解决岩石嵌固式基础的几个问题.docx
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解决岩石嵌固式基础的几个问题
解决岩石嵌固式基础土石方开挖
施工中的几个问题
丽水电业局
正阳电力建设有限公司
季伟
[摘要]岩石嵌固式基础是近几年设计单位比较普遍使用的一种新型的基础型式。
它与以往的基础型式有所不同,其一材料的耗量是现有基础型式中最低的,其二由于开挖的土方量相对别的基础形式要少很多,从环境的方面出发,避免了土石方的大量开挖,降低了对周边的表层植被的破坏和滚坡危害,减少了“白化”必然缓解政策处理方面对施工造成的压力;同时对施工而言减轻了运输模板及制模的工作加快了施工进度。
此种基础开挖比较关键,既要达到浇筑的尺寸又必须保证原岩石层的稳定。
为了保证施工的质量,对爆破的工艺和相应的施工经验有一定的要求。
且由于此种基础往往直径较小而深度很深,对开挖中遇到不稳定的土层会对深井下的开挖人员造成很大的安全隐患。
我们通过多年的施工经验,利用浅孔微差松动控制爆破方法,解决了此种基础爆破开挖容易造成岩层松动影响基础稳定性及浇制严重超方情况;同时解决了爆破现场邻近建筑物、电力线路等复杂环境的飞石破坏问题。
而且对岩石嵌固式基础在开挖过程中防止落石伤人进行有效的控制。
[关键词]岩石嵌固式基础基坑开挖浅孔微差松动控制爆破防止落石
控制爆破技术在输电线路基础开挖中的应用
对于岩石及坚硬的土质的基础开挖中,难免要进行爆破施工,岩石嵌固式基础的原理就是所浇制的混凝土完全嵌固于岩石当中,这就需要我们在施工的过程对基坑孔径的大小和基坑深度进行严格的控制,如果开挖使得基坑的孔径太大或周边岩层松动,有可能造成该基基础不适宜做岩石嵌固式基础,需设计根据具体情况进行更改为板式基础或其他方案,这样就因人为的原因造成岩石嵌固式基础无法实施。
为了保证施工的质量,对爆破的工艺和相应的施工经验有一定的要求,常规的爆破施工无法满足施工的要求。
而且常规的爆破施工具有一定的局限性,当线路施工位于导线、建筑物附近等复杂的环境条件下,采用常规的爆破方式,其危险性相对比较高,这就需要我们通过一定的方式降低基础在开挖过程中对周边环境的影响,即减少基础爆破过程中,石块飞出基坑,对周围建筑物等造成伤害的可能性。
在220KV遂宏输电线路基础施工时岩石嵌固式基础较多而且现场踏勘发现多个基础与一条110KV线路铁塔、导地线距离很近遂在爆破安全评估时与浙江利化爆破工程有限公司联系,邀请爆破专家现场指导,并进行讲解,针对具体的情况,合理的分析基坑状况,提出了新的爆破方式,即采用浅孔微差松动控制爆破方式,以求达到爆破可控性提高。
何为控制爆破技术?
控制爆破技术就是通过岩石预裂技术,利用导爆管的不同起爆时间(动差),在先引爆的基础岩层中炸出一个自由面,使得岩石朝着预先开好的自由面方向翻动,从而达到对爆破过程中石块的控制。
控制爆破分为以下几个步骤:
钻孔、布孔及起爆网络:
布孔:
采用垂直与斜孔相结合的方法,以减少爆破影响对周围的震动,但必须控制孔底部间的距离。
基坑根据圆形坑的直径及现场情况,以圆心为中心布置一层或两层的孔。
孔深:
为了减少震动,加强岩石破碎效果,提高出渣率,开基面钻孔深度0.5~1.5米、挖坑0.5~1.5米之间。
孔间距0.5~1.0米之间。
根据基面基坑的不同情况,通过合理的布置间距,一般为50-80cm/孔,利用风钻打孔,确保孔的底端位于同一个水平面上,即计算孔的深度,以保证不同深度孔有一致的端点,才能从根本上减少基础爆破后二次清理工作量,提高工程施工的效率。
布孔的好坏在一定程度会影响起爆的结果。
另外,通过人为的选择起爆时间,从而使得爆破达到预期的结果,如下图所示。
起爆顺序为①②③最后四个角落的孔
说明:
1.交错布孔的目的是确保炸药均匀的布置于工作面上,不至于炸药的集中;
2.起爆方式通过毫秒微差电雷管与高能起爆器连接起爆,一般电雷管有3ms、5ms、7ms、9ms四个段别,3ms起爆速度最快,用于①预裂爆破产生自由面,其他依次类推。
从最中心开始起爆,依次向外围扩散,这样在中间的孔爆破后石块往上拱起造成一个自由面空间,再外围的孔起爆岩石就往中间这个自由面方向运动,那么既造成岩石预裂面不会破坏到外围的岩石又起了爆破不飞石的作用。
3.起爆药量的控制。
起爆药量直接影响到爆破地震波的大小。
根据萨道夫斯基震动公式:
v=k(Q^1/3/R)α
说明:
1)V—质点震动速度;取2.7cm/s;
2)k,α--与爆破地质条件和传播介质有关的系数和指数;查表取k=200,α=1.6;
3)Q--最大单响药量,kg;R--爆心距,m。
因为,本工程距离设备的距离一般为30-50m,考虑安全距离为50m时,可得Q=8.4kg。
根据安全距离的不同,最大的单响药量也不同,严格控制在允许的最大允许的单响药量之内。
由于工程的具体情况,每个孔的深度有限,因此,爆破所装的药量也有限,根据实际情况,爆破的最大段别为8段,每段0.3kg,共计2.4kg小于8.4kg,故一般的情况下,爆破震动不会对设备、建筑物造成威胁。
安全防护。
具体措施:
先在炮孔上方紧密覆盖捆扎好的柴禾,并另加两层用铁丝连接、整体性比较好的脚手片,其次在脚手片上覆盖钢丝网,并且四周固定,最后在钢丝网上再压上沙包(袋内不能有石块或其他坚硬物),数量是情况而定。
总之,通过这样的布置,理论上可以基本保证岩石的预裂位置从而保证基础成孔的完整性,并且确保没有石块能够再从爆破的过程中飞出,避免石块对设备或建筑物等的威胁。
实践是检验真理的唯一标准,只有在施工的过程中才能检查这种施工方式是否能为工程施工所认可、接受,并长期应用有工程的基础爆破施工。
效果检查:
通过现场的实践证明,有了浅孔微差松动控制爆破,更精确的控制了岩石嵌固式基础的岩石破坏范围,使爆破更为可控。
这种方式,从根本上解决了常规爆破施工中的存在的施工弊端,将爆破中的飞石的情况控制到零,达到预定的目标。
另外,成功的运用其他学科的知识增长了自己的知识水平,提高了工作效率和施工安全性及爆破工作的可控性。
解决岩石嵌固式基础局部岩层不稳定,造成石块下落伤人情况
在岩石嵌固式基础的施工过程中,成孔是施工中的一个重要环节。
然而,在施工的过程中,岩石的质地不可能那么理想,必然存在在某一个断面上出现局部不稳定的现象,再加上基础坑比较深,底部面积较小,视线不好,易产生高空落物对下方施工人员的人身安全造成严重的威胁,会给我们的施工带来巨大的麻烦。
在220kV宏山—遂昌的输电线路岩石嵌固式基础施工时我们就遇到了这样的问题,对施工存在较大的安全隐患。
为此,我们鉴于这种状况,合理组织人员对施工的现场进行勘察,分组进行讨论,最终确定了将解决施工中出现的类似安全问题,作为要解决的主要内容。
并在220KV遂宏线、220KV鹤溪线、220KV万青线等线路中进行实施于改进,效果较好。
在施工过程中,我们着手对220kV宏山—遂昌输电线路工程中所采用的岩石嵌固式基础在基础开挖的过程中岩层的具体情况进行跟踪调查,该基础型式在岩石开挖或爆破的过程中,岩石嵌固式基础的孔壁上,局部不稳定或者由于爆破使周边岩石整体性被破坏,造成在成孔的过程中有部分石块的从孔壁上剥落下来的情况比较普遍,对下方施工人员存在安全隐患。
具体的调查情况如下:
220kV宏山—遂昌输电线路工程线路全长79.926km,其中双回路长度2.642km。
本基础标段的40基基础的基础型式采用:
柔性板式基础27基,岩石嵌固式基础13基。
我们对该条线路工程中13基岩石嵌固式基础予以调查,见表2。
岩石嵌固式基础施工调查表表2
桩号
塔型
基础型式
基坑深度(最深者):
m
是否存在局部不稳定现象
Z144
ZMS32A(24)—21.0
YB2
5.5
在2.7m的位置岩层有松动
Z145
GJS31(23)—20.0
YB5
5.4
岩层比较好,无松动现象
J33
GJS32(30.5)—27.5
1#、2#:
YB7
3#、4#:
YB6
6.0
岩层在个别的地方有轻微的松动
Z163
ZMS31A(30)—27.0
YB1
4.6
岩层比较好,无松动现象
Z164
ZMS31A(24)—22.5
YB1
3.1
岩石质地好,无松动现象
Z165
ZMS32A(28.5)—27.0
YB2
4.5
岩层坚硬,无松动现象
Z169
ZMS33A(27)—24.0
YB3
5.5
由于爆破震动,岩层在3.2m的位置局部松动
J36
GJS31(27.5)—23.0
YB5
5.9
岩层松软,属于强风化岩
施工过程中,1.8m位置松动
Z172
ZMS32A(27)—24.0
YB2
4.5
岩层坚硬,无松动现象
J36+1
GJS32(27.5)—24.5
1#、2#:
YB6
3#、4#:
YB7
5.5
岩层属于风化岩,施工保护较好,无松动现象
Z174-1
ZMS31A(27)—24.0
YB1
5.1
岩层坚硬,无松动现象
Z174
ZMS32A(25.5)—22.5
YB2
4.5
岩层比较好,无松动现象
J38-1
GJS32(27.5)—24.5
YB11
6.6
岩层坚硬,在爆破的过程中造成了局部松动现象
注:
桩号J38-1,原来设计为柔性板式基础,因为该处地形比较差,做挡土墙有造成大面积滚坡的危险,后联系设计,现场踏勘,更改为岩石嵌固式基础YB11型。
针对以上调查可知:
在岩石嵌固式基础施工的工程当中的确存在对施工人员的人身安全造成威胁的客观条件,作为一个施工企业或者项目部的管理人员,应该考虑到这些事件严重后果,作好施工预想,并制定必要的安全保证措施,以确保施工人员的安全。
因此,我们成立了专题解决小组,确定了解决岩石嵌固式基础施工中,因孔壁岩层局部不稳定问题造成的石块下落对施工人员的安全造成隐患的问题作为本次解决的目标。
我们决心,要正确的利用各种方法工具,通过构思,制作一个简易的装置,以确保在施工的工程中将孔壁石块从高处落下的几率降低到最低,从而不伤及在基础底部的施工人员。
根据现状我们列出了鱼刺图和因果图进行分析。
根据因果图列出的各种因素,我们经过反复现场观察和分析,对各种因素进行归纳、总结,最终确定造成孔壁石块下落,伤及基础底部施工人员的主要原因为以下2个:
1.施工这种基础型式没有施工经验和工器具;另外,在安全防范措施上,考虑欠周到;
2.岩石嵌固式基础在施工位置的岩石层局部不稳定(在满足设计要求的前提),导致松动石块下落,更为严重的是造成塌方,对下方施工人员造成伤害。
鉴于以上的原因我们进行了要因论证
1.对于上述的第一条原因中,施工经验不足和施工用的防范设备不齐是问题存在的内在原因,从而相应增大了石块下落伤人的可能性,这个也是我们要解决的关键所在;
2.在第二个主要原因的认识上,环境是客观存在的,岩石的局部问题我们并不能提前得知,只能随着施工开挖的进行而随之明朗起来。
或者是在爆破的过程中,被动的产生局部整体性被破坏产生。
寻找对策:
根据以上叙述,我们采取了相应的防范措施,明确分工,限期完成。
经全体人员讨论决定,具体的对策措施如表3
要因与对策的制定表表3
序号
主要原因
目标
对策
执行人
1
施工这种基础型式没有施工经验和工器具;另外,在安全防范措施上,考虑欠周到
设计一套合理装置,以避免安全事故的发生
通过设计的保护装置,在不影响施工的情况下,对岩石嵌固式基础的孔壁进行保护,从而做到安全施工
季伟
刘军
王灿灿
2
岩石嵌固式基础在施工位置的岩石层局部不稳定(在满足设计要求的前提),导致松动石块下落,更为严重的是造成塌方
确保在岩石嵌固式基础的孔壁上没有浮石
这个属于客观因素,只有加强现场施工人员的安全施工意识,按照规范施工
黄成一
刘军1
实施对策:
根据要因与对策表,我们制定了详细的实施方法,见表4。
对策实施表表4
实施项目
内容
设计一套合理的保护装置
通过构思,制作一个装置能够对局部岩层的不稳定进行弥补,使得石块不能够直接的落到基础坑的底部,砸伤下方的施工人员,影响工程的顺利进行。
具体见下面的装置简图和具体的受力情况。
去除岩石嵌固式基础孔壁上的浮石
1.对施工人员进行安全教育,增强施工人员的安全意识;
2.深入在施工当中去,亲自示范,让施工人员感觉到自己工作的重要性;
3.认真给施工人员灌输安全生产、质量控制、进度控制的思想,做到施工靠大家。
因此,对岩石嵌固式基础因局部不稳定的情况进行分析:
通过分析,我们全体人员一至认为:
在确保基础工程正常施工的前提下,在岩层不稳定的部位制作一个装置对由于岩层不稳定所产生的或者说随时产生的造成该处石块下落进行抑制,从而达到对施工人员进行保护的目的。
这里要强调一下:
石块下落只是一个自然状态下的下落,作用力不可能太大,并且当出现孔壁石块下落时,可能不是一个部位,即在孔壁的四周均存在相应的情况。
同时要满足施工人员出入的要求。
因此,石块下落局部控制装置制作思路如下图所示:
通过讨论,我们确定,在局部不稳定的岩层做支护,由于孔是圆形,我们做好多组直径20圆钢圆环,视现场不稳定层的长度做个数调整一般50CM用一个圆环支护,坑壁用木板贴着,木板利用支护圆环支撑,产生一个竖直方向的力对该装置进行固定,然后在上方用绳索进行绑扎附加稳定保护,从而达到固定的目的。
由于孔壁直径有大有小,为了达到具体构思后,我们采用图示方式进行固定,制作的装置如下:
1——固定元件,可随意增减,视此层岩石的不稳定面积定多少,于2之间用一小段钢管套入连接。
钢管焊接在1固定元件上成为一个整体。
2——具有一定强度的金属圆环,不闭口,可以伸缩用以适应孔径的大小,到位后用3-4颗大马鞍螺栓固定。
3——具有一定强度的木质板,视现场情况可用多个固定元件使之顶在不稳定处,达到使岩壁受反作用力而稳定的作用。
4——岩石成孔后形状
说明:
通过旋转四周的固定元件,使具有一定强度的木质板和金属圆环在固定元件的作用下,成为一个整体,牢牢地靠在岩层不稳定孔壁的四周并可视情况增减此保护环的只数。
由于相互之间的摩擦力,可以使整个装置固定在孔壁上,为了安全,我们又在该保护装置的上方通过绳索进行稳定,从而确保起到对施工人员的保护作用,做到安全生产。
效果检查:
通过我们小组对保护装置的设计制作,并运用在实际的施工当中去,解决了岩石嵌固式基础施工过程中由于岩层局部不稳定造成石块下落伤及下方施工人员的问题,在后期的多条线路中成功应用,达到预定的目标,使施工更为安全。
总体来说,岩石嵌固式基础在山高路远的山区优势非常明显,对施工而言只要开挖控制得好,在浇制过程中由于没有大量的笨重的模板,也减轻了运输的劳动力从而减轻了施工成本,开挖出的土方量减至最少,大大减少山林白化的情况,在爆破开挖基坑过程中比板式、重力式等基础减少了飞石的情况而更安全。
但是,由于此基础作为隐蔽工程无法在浇制后拆模检查,对施工时的现场全过程检查和质量控制就比其它的基础形式有更高的要求。
我想通过不断的实践摸索,通过不断的经验总结,我们总能够利用我们努力与智慧解决在工作过程中的一个个难题,通过这些解决问题的过程不只解决了我们的施工难题,更在这种活动中给了我们一种解决问题的思考模式。
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