长方形, 垂直钻孔, 使用硝铵炸药。其爆破参数的计算公式如下:

最小抵抗线W=35Ф (m)

钻孔超深h=0.2W (m)

炮孔深度L=H+h (m)

堵塞长度l′= (1.0~1.3) W (m)

装药长度l=L-l′ (m)

孔间距a=1.3W (m)

排间距b=W (m)

单孔药量Q=q×a×b×H (kg)

炸药单耗q=0.30~0.5 (kg/m3)

由此计算得到深孔台阶松动爆破参数见表2。

按一次爆破台阶高度5m, 横向宽度13.5m, 纵向21m, 炸药11 400元/t, 电雷管2.3元/发, 毫秒管5.8元/发, 导爆管0.6元/m计算:

炸药28×23.6kg/孔×11.4元/kg=7533.1元

电雷管2发×2.3元/发=4.6元

毫秒管28m×5.8元/发=162.4元

导爆管20m×0.6元/m=12元

以上合计:7 712.1元, 一次爆破方量为1418m3, 每方炸材费用为5.44元。查集团公司施工成本定额得非控制爆破每方所需人工和机械费用为5.7元, 按照施工计划, 每天完成1 820 m3, 每天运送炸药1次, 每天爆破2次, 民爆公司管理费和运费为每方1.776元, (其中配合费0.313元、运输费0.549元、爆破人员配合费0.181元、现场管理费, 0.732元) 。所以, 非控制爆破每方费用为12.914元。

3.2 机械开挖

经在Dyk333+400~Dy K333+700段实际开挖测算, 220型破碎锤每天工作10h可开挖方量为200m3左右。破碎锤月租金为35000元, 每小时油耗为20L (柴油7.2元/L) 。

每10h费用:1167元+1440元=2607元, 每方费用为13.04元。

综上所述, 在控制爆破地段采用机械开挖可有效降低安全风险, 也比较经济, 可采用此机械开挖方案, 但必须上足机械以满足工期要求;在非控制爆破地段采用机械开挖不经济, 建议采用爆破施工。

4 结语

此方法的成功使用, 为类似的石方工程开挖提供了一些值得参考的意见;同时, 说明了在新材料的不断应用下, 必然会产生更经济和更简便的施工方法, 只要我们善于学习和思考, 更好的施工方法便会不断的产生。

摘要：介绍了铁路临近营业线施工石方开挖的施工方法, 通过宁西铁路增建二线NX3标工程实例, 提出了石方开挖爆破与机械开挖的费用对比, 确定石方开挖的方法。

关键词：爆破,机械开挖,费用对比

参考文献

[1]GB 6722—2011爆破安全规程[S].

[2]TZ 202—2008客货共线铁路路基工程施工技术指南[S].

基础开挖爆破 篇3

一、工程概况

1. 工程简介

海南省大广坝二期中干渠工程是海南省“十一五”重点建设项目之一, 中干渠6+490~6+695渠段为石方基础渠道, 全长205 m。渠道纵坡坡比为1/8 000, 渠底净宽5.70 m, 渠顶宽度为10.41 m, 渠顶左、右两侧马道宽度分别为1.0 m、3.5 m。渠顶以下岩石边坡坡比为1:0.5, 渠顶以上岩石边坡坡比为1:0.75, 土方边坡坡比为1:1.25。

该渠段地表为坡残积含砾粉质粘土层, 厚度一般为0.5~1.5 m, 岩石开挖厚度平均约为17 m, 岩石为长城系抱板群片麻岩。上部岩体普遍全风化呈砾质粘性土状, 厚约1~2 m, 下部岩体为呈碎块状的强风化石和较完整、岩质坚硬的中等风化岩石。

2. 周边环境介绍

该段渠道毗邻铁路路堑, 渠道轴线与海南西环铁路K176+200-K176+400路段走向接近平行, 渠道中心线距离铁轨中心线约60 m, 渠道边坡开口线与铁路路堑边坡坡顶的最小距离约为8 m, 与铁路中心线的最小距离为40 m。另外, 附近还有海榆西线以及戈枕枢纽进场公路等交通要道经过, 现场环境比较复杂。

二、施工准备

1. 施工供风

主爆区明挖采用阿特拉斯液压钻造孔, 液压钻自带20 m3柴油空压机, 边坡预裂造孔采用一台20 m3移动式柴油空压机供风。

2. 施工供水

在6+700渠段附近布置2×2×1.5 m铁制水箱, 施工用水从天然水源就近抽取, 或采用洒水车补给。

3. 施工供电

由于供风设备均采用油动, 不需配备专门的供电设施。现场配置一台20 KW柴油发电机, 以满足夜间施工照明及基坑抽排水用电的需要。

4. 施工道路

临时施工道路在渠道范围内沿渠道右侧布置, 坡度不大于8%, 路面宽度不小于7 m, 路面高程随开挖高程的降低而下降。

5. 施工排水

开挖前, 先修建边坡坡顶截水沟, 截断周边地表汇水。为了避免在渠道基坑形成以前边坡坡面汇水冲刷松散的泥砂形成泥石流从而威胁铁路的安全, 雨季施工时在渠道边坡坡脚处设置临时排水沟。根据现场实际地形采取“高水高排、低水低排”的方式, 妥善引排地表水。基坑形成后在, 基坑内每隔100 m设集水坑一座, 架设水泵进行集中抽排。

三、施工程序及主要施工方法

1. 施工工艺流程

测量放样→排水系统建设→植被清理→土方开挖→石方钻孔→钻孔验收→石方爆破→石渣挖运→保护层开挖→验收。

2. 主要施工方法

(1) 场地清理

开挖施工前, 测量人员根据设计图纸采用全站仪测量出开挖边线。采用人工或机械在开挖区域以外挖设截水沟。

(2) 土方开挖

由于本段渠道开挖土料需用于填方渠段土方回填, 土方开挖按照表层有机土壤→粘性土料→风化土料的顺序进行。

(3) 渠道石方明挖

该段渠道石方平均开挖深度约17 m, 根据现场实际情况, 遵循“先挖后爆、能挖不爆”的原则。采用挖掘机挖除上部全、强风化岩石后, 可采取深孔梯段分层爆破法进行开挖施工。

四、施工进度安排

本段渠道石方开挖工程量约为50 000方, 分为5段施工, 每段第一梯段工程量约8 000方, 主爆区总钻孔进尺为1 380 m, 预裂钻孔进尺约1 200 m, 13天完成, 出渣需7天。第二梯段约2 000方, 主爆区钻孔进尺约460 m, 预裂钻孔进尺约370 m, 钻孔工期7天, 出渣3天。那么, 该段渠道石方开挖总工期约为64天。

五、质量保证措施

(1) 开挖施工前, 结合设计要求和地形地质条件进行详细的爆破开挖设计。并在现场进行生产性试验, 优选合理的爆破参数。施工中, 根据实际爆破效果, 不断修正完善。

(2) 合理安排开挖施工程序, 根据岩石地质情况实行动态调整, 保证开挖质量。

(3) 对所有施工部位的钻孔、装药等工序进行全过程的质量检查, 作好质量检查记录。边坡钻孔质量应符合下列要求:1) 孔位偏差不得大于间排距的5%;2) 倾角与方向偏差是一般爆破孔为±2.5%孔深, 预裂为±1.5%孔深;3) 终孔高程偏差是一般爆破孔不得超过20 cm, 预裂孔深偏差不得大于5 cm。

(4) 配备足够、先进的钻爆设备, 加强施工人员业务培训, 熟练掌握钻爆技术。严格按照确定的爆破参数进行施工, 保证爆破效果。

(5) 配置足够、合格的测量人员、仪器和设备, 按国家测绘标准和本工程精度要求, 建立施工控制网。施工过程中, 及时放出开挖轮廓线并对坡面进行复核检查。

(6) 所有的坡面、马道平台均进行预裂爆破, 所有建基面优先采用撬挖方式进行保护层开挖。必须爆破开挖时, 采用倾斜钻孔小药量密集爆破开挖。施工中, 严格控制钻孔开口位置、孔距、孔斜、线装药密度等参数, 确保施工质量。

六、安全保证措施

1. 合理选取爆破参数

针对本次爆破施工的特点, 重点控制单位耗药量、最大单响药量和爆破总规模, 以达到减小爆破有害效应的目的。

(1) 采用微差起爆网路, 既能有效控制爆破振动和空气冲击波, 又能改善爆破效果和控制爆破飞石距离。 (2) 造孔时, 注意控制最小抵抗线方向, 不得朝铁路方向倾斜;联网应按照沿着渠道轴线方向或者背离铁路方向制造临空面的原则进行。 (3) 保证堵塞质量, 其一是保证足够的堵塞长度, 比一般爆破的堵塞长约30%~50%;其二是采用有粘性的黄土作为堵塞材料, 堵塞物必须用竹竿填满捣实, 不得夹杂碎石, 保证堵塞材料与炮孔孔壁之间有一定的摩擦力, 使炸药能量不易从炮孔溢出而产生爆破飞石。

2. 作好安全警戒及防护工作

爆破前, 安排爆破警戒区内的人员、设备事先撤离, 对附近各交通要道 (村级道路、戈枕进场道路以及海榆西线) 进行管制, 并由铁路部门派人对铁路路基、路轨进行防护。

3. 严格执行营业线施工的各项规章制度, 确保施工安全

施工前, 应按照铁路部门的相关的规定, 由施工单位与铁路部门签订协议后, 方可组织施工。爆破施工前, 应按要求落实防护措施, 并组织相关人员对防护措施进行验收。符合要求后, 方可组织实施爆破施工。施工过程中严格进行工序检查, 确保工序施工严格按照爆破设计进行。每一次爆破完成后, 由施工单位和铁路部门进行联合检查。达到列车安全运行条件后, 方可办理线路开通登记, 解除封锁。

4. 合理组织施工

严格按施工组织设计配备设备、人员, 合理组织施工, 确保施工按预定工期进行。提高天窗的兑现率和利用率, 以免影响列车的正常运行。

摘要：渠道毗邻既有铁路公路隧道施工, 往往是地理条件恶劣、施工难度比较大的位置。如何制定行之有效的爆破开挖技术, 是目前亟需解决的一个课题。因此, 本文笔者根据海南大广坝二期干渠工程, 对爆破开挖技术进行了阐述。

基础开挖爆破 篇4

沙坪2级水电站位于四川省乐山市峨边彝族自治县和金口河区交界处,是大渡河干流水电规划22级开发方案中第20个梯级,上游为沙 坪1级水电站,下游为已 建的龚嘴 水电站。水电站为混凝土闸坝,枢纽建筑物主要由右岸连接坝段、泄洪闸坝段和河床式厂房等建筑物组成。主厂房安装6台单机容量为57.5 MW的灯泡贯流式机组,总装机容量为345 MW。

水电站泄洪闸和厂房施工导流采用分期拦断河床、明渠导流的方案[1]。工程先期完成对河岸右侧导流明渠的开挖,并对导流明渠右侧纵向预留岩坎进行帷幕灌浆防渗处理。在导流明渠开挖完成后,一期围堰截流闭气、基坑抽水,然后进行闸坝段及挡水坝段的爆破开挖。纵向预留岩坎作为明渠挡墙,同时最终会作为拦河闸坝和电站厂房基础的一部分,有很高的防渗和强度要求,必须保证纵向预留岩坎中防渗帷幕不受邻近基坑开挖的爆破影响而破坏。施工布置见图1。

由于本工程所面临的特殊而敏感的施工环境,对沙坪2级水电站拦河闸坝基坑开挖爆破振动进行跟踪监测,确定爆破振动传播规律,计算开挖部位的允许最大单响药量。结合允许最大单响药量和合理的爆破规模,进行爆破方案设计优化。选取纵向预留岩坎典型断面进行声波检测,确定开挖爆破对预留岩坎的损伤情况,为优化方案的可行性评价分析提供依据。

1爆破试验振动监测与成果分析

1.1监测仪器系统

爆破振动监测的物理量为爆破质点振动速度,基坑开挖爆破时左侧预留岩坎为监测重点。采用的振动测试系统主要由传感器和TC-4850振动测试记录仪组成。传感器输出电讯号,记录仪自动记录,再通过计算机及专用分析软件分析数据并输出结果。

1.2爆破试验及振动衰减规律分析

在水电站预留岩坎部位,沿预留岩坎纵向布置10个测点进行爆破振动监测,每个振动测点均按水平径向、水平切向和竖直向3个方向布设传感器。监测共11场次,获得有效数据330点次。振动测点布置见图2。

对监测数据进行分析。采用目前爆破界通行使用的前苏联M.A萨道夫斯基经验关系式作为峰值质点振动速度衰减规律的回归方程[2,3,4,5,6]:

式中:v为峰值质点振动速度,cm/s;Q为最大单响药量,kg;R为爆心距或波行距,m;K,α为回归系数,与地形地质条件及爆源类型有关。

对实测振速值、相应的药量和爆心距分别进行统计,并区分水平径向、水平切向及竖直向3个方向的振动,按照式(1)进行回归计算,得到如下所示的峰值质点振动速度衰减规律。

(1)水平径向振速衰减规律:

(2)水平切向振速衰减规律:

(3)竖直向振速衰减规律:

1.3最大单响药量计算

国家现行《爆破安全规程》(GB6722-2003)[7],并未对岩石基础爆破振动安全允许标准作明确规定。沙坪2级水电站基坑开挖爆破主要受纵向预留岩坎帷幕灌浆爆破振动安全的制约。纵向预留岩坎右侧基坑开挖时,需保证防渗帷幕和预留岩坎内不出现较大松动裂缝而发生渗漏。根据招投标合同文件并参照类似工程,纵向预留岩坎帷幕灌浆的爆破质点安全振动速度按照5cm/s进行控制。

根据上述振动安全控制标准和式(2)~(4)对相对纵向预留岩坎不同距离处的基坑开挖爆破进行允许最大单响药量计算。计算结果见表1和图3。

从表1和图3可以看出,允许装药量受水平径向爆破振动控制。根据爆破振动衰减规律计算得到的最大单响药量,可作为指导水电站基坑开挖爆破施工的依据。

2爆破方案优化

2.1总体爆破方案

当爆心距为10m时,允许最大单响药量为4.2kg,采用手风钻造孔小梯段爆破;爆心距为20m时,允许最大单响药量为33.2kg,采用高风压钻机造孔孔间微差爆破。当爆心距为25m时,允许最大单响药量为64.9kg,此时可以采用2孔一响,其他参数都与爆心距为20m时的爆破参数相同。当爆心距为30m时,允许最大单响药量 为112.2kg,此时可以 采用3~4孔一响,其他参数与爆心距为20m时的爆破参数相同。所以,下面分别只对10m处和20m处的爆破参数和网路进行设计,爆心距为25m和30m参考20m的爆破设计。

2.2爆心距10m 处爆破设计

沙坪2级水电站工程开挖过程中根据不同爆心距部位采用不同的爆破参数及布孔。爆心距10m处爆破布孔及网路图见图4、图5。主爆孔的孔径与药径分别为42mm和32mm,炸药单耗为0.33kg/m3,孔排距1m,孔距1.5m,孔深2m,单孔装药量1kg左右,4孔一响,最大单响药量为4kg,满足最大单响药量的要求。

2.3爆心距20m 的爆破设计

爆心距20m的爆破布孔及网路图见图6、图7。主爆孔的孔径和药径分别为105mm和90mm,炸药单耗为0.33~0.45kg/m3,孔排距3m,孔距4m,台阶高度6m,单孔装药量28kg左右,单孔单响,最大单响药量满足要求。

3爆破振动控制效果

3.1爆破振动后续监测

现场根据优化方案采取了有针对性的爆破控制措施,并对纵向预留岩坎进行了后续的跟踪振动监测。爆破振动监测共进行了46场次,1380点次。爆破监测结果表明,爆破影响范围内不同爆心距处爆破振动的水平径向速度、水平切向速度和竖直向速度均小于控制标准5cm/s。

3.2声波检测

在爆破振动监测的同时,为检测混凝土闸坝基坑开挖爆破对纵向预留岩坎的损伤情况,在导流明渠右侧预留岩坎顶和坡面各布置了5个声波孔进行了爆破前后的声波检测[8,9,10,11],顶面声波检测孔与导流渠底齐平,坡面声波检测孔孔深8m左右。

对预留岩坎爆破前后声波波速检测结果进行对比分析,声波检测孔纵波波 速平均下 降率为2.81% ~5.20%,均小于10%,参考《水电水利 工程爆破 安全监测 规程》(DL/T53332005)相关判断标准[12],说明基坑开挖爆破对纵向预留岩坎影响甚微或未破坏。

4结论

(1)在沙坪2级水电站基坑爆破开挖过程中,爆破振动可能会对纵向预留岩坎造成影响。通过爆破试验振动测试,根据萨道夫斯基公式进行回归分析,得出了适合于工程特定地形、地质条件下的爆破振动传播规律。

(2)根据招投标合同文件要求,参考类似工程,确定纵向预留岩坎帷幕灌浆的安全允许振速为5cm/s,根据所得的爆破振动衰减规律,推求不同爆心距下允许最大单响药量,并根据最大单响药量和爆破规模进行爆破方案设计和施工,确保了工程的安全性。

基础开挖爆破 篇5

构皮滩水电站通航隧洞长371.7m, 断面型式为城门洞型, 采用钢筋混凝土衬砌, 衬砌后隧洞净高14.0m, 宽16.0m;隧洞底板高程633.0m, 两侧高程639.0m各设2.0m宽安全通道兼作管线通道, 安全通道水下部分采用架空结构, 隧洞航槽净宽12.0m, 水域宽16.0m, 通航水深4.0m。通航隧洞为大断面洞室开挖, 隧洞在开挖过程中需穿越大坝防渗帷幕灌浆区域, 周边建筑物的防震要求也相当严格, 开挖爆破过程中做好防震控制是本工程的重中之重。

2 研究的主要内容

本文研究的是过大坝防渗帷幕区域的大断面洞室开挖的爆破振动控制技术, 具体内容包括:

(1) 针对近防渗帷幕区域的开挖施工特点, 采取短进尺、多造孔、少装药的方式进行开挖施工, 每次爆破提前预埋监测仪器, 通过监测数据分析爆破振动对防渗帷幕及周围建筑物影响, 之后逐步调整钻爆参数, 在保证大坝防渗帷幕及周边建筑物安全的前提下, 优化爆破设计, 降低炸药单耗, 增加每炮进尺, 保证工程进度, 降低开挖成本。

(2) 对大断面洞室开挖采取分层、分块的爆破方法, 降低每炮炸药用量, 减少对防渗帷幕及周边建筑物的爆破振动影响。

(3) 处于周围主体工程已完工的环境下, 做好施工安全的控制以及现场组织与协调的管理, 控制施工对周围环境的影响。

2.1 隧洞开挖施工技术研究

2.1.1 开挖分层分区

通航隧洞起于通航建筑物X=0+239.1m桩号处, 止于通航建筑物X=0+608.8m处。隧洞总长369.7m, 设计断面为城门洞型, 设计开挖断面尺寸为18m×16m~19m×17m。隧洞大部分区域为Ⅱ、Ⅲ类围岩, 局部有Ⅳ类围岩。根据施工规划, 拟按照“分层分区开挖”程序划分为二层开挖, 其中, 隧洞上层 (第Ⅰ层) 开挖高度为6.8~8.65m;隧洞下层 (第Ⅱ层) 开挖高度为8.5m。第Ⅰ层采用“中导洞超前, 扩挖跟进”的施工程序, 中导洞断面约为7m×7m, 两侧保护层宽度为5.2~6.15m;第Ⅱ层采用“中部拉槽超前和周边保护层扩挖跟进”施工程序, 中部拉槽断面为13m×7m, 两侧保护层厚度各为2.2~3.15m。

2.1.2 开挖施工程序

(1) Ⅰ层施工程序:

以12#场内横交隧洞的交叉口为隧洞上层开挖的起始工作面, 从此处分别向上下游方向进行开挖掘进, 其中上游工作面为重点, 下游工作面辅助。中导洞开挖至X=380桩号, 然后将施工支洞至X=380桩号部分上层扩挖支护完成, 再从X=380桩号放坡至施工支洞;于是在X=380桩号处形成为两个工作面, 下游面进行上层两侧扩挖及顶拱支护完毕, 再进行下层开挖;上游面进行中导洞超前、两侧扩挖跟进, 顶拱支护完成后再进行下层开挖。上部开挖时隧洞进出口分别预流岩塞, 其中上游36m, 下游30m, 岩塞洞段必须待隧洞进出口洞脸以上边坡支护完成后, 方可进行双向开挖和贯通。

(2) 下层 (Ⅱ层) 施工程序:

隧洞下层开挖采用中部拉槽、周边保护层扩挖跟进的施工方式, 拉槽尺寸为13m×7m, 拉槽循环为7m, 周边保护层厚度为2.2~3.15m, 底板保护层厚度为1.5m。

2.1.3 开挖施工方法

Ⅰ层开挖采用人工手风钻造孔, 中导洞超前, 两侧扩挖跟进, 周边光面爆破。开挖出渣采用ZL50C (3m3) 侧卸式装载机配15/20t自卸汽车。

根据钻机性能和爆破震动要求, 安排每循环钻孔深3m, 每循环进尺约2.5~2.8m, 循环时间17h, Ⅳ、Ⅴ类围岩段每循环结束后用5h左右时间进行临时安全支护。

Ⅱ层分中部拉槽和保护层开挖, 中部拉槽宽度13m, 两侧保护层各2.5~3m。中部拉槽开挖采用ROC D7型液压钻机钻孔;保护层采用人工手风钻水平开挖。拉槽采用ZL50C (3m3) 侧卸式装载机和1.6m3反铲挖装, 15/20t自卸汽车出渣;保护层采用ZL50C (3m3) 侧卸式装载机配15/20t自卸汽车出渣。

2.2 典型断面钻爆参数设计研究

本工程周边环境复杂, 构皮滩水电站主体工程已经完工, 通航隧洞周边已建建筑物防震要求高, 特别是大坝防渗帷幕防震更加严格。因此, 隧洞开挖严格按照规范和设计要求做好爆破控制技术, 上层开挖:钻孔孔径为准48mm, 排炮循环为2.5~2.8m。下层开挖:中部拉槽钻孔孔径为准76mm, 拉槽循环为7m, 周边保护层开挖钻孔孔径为准48mm, 排炮循环为3~3.2m, 最大一次总装药量为300kg, 最大一段起爆药量为75.5kg。在实际施工时, 积极配合爆破检测人员做好爆破试验, 取得爆破检测数据。取得满足规范和设计要求的钻爆参数用以指导施工。Ⅳ、Ⅴ类围岩和地质软弱段施工遵循“短进尺、弱爆破、多循环、强支护及预支护”的原则, 本工程洞室在Ⅳ、Ⅴ类围岩和地质软弱段开挖进尺控制标准为:Ⅳ类围岩在1.5m以内;Ⅴ类围岩在1m以内。

2.2.1 Ⅰ层钻爆设计

Ⅰ1区、Ⅰ2区水平布孔, 设计轮廓光面爆破, Ⅰ1区中导洞中央设楔形掏槽孔。Ⅰ1、Ⅰ2区布置155个炮孔, 平均1.44孔/m2, 孔径准48, 孔深3.0m, 预期进尺2.5~2.8m。其中光爆孔65个, 孔距50/80cm, 光爆抵抗线60cm, 线装药密度180g/m;崩落孔52个, 孔深3.0m, 孔距100~110cm, 层间抵抗线100~120cm;底孔24个, 孔深3.2m, 孔距80cm;掏槽孔14个, 中央楔形掏槽, 孔深3.3m。3.0m3侧翻式装载机挖装, 15/20t自卸汽车出渣, 1.0m3液压反铲清面。

2.2.2 Ⅱ层钻爆设计

Ⅱ1区中部拉槽采用液压履带钻钻孔, 梯段爆破, 梯段高度7.0m, 孔深7.0m, 孔径准76cm, 孔排距为2.5m×1.6m, 药卷直径准60mm, 单孔药量15.1kg, 孔间微差;拉槽边线距最外圈主爆孔1.5m处设施工预裂孔一排, 孔距1.0m, 孔深7.0m, 孔径准76mm, 药卷直径准32mm, 间隔装药, 单孔装药量3.2kg。梯段循环7m, 共20个孔。3.0m3侧翻式装载机和1.6m3反铲挖装, 15/20t自卸汽车出渣, 1.0m3液压反铲清面。Ⅱ2区保护层采用自制平台人工水平钻孔, 设计轮廓光面爆破, 共布置100个炮孔, 平均1.55孔/m2, 孔径准48, 孔深3.5m, 预期进尺3.2m;其中光爆孔57个, 孔距60cm, 光爆抵抗线70cm, 线装药密度180g/m;崩落孔43个, 孔距110/100cm, 层间抵抗线70~80cm。3.0m3侧翻式装载机和1.6m3反铲挖装, 15/20t自卸汽车出渣, 1.0m3液压反铲清面。

帷幕区开挖采用光面爆破、预裂爆破相结合, 分层开挖及减少每次爆破的装药量, 达到控制爆破的目的。大坝帷幕线范围内开挖, 采取短进尺, 多造孔, 小装药方式进行爆破。另外将周边孔调整为预裂孔并采用双聚能槽药管进行爆破, 通过爆破前后帷幕压水试验结果及监测数据分析, 爆破方案设计合理, 开挖爆破对帷幕区影响在允许范围之内。

2.3 爆破监测数据分析研究

2.3.1 监测布置

通航隧洞帷幕区爆破监测点主要布置于左岸EL640帷幕灌浆廊道, 左岸EL570帷幕灌浆廊道, 具体监测点位置详见各次成果报告表监测布置示意图1和图2。

2.3.2 安全控制标准

根据《爆破安全规程》 (GB6722-2003) 、《水电水利工程爆破安全监测规程》 (DL/T5333-2005) 等国家相关规程, 以及构皮滩水电站工程设计方相关要求, 确立各主要监测部位 (保护对象) 爆破质点振动速度安全控制标准见表1。

2.3.3 成果数据分析

通过对通航隧洞帷幕区开挖爆破期间进行的一系列监测资料分析, 爆破质点振动速度基本在安全控制标准范围内。前期施工时个别质点振动速度达到临界值, 从质点振动波形图看, 雷管分段较少, 爆破包络不清晰, 起爆网络分段延时存在叠加, 个别单孔药量过大。后期钻爆施工过程中, 经过研究对爆破设计进行优化调整, 增加雷管分段, 优化起爆网络图, 控制单孔药量, 使爆破振动效应得到有效控制。通航隧洞帷幕区爆破质点振动速度均满足相关规范要求。

3 结束语

经过大量的爆破试验, 以及钻爆施工过程中各个临近建 (构) 筑物附近设置的监测点的质点振动速度监测数据分析比较, 不断总结调整, 取得了满足规范和设计要求的合理钻爆参数用于指导施工。在保证爆破振动对大坝防渗帷幕安全不产生威胁的前提下, 合理的调整钻爆参数, 保证了开挖进度, 加快了帷幕区爆破开挖进度, 节约了投资, 产生了巨大的经济效益。可为以后的同类工程近帷幕区域的爆破提供经验及合理的参照钻爆参数, 对今后水利水电工程中大型洞室近帷幕区域的爆破振动控制有实际的指导意义。

参考文献

重庆某连接线隧道爆破开挖设计 篇6

1.1地理位置及工程范围。重庆千厮门大桥工程渝中连接隧道全段均位于渝中半岛内, 隧道左线起止里程ZK13+780.506~ ZK14+501.343, 长720.837m;右线起止里程YK13+782~K14+493. 618, 长711.618m。隧道纵面设计为倒人字纵坡, 进出口最大纵坡分别为+4%、-4%。隧道最小埋深为12m, 最大埋深约34m。

其中拟定控制爆破区段是左洞从地铁1号线向东允爆点ZK14+020 ~ZK13+970, 地铁1号线向西允爆点ZK14+070 ~ ZK14+333, 全长313m;右洞从地铁1号线向东允爆点YK14+015~ YK13+970, 地铁1号线向西允爆点YK14+065~YK14+325.6, 全长305.6。隧道在爆破区段上经过了数栋高层建筑物和数目众多的2-7层住宅楼, 建筑物基础形式多为条形基础和独立是基础, 部分基础基底高度距离隧道拱顶非常近, 这就要求设计方案需要把爆破减震放在重要位置上, 通过全面科学的计算, 参考其他类似工程等方法来对隧道爆破进行综合减震。

1.2工程地质概况。拟建工程场地地貌单元分别为:长江冲积阶地地藐和构造剥蚀浅丘地藐。K13+785~K13+980段属长江冲积阶地地藐, 构造剥蚀浅丘地藐存在于隧道全程。岩层呈单斜状产出, 其倾向250~300°, 倾角5~10°。场地基岩中主要发育以下两组裂隙: J1:倾向15~35°, 倾角70~80°, 张性, 裂隙面一般平直, 宽度3~ 5m, 最大延伸长度大于10m, 结合差;J2:倾向290~310°, 倾角70~80°, 压扭性, 裂隙面较直, 宽度2~4m, 局部充填物粘土, 延伸2~5m, 裂隙间距1~5m不等, 结合差。根据地质资料及岩性分析, 爆破区无不良地质现象。

1.3爆破区域主要建筑物特征。爆破段地面两侧高层建筑物林立, 地下管道、人防硐室分布复杂密集, 很多管道线路使用年限已久, 又因为在市中心地下而很少维修和护理, 易受到爆破振动的影响, 甚至破坏。其中对隧道爆破施工影响较大的有:

中国农业银行重庆市分行 (办公楼) :建筑物基础底面到隧道左线拱顶距离为27.73m;筷子街65号:建筑物基础底面到隧道左线拱顶的距离为27.56m;罗汉寺及附属殿宇:建筑物基础底面到隧道左线拱顶距离为17.61m;新华街91号:建筑物基础底面到隧道右线拱顶距离为22.18m;重庆轨道交通一号线:虽然一号线不在爆破开挖区域, 但是其边界到隧道右线爆破开挖区边界最短距离为12.41m, 将会受到爆破振动的影响;重庆市消防一支队:建筑物基础底面到隧道右线拱顶距离为22.25m。

2渝中连接线浅埋隧道爆破设计

2.1开挖方法。隧道爆破一般采用小孔径的钻眼爆破, 爆破的效果和质量在很大程度上取决于钻眼爆破参数的选择。一般先根据经验或定额初选基本参数的取值范围, 根据现场试爆结果, 修正并重新确定钻眼爆破的基本参数。除了掏槽的形式及其基本参数外, 钻眼爆破的主要参数还包括:辅助眼和周边眼的参数设计、钻眼深度、 单位耗药量、炮眼数目、药卷直径和炮眼直径等。确定钻眼爆破参数时, 不仅要参考岩石地址和隧道断面、掘进的条件等, 还要 (转下页) 考虑到各参数间的相互关系已经不同炮眼爆破效果的相互影响和相互作用, 如: 炮眼利用率、岩石破碎度、隧道轮廓平整度、循环进尺长度等[2]。

该爆破工程断面面积为153.382~155.286m2, 属于大断面爆破开挖;隧道围岩等级Ⅳ~Ⅴ, 中等强度岩石; 爆破段上覆建筑物较多, 埋深较浅且振速要求严格, 致使单段最大药量很小。综上所述, 该工程开挖方法选用导洞法分部开挖, 采用小断面导洞掘进, 开挖工程量小, 对加快整个工程进度创造了有利的条件。小断面导洞掘进可以大幅度的降低单段装药量, 减少爆破段数;与此同时会创造出2~3个自由面, 减弱了爆破所产生的夹制力, 提高了炮孔利用率, 减弱了爆破振动对地面建筑物的影响。

2.2掏槽形式及炮孔参数。综合工程条件, 选用“六斜三空”的混合楔形掏槽方法, 掏槽眼直径为42mm, 空眼直径为80mm, 掏槽眼位尽量布置在开挖断面的底部, 以加大掏槽部位爆源至地面建筑物基础底部 (或地面) 的距离, 减小掏槽爆破对周围建筑物的震动影响。

循环进尺为0.5m, 掏槽孔孔口距0.74m, 孔深0.65m, 夹角66°, 空孔直径80mm;循环进尺为1.0m, 掏槽孔孔口距1.30m, 孔深1.40m, 夹角66°, 空孔直径80mm;循环进尺为1.5m, 掏槽孔孔口距1.80m, 孔深1.90m, 夹角66°, 空孔直径80mm。最终设计炮孔参数见表1至表4所示。

3钻爆施工作业

3.1测量。测量是控制开挖轮廓精确度的关键[3]。采用徕卡TCRA1102型全站仪进行自动测量, 并与PC电脑联机进行数据处理, 控制断面开挖采用自动炮孔放样测量系统进行。每循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置。

3.2钻孔。采用钻孔台架配YT-28气腿式风动凿岩机严格按照爆破设计进行钻孔, 在钻孔时要做到:掏槽眼眼口间距误差和底眼间距误差不大于5cm;辅助眼眼口排距、行距误差不大于5cm;周边眼间距误差不大于5cm, 外斜率不大于50mm/m;底眼不超出开挖断面轮廓线10cm, 最大不超过15cm;周边眼与内圈炮眼排距误差不大于5cm;炮眼深度误差不大于5cm;按不同地质条件, 随时调整炮眼数量、深度、用药量及装药结构。

3.3装药。钻完孔后, 用高压风吹孔, 经检查合格后装药。装药分片分组负责, 严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。 爆破网路连接、检查及起爆, 按照爆破设计要求和GB6722-86《爆破安全规程》严格执行[4]。

4微震减震控制措施

本文钻爆施工中将采取如下微震减震控制措施:

掏槽孔采用“六斜三中”混合楔形掏槽方法, 提高炮孔利用率的同时还可以降低爆破振动;

预留了600mm的光爆层最后爆破, 虽然在工序上有所增加, 减缓了施工进度, 但是可以充分保护围岩的完整性和减少超挖、欠挖等爆破问题的发生;

光面爆破时, 每孔间距为250mm, 采用隔空装药, 其他的作为导向孔, 可以达到预切断爆破区和保护区的边界, 诱导爆破裂缝的产生, 阻隔爆破应力波的传播三种目的;

周边孔分成三段起爆, 很大程度上降低了单段起爆药量;

合理的单段炮孔数选择, 在不超过最大段起爆量的同时, 又使全部段号不超过21段;

采用矩形和线性布孔方法, 减少了爆破时夹制作用力, 提高了炸药能量可以充分, 减弱了爆破振动。

5结论

本文以重庆渝中连接线隧道工程为设计背景, 依托微震控制爆破技术, 对隧道上断面的开挖进行了设计。通过建立隧道与地面建筑物的三维空间关系, 测量出被保护建筑物与爆破源的距离, 利用萨道夫斯基公式及其修正公式反算出最大段装药量, 并按照振动速度的要求, 合理科学的分配每段隧道的循环进尺及不同进尺条件下的爆破参数。最后对设计方案再进行振速验算, 在确保满足允许振速的情况下, 优化设计方案, 使施工全过程达到效率最高, 操作简单便于施工, 炮孔利用率较高的目的。

摘要：隧道爆破开挖是一种经济实用且快速有效的施工方法[1]。本文以重庆渝中连接线隧道工程为设计背景, 依托微震控制爆破技术, 对隧道上断面的开挖进行了设计。通过测量出被保护建筑物与爆破源的距离, 利用萨道夫斯基公式反算出最大段装药量, 并按照振动速度的要求, 分配每段隧道的循环进尺及不同进尺条件下的爆破参数, 使施工全过程达到效率最高, 操作简单便于施工, 炮孔利用率较高的目的。

关键词：爆破参数,微震控制爆破技术,掏槽形式

参考文献

[1]张应立著.工程爆破实用技术[M].北京:冶金工艺出版社, 2005:172-191.

[2]韦爱勇著.控制爆破技术[M].成都:电子科技大学出版社, 2009:42-60.

[3]李又云, 李锦华.铜锣山隧道爆破设计与施工技术[J].公路, 2007, 12:222-224.

基础开挖爆破 篇7

山西引黄工程交汾灵9# 支洞穿奥陶系中统峰峰组上段灰岩、白云岩, 钻孔揭露, 其采取率及RQD值均较低, 建议围岩单位弹性抗力系数K0=300~500MPa/m, 坚固系数f K=2~3, 泊松比 μ=0.29~0.32, 变形模量2~5GPa。围岩工程地质分类为Ⅳ~Ⅴ类, 围岩稳定性较差, 隧洞开挖时存在涌水、突水可能性。开挖断面尺寸为洞宽3.34m, 直腿段2.6m, 拱顶开挖半径1.24m。隧洞断面为洞为典型的小断面 (跨度<5m) 结构, 复杂的地质条件及小断面施工对隧洞的开挖爆破提出了较高的要求。项目经过多方摸索总结, 采用楔形掏槽导爆管毫秒雷管微差爆破法施工。

2 钻孔爆破参数确定

2.1 凿岩机具的选取

根据选取的爆破方案, 爆破钻孔机具采取YT28 型气腿式凿岩机, Φ42mm直径的钻头钻孔。钻头为“十”字型硬质合金钢, 钻杆规格为中空六棱型, 钻杆长度分别1.5m、2m、2.5m几种规格。

2.2 爆破器材的选取

根据爆破规模及岩石特性, 选用二级煤矿许可乳化炸药为主炸药、电雷管激发、非电导爆雷管起爆, 所需爆破器材见表1:

2.3 主要爆破参数的确定

本项目隧洞断面均较小, 采用全断面开挖, 爆破参数如下:

2.3.1 周边眼间距E、最小抵抗线W

周边眼间距E是直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素, 借助于经验公式E=Ki×d, 一般情况下E= (8~12) D (D为炮眼直径) ;抵抗线W= (1.0~1.5) E。本设计炮眼间距E为500-600 (mm) , 炮眼直径D为42mm, 满足对E、W值的要求, 施工过程根据爆破效果和具体岩层适当调整。

2.3.2周边眼每米装药长度L、装药集中度q

满足条件:每米装药长度L的精度达到0.005m即可。

m—不耦合系数m=D/d=42/35=1.2;

ρ0—炸药密度, 二级煤矿许可乳化炸药 (Φ35) , ρ0=1.1g/cm3;

[δ]c—岩石抗压强度, 弱风化灰岩, [δ]c=100MPa=1000Kg/cm2;

V0—标准状态下, 每克炸药生成气体的体积, 查表取8000cm3/g;

由于采用全断面一次爆破, 符合岩石乳化炸药对装药集中度q值的经验值范围。

2.3.3 炮眼数量N的确定

炮眼数量计算根据下列公式计算:N=S0/E+CS=13.2/0.5+1.4×12.13=44 (个)

S0—开挖面周长 (m) ;

E—周边眼间距 (m) ;

C—掏槽眼和扩大眼系数, 中硬岩取1.4 (m) ;

S—开挖隧道断面积 (m2) 。

实践证明, 该公式求得炮眼数量符合现场实际情况。

2.3.4每循环装药量Q

K—单位岩石炸药用量, 由修正的普氏公式q=1.1K0 (f/S) 0.5计算求得q=1.1Kg/m3, 根据实际K在此取1.3-1.4kg/m3为宜;

V—单循环爆破岩石体积 (m3) 。

按此公式计算, Q=1.35kg/m3×26.69m3=36kg。

2.3.5 各炮眼药量分配

装药密度, 光面爆破装药量按照下式确定:

q—单位体积炸药消耗量, 按照定额取1.1kg/m3;

a—炮眼平均间距, 取a=450mm;

W—最小抵抗线, 考虑到小断面夹制作用, 取最大值W=600mm;

L—炮眼平均深度, L=2.2m。

经计算, Q=0.653kg, qL=0.297kg/m, 结果符合中硬岩光面爆破线装药密度0.2~0.3Kg/m的允许范围, 可以使用。实际施工时根据岩石硬度来适当调整。

爆破关键技术, 遵循药包对殉爆距离的要求, 通过多个循环爆破效果对比分析, 优化炮眼中药量分配。掏槽眼及底眼采用大药量, 连续装药;辅助眼采用普通连续装药, 其装药量按照递减的原则进行分配;周边眼采用小药量间隔不耦合装, 各炮眼装药量详见钻爆设计图 (图1) 。

开挖断面积为S=12.13m2, 布置总高3.84m, 总宽3.44m, 炸药单耗1.35kg/m3。

2.4 爆破开挖主要经济技术指标 (表3)

3 炮眼布置及爆破作业流程

3.1 炮眼布置

3.1.1 掏槽眼的布置

开挖采取全断面爆破开挖, 掏槽形式为斜向中心楔型掏槽;采用8 个孔径为42mm孔, 斜向中心楔形陶槽。

3.1.2 周边眼的布置

周边眼的布置一般沿设计轮廓均匀布置, 为了控制超欠挖以及便于下次钻眼作业时好落钻孔眼, 应将炮眼方向以3%~5%的斜率外插, 对于中硬岩石及硬岩, 眼底应落在设计轮廓线以外10cm地方。同时做好辅助眼的设置, 进一步扩大槽口, 为周边眼创造有利的爆破条件。

3.2 装药结构及堵塞

炸药用2# 岩石销铵炸药和岩石乳化炸药, 潜孔钻炮眼采用毫秒雷管起爆。掏槽眼、辅助眼、周边眼采用孔底连续装结构, 并采用炮泥全长堵塞, 加强孔口堵塞 (如图2 所示) 。

3.3 起爆网络的联接

起爆网络的联接采用:电雷管———导爆管雷管——非电起爆网络。为了保证后起爆的网络不被先起爆的炸断, 设计采用孔内微差的起爆网络。各炮孔内采用非电毫秒雷管微差起爆, 不但控制同段的最大药量, 又能有效的控制每段雷管间的起爆时间, 控制爆破震动。在掏槽眼、辅助眼及周边眼中, 每相邻段别雷管间隔时差为不小于50ms, 这样可以降低爆破震动危害 (如图3 所示) 。

3.4 起爆

各炮孔起爆顺序为:掏槽眼→辅助眼→周边眼。辅助眼2 层由里向外逐层起爆。采用起爆器同时或分批起爆, 由专业的接线人员用绝缘良好电线把该次需起爆的雷管线串连起来。毫秒雷管采用一次起爆, 其引线长度应保证人员在飞石距离之外, 必保证起爆人员随时在安全地点处。

3.5 爆破

施爆前, 应规定醒目清晰的爆破信号, 并发布通告, 及时疏散危险区内的人员设备及车辆等;并在危险区周围设警戒。起爆前15min, 由指挥发布起爆准备命令, 爆破站作最后一次验收检查和安全检查。如无新情况发生, 在接到起爆命令后立即合闸施爆。起爆后应迅速拉闸断电。起爆后15min, 由指定爆破作业人员进入爆破区内进行安全检查, 确认无拒爆现象和其他问题后, 方能解除警戒。

3.6 爆破后处理

石方地段爆破后, 必须确认已经解除警戒, 作业面上的悬岩危石也经检查处理后, 清理石方人员方准进入现场。撬动岩石必须由上而下逐层撬 (打) 落, 严禁上下双重作业, 不得将下面撬空使其上部自然坍落。撬棍的高度不宜超过人的肩膀, 不得将棍端紧抵腹部, 也不得把撬棍放在肩上施力。

4 施工控制要点

小断面隧洞钻爆法施工中, 钻爆施工除了制定合理的爆破参数外, 规范、精准的施工控制也是施工质量控制的重要影响因素。施工中准确测量画出开挖轮廓线对开挖面的超欠挖控制存在着直接的影响;人工钻爆中使用的气腿式风钻, 在打钻时必须有3°~5°的外插角, 钻孔深度越深, 外偏角越大, 造成的偏差就越大;掏槽眼要尽量保证在水平面上, 越平开挖爆破效果越好;周边眼间距控制和装药量控制为爆破质量控制的重点, 在周边眼的布置上, 要按照开挖面的围岩地质情况随时调整布眼的间距尺寸。施工过程中必须对这些因素重点控制, 以确保爆破效果。

5 结语

实践证明, 采用楔形掏槽导爆管毫秒雷管微差爆破法爆破效果较好, 平均超挖10cm, 最大超挖20cm, 无欠挖, 满足技术规范要求, 取得较好的经济效果。施工企业要想控制成本, 创造效益, 就需要不断提高管理的精细化程度。一方面, 要通过系统化分析制定合理的爆破方案, 另一方面, 要加强施工现场的管理。在施工过程中坚持做好开挖断面复测工作, 有利于班组随时调整爆破参数。以本工程为例, 通过不断改进技术方法和抓住关键控制点, 在钻爆施工中确保了安全质量, 取得了良好的经济效益。

摘要：近年来, 国民经济长足发展, 为满足工业生产、城镇居民生活用水及城市综合市政应用的需要, 大跨度的引水及城市综合管廊工程得到了较大的发展。这类工程的共同特点就是地质较为复杂, 且隧洞断面小。如何有效控制隧洞的开挖质量, 值得探讨研究。本文以山西引黄水利工程隧洞开挖爆破施工为例进行总结, 希望对类似工程施工者能提供一定帮助。

关键词：隧洞,小断面,开挖爆破,施工控制

参考文献

[1]顾义磊.隧道光面爆破合理爆破参数的确定[J].重庆大学学报, 2005 (03) .

[2]刘仁旭.公路隧道的光面爆破[J].重庆大学学报, 2005 (10) .