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不发生死亡事故,死亡事故为零;
不发生重伤事故,重伤事故为零;
不发生交通事故,交通事故为零。
第二章工程概况总览
一、工程概况
拟建利川至万州高速公路,是连接湖北省恩施州和重庆市万州区的重要干道,是国家高速公路网中沪渝高速的重要连接通道。
作为利川至万州高速公路的东南段,本项目的建设,对于完善区域综合运输网络,优化高速公路网结构具有十分重要的意义。
利川至万州高速公路湖北段,起点位于利川市凉雾乡旗杆村,设置利川西枢纽互通与沪渝高速相接,重点为万州区龙驹镇田家垭口,接利川至万州高速公路重庆段,路线全长约42.109公里。
共分三个合同段,本段为TJ-1合同段,起点里程为YK0+030(ZK0+030),终点为YK25+591(ZK25+647),全长25.561公里。
合同段位于鄂西南褶皱山地,由南往北分属利川市凉雾乡旗杆村、狮子山村、盘龙村南坪乡长乐村、双水村、田湾村、干堰塘村。
段内有G318国道及S326省道穿越,且区内村道等简易公路遍布,总体交通条件较好。
二、地质特征
合同段属于构造剥蚀溶蚀低中山区,该段主要是经过长期强烈溶蚀切割作业形成的陡峻地形,基岩一般埋藏较浅,顶部多直接裸露,溶蚀严重,局部表层有残积物掩盖;
谷底有较厚的洪积物、坡积物或冲击物,局部相对开阔地表有浅层淤泥;
在边缘地带常有结构松散的新近堆积物。
本合同段路线区工程地质岩类特征表
工程地质岩类
主要工程地质特征
地层
岩性
坚硬至半坚硬碳酸盐岩组
岩体脆,抗风化能力一般,抗压强度及软化系数较高,工程稳定性较好。
主要工程地质问题是岩溶。
T1j,T1d,P2c,P2w,P1m
灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩
软弱至半坚硬碳酸盐岩组
岩体沉积结构面发育,岩体软硬相间,硬质岩抗风化能力强,抗压强度及软化系数高,软岩易软化,抗压强度及软化系数低,力学性质差,边坡易因灰岩储水软化软岩而破坏岩体整体稳定性。
主要工程地质问题是边坡稳定性。
T1j,T2b
角砾灰岩、泥质灰岩、泥岩
软弱至半坚硬碎屑岩组
岩体沉积结构面发育,岩体软硬相间,硬质岩抗风化能力强,抗压强度及软化系数高,软岩易软化,抗压强度及软化系数低,力学性质差,边坡易因软岩破坏而失稳。
主要工程地质问题是危岩与崩塌。
J2s,J2xs,J2x,J1-2z,J1z,T3xj
泥质砂岩、砂岩与泥岩、砂质泥岩、页岩互层
软弱松散岩组
结构松散,力学强度低,工程稳定性较差,主要工程地质问题是承载力较低,压缩性较高,容易顺岩土界面滑塌。
Q4
粘性土、碎石、块石
三、水文地质
3.1地表水
本合同段地表水系主要有清江及长江支流梅子溪,河水主要接受
大气降水的补给,暴涨暴跌,具典型的山区河流特征。
合同段跨越的较大河流(冲沟)有清江、南堰河等,常年有水,水量暴涨暴跌。
其具小型支流冲沟多为暂时性流水。
3.2地下水
根据区内底层言行组合及地下水的赋存条件,路线范围内地下水类型可分为第四系孔隙水,碎屑岩裂隙水、碳酸盐岩溶水三类,其中碎屑岩裂隙水主要分布于巴东组泥岩中,水量小且呈季节性变化明显,下面主要介绍第四系孔隙水及岩溶水。
第三章路基爆破专项方案
湖北省利万高速TJ-1合同段,起点里程为YK0+030(ZK0+030),终点里程为YK25+591(ZK25+647),全长25.561公里。
属于构造剥蚀溶蚀低中山区,海拔高度1040~1332.8不等,山坡坡角25°
~50°
,局部可达55°
~65°
。
植被发育,多以灌木为主。
该区基岩一般埋藏较浅,顶部多直接裸露,溶蚀严重。
设计标准为:
计算行车速度80km/h的双向四车道高速公路。
整体式路基宽24.5m,中央分隔带1.5m,分离式路基宽12.5m。
本区地震烈度为Ⅵ度,一般构造物Ⅵ度设防,大型构造物Ⅶ级设防。
合同段为沉积建造底层区,岩层以灰岩和灰岩为主。
二、松动爆破施工方案
2.1设计原则及方案选择
为确保工程工期、保证质量,根据中华人民共和国《爆破安全规程》(GB6722—2003)规定,确定石方爆破设计原则为:
(1)为便于爆破安全的控制,该工程石方爆破一律使用中深孔爆破方法进行。
孤石和大块岩石用浅眼控制爆破破碎。
(2)石方爆破自公路延伸方向多个工作面同时进行。
(3)d=深孔台阶爆破的钻孔直径140mm;
浅眼及大块岩石二次破碎控制爆破钻孔直径选用d=42mm。
(4)爆破的最小抵抗线方向尽量朝向施工道路的延伸方向。
(5)石方爆破开始前,应对周围的建(构)筑物进行一次详细调查登记,并依据其结构特征和国家标准给出各自的爆破震动安全允许值。
爆破进行过程中,为确保周围建筑物的安全和临近单位的生产、生活的正常进行,应对施工现场、周围建筑物等实施爆破震动监测,以便及时调整爆破参数,确保建筑物的爆破震动安全。
(6)严格安全防护措施,以防止飞石、崩石和滚石造成周边民房的损害。
建(构)筑物距爆区100m范围内,实施定向爆破或松动爆破,并覆盖防护。
(7)贯彻少装药、多分段、强覆盖的指导思想,提高爆破效果和安全效益。
(8)每次爆破时必须实施严格的安全警戒。
(9)总体方案选择采用毫秒微差松动控制挤压爆破。
2.2爆破前施工准备
2.2.1爆破原理
炸药在一定的外界作用下(如受热、撞击)发生爆炸,同时释放热量并形成高热气体。
施工中,就是利用炸药的这种性质来为施工服务,达到工程建设的需要。
炸药爆炸时的危害主要是产生爆炸地震、空气冲击波、飞石和噪声等,一旦失控,就会造成事故。
要避免这些危害必须按照爆破的有关技术操作规程,确保必要的安全距离和采取相应的安全技术措施。
2.2.2现场情况说明
为对施工段易滑坡区域进行及时处治以满足设计要求,首先要清理坡面的松动岩块使其保持大致平整,由于部分岩块过大及要开挖石质边坡必须采用爆破的方式。
利万高速LWTJ-1合同段边坡岩层一般较破碎,爆破施工易对山体造成破坏致使山体出现较大的裂缝,部分边坡大挖方地段下有房屋(如K8位置),在对该段进行处理时要尽量减少对岩层的扰动,以避免山体滑坡的发生,因此,综合各方面的安全考虑,决定采取浅孔控制性松动爆破以保证施工的顺利进行。
2.2.3工艺原理
石方浅孔控制爆破是采用孔径小于75mm、孔深小于5m的减弱松动爆破。
主要通过沿开挖边线采用机械方式开挖隔震槽将爆破区域隔断,设计合理的孔深、孔排距、单耗和最大段单响药量等爆破参数等技术手段,控制爆破产生的飞石、震动、噪声等有害效应。
以达到抵近保护区域以内实施安全爆破的目的。
采用隔孔装药分层爆破,临空面设置炮被,靠房屋侧设置2~3层钢管竹夹板搭设的防护墙体。
2.2.4关键操作要点:
(1)沿开挖边线采用机械开挖隔振槽,将爆破区域与保护区域隔断;
隔振槽的深度大于炮孔深度的1.5倍。
(2)采用合理的炮孔布置、毫秒雷管段进行微差爆破。
(3)精确计算药量、爆区挡防措施控制飞石、地震效应等有害效应。
(4)建立完备的爆破监测系统,实时监测,并据侧修正隔振槽深度和爆破参数,进行信息化施工。
(5)为了安全起见,按爆破设计药量的下限做小药量爆破试验,检验爆破的实际效果,并同时监测爆破振速,推算最大段的单响药量,达到严格控制下得最大生产效率。
2.2.5施工人员
进行爆破作业时必须由经过专业培训并取得爆破证书的专业人员施爆。
2.2.6爆破器材的存储
(1)根据炸药库修建的有关规定,炸药库位置应远离居住区,库房周围5m范围内无枯草、易燃物,围墙外15m范围内不应种植针叶树和竹林。
仓库区设密实围墙,围墙到最近库房墙脚的距离不小于5m,高度不低于2m,墙顶应设防攀越措施。
具有良好的防盗、防火、防爆炸性能。
(2)爆炸物品分类专库存放,同一库内严禁存放性质相抵触的爆炸物品。
爆炸物品堆码垫高200-300毫米,库内通风良好,没有超过设计容量或露天存放。
(3)库内储存的爆炸物品设置明显的标牌,不准靠墙堆码,垛间不留有通道,垛高不超过1.8米。
(4)各种炸药、导火索和导爆索堆放在垫木上,其总高度不小于1.6m,与墙的距离不小于0.2m。
(5)堆垛之间应留有检查、清点爆破器材的通道,通道宽度不小于0.6m。
(6)雷管箱摆放在木架上并严禁叠放,其总高度不超过1.6m,与墙的距离不小于0.2m。
(7)库房有良好的通风、防潮、防小动物进入和防止阳光直射措施。
(8)爆破器材按出厂时间和有效期的先后顺序存放。
(9)爆炸物品在储存和使用过程中必须建立严格的出入库审批、检查、登记制度,收存发放必须按规定进行登记签字,库房管理要做到账目清楚,手续齐备,帐物相符。
2.2.7爆破安全距离的确定
爆破施工中发生的安全事故,主要是由于爆炸引起的飞石导致的安全事故,确定爆破的安全距离就显得特别的重要。
如果处理不当,会有些岩块飞散很远,对人员、牲畜、机具、建筑物和构筑物造成危害。
确定飞石的安全距离可采用下列计算公式:
R=20×
k×
n×
w
式中:
R—飞石安全距离,
k—安全系数,根据爆破的综合因数考虑,
n—最大药包爆破作用指数,
w—最大药包的最小抵抗线,一般为阶梯高度的0.5~0.8倍。
炮眼位置选择应注意以下几点:
(1)炮位设计应充分考虑岩石的产状、类别、节理发育程度、溶蚀情况等,炮孔药室宜避开溶洞和大的裂隙。
(2)避免在两种岩石硬度相差很大的交界面处设置炮孔药室。
(3)非群炮的单炮或数炮施爆,炮孔宜选在抵抗线最小、临空面较多,且与各临空面大致距离相等的位置,同时应为下次布设炮孔创造更多的临空面。
2.3路基爆破设计方案
2.3.1深孔台阶松动爆破参数
深孔水平布放,成直线型,按实际高程布设一至两排炮孔。
底盘抵抗线W=(30~35)d(m)
钻孔超深h=(0.25~0.35)W(m)
炮孔深度L=H+h(m)
堵塞长度l'
=(0.8~1.5)W(m)
孔间距a=(1~1.25)W(m)
排间距b=W(m)
单孔药量Q=q×
a×
b×
H或Q=q×
W×
H(kg)
按上述公式计算得到的不同台阶高度时钻孔直径d=140mm的爆破参数值列于下表。
深孔台阶控制爆破参数(d=140mm,q=0.30kg/m3)
H
(m)
W
h
a
b
L
l'
Q
(kg)
8
4.5
1.1
5.5
9.1
4.0~5.0
59.4
9
10.1
66.8
10
11.1
74.2
2.3.2大块岩石二次破碎爆破参数
钻孔直径d=42mm,单位炸药消耗量控制在0.1kg/m3左右,钻孔深度L=2/3·
H,最小抵抗线W=1/2·
B。
爆破参数见下表:
大块岩石二次破碎爆破参数(d=42mm)
B
V
(m3)
n
(个)
0.9
0.7
0.35
0.6
0.50
0.5
1
0.06
1.0
1.4
0.60
2
0.08
1.5
2.2
0.90
0.1
注:
表中n代表炮眼个数,H代表高度,B代表厚度。
2.3.3浅眼爆破参数
不同孔深条件下的爆破参数如下表所示:
不同孔深L的爆破参数(d=42mm,q=0.30kg/m3)
L′
1.3
0.3
0.8
0.31
1.8
0.43
2.4
0.4
1.2
1.30
2.9
1.60
3.4
1.84
主爆孔间隔装药结构示意图
1—雷管脚线
2—堵塞段,一般不小于0.75W1
3—上部装药,一般为总装药量的1/3~1/4
4—间隔段,可采用钻碴
5—底部装药
6—雷管
注:
只有在大直径炮孔Φ>150mm和高梯段H>10m时,才有可能需要间隔装药。
对于施工段临近房屋段(如K16+300地段)仅能做松动爆破,需注意:
(1)对于开挖深度大于6.0m,且石方数量较大的工点,采用小型潜孔钻机钻孔,实施梯段松动控制爆破。
(2)对于开挖深度小于6.0m,且石方数量较小的工点,采用风枪钻孔,实施梯段松动控制爆破。
(3)为提高破碎效果,降低大块率,并降低爆破震动效应,采用宽孔距、小排距梅花形布孔,并采用导爆管毫秒雷管实施逐排微差挤压爆破。
(4)为确保边坡稳定、美观,路堑边坡可采用预留光爆层法进行光面爆破或进行预裂爆破。
采用潜孔钻机钻孔进行爆破的工点,采用潜孔钻机沿边坡钻孔进行光面爆破或预裂爆破,如边坡设计有平台,可分平台进行光爆。
如设计坡面无平台时,可从堑顶沿坡面钻孔,一次钻到坡脚进行光爆或预裂。
采用风枪钻孔进行光面爆破,因受钻孔深度限制,可采用小台阶式光面爆破。
无论采用何种光爆方法,确保眼痕率达到80%以上。
(5)为确保基底平整坚实,不论采用潜孔钻机还是风枪钻孔进行爆破,到最底层2.0m时,均用风枪钻孔进行爆破,并严格控制钻孔深度和孔底标高,适当缩小孔距和排距,采用逐排微差起爆方法。
2.3.4路堑爆破示意图
全路堑炮孔布置如图所示:
半路堑炮孔布置如图所示:
2.4高边坡浅孔爆破设计
(1)孔径:
d=46mm,钻孔设备采用手持式风动凿岩机。
(2)最小抵抗线:
w=(15~30)d,确定W=1~1.5m
(3)炮孔间距:
a=m×
w式中,m—为炮孔邻近系数。
取m=1~1.2,w—最小抵抗线,确定a=1.0~1.8米。
(4)炮孔排距:
b=(0.8~0.9)a=0.8~1.4m
(5)钻孔超钻:
e=(8~12)d,确定e=0.4~0.5m
(6)填塞长度:
l=(20~25)d,根据实际情况,另行确定.
(7)单孔装药:
Q=q×
w×
h
式中K为单位药量,一般取0.35~0.45kg进行试爆后再根据岩石和环境情况进行调整。
浅孔控制爆破爆破参数
序
号
岩石坚固系数
梯段高度h(m)
孔深l(m)
最小抵抗线w(m)
孔间距a(m)
孔排距b(m)
装药量Q(kg)
3~5
1.35
0.20
2.0
0.37
3
4
8~10
0.23
5
0.53
6
爆破炮孔布置示意图与起爆顺序图如下:
单孔装药示意图
2.5装填及起爆网路设计
(1)装药结构
中深孔台阶松动爆破使用Φ100(d=140mm)的乳化炸药药卷作起爆药,主爆炸药为2号岩石乳化炸药,堵塞材料使用钻屑或砂粘土。
起爆药包位于与下层台阶顶面水平相同的位置。
浅眼、大块岩石二次破碎爆破均采用Φ32管状乳化炸药做主爆炸药,整卷下装,起爆雷管置于炮孔底部。
使用钻屑或砂粘土堵塞。
(2)起爆模式
大块岩石二次破碎爆破选用齐发爆破,中深孔及浅眼爆破采用孔内、孔外微差起爆方法,视作业面情况、环境条件采用小斜线形和直线形等多种起爆模式。
微差间隔时间t综合考虑爆破方法、震动控制和破碎质量等因素加以确定,一般取t=25~100ms,自前向后逐渐加大。
(3)起爆网路
对一次爆破规模较大的中深孔台阶控制爆破全部采用孔内毫秒微差导爆管雷管,孔外毫秒电雷管集簇击爆的电起爆网路;
而小直径浅眼控制爆破则使用串联电爆网路,每孔一发电雷管,各孔之间串联后接入起爆器起爆。
当一次爆破的孔眼较多时,将电力串联网路分成几个各自独立的串联网路,以求起爆器的起爆能量能够达到要求。
(4)装药、填塞设计:
采用连续偶合装药结构
起爆顺序图
2.6钻眼
(1)选择炮位时,炮眼口应避开正对的电线、路口和构造物。
(2)机械打眼,宜采用湿式凿岩或带有捕尘器的凿眼机。
凿岩机支架要支稳,严禁用胸部和肩头紧顶把手。
风动凿岩机的管道要顺直,接头要紧密,气压不应过高。
电动凿岩机的电缆线宜悬空挂设,工作时应注意观察电流值是否正常。
(3)空压机必须在无荷载状态下起动。
开启送气阀前,应将输气管道联接好,不得扭曲。
在征得凿眼机操作人员同意后方可送气,出气口前方不得有人工作或站立。
贮气瓶内压力不得超过规定值,安全阀应灵敏有效。
运转中应注意检查是否有异常情况,不得擅离岗位。
(4)炮眼深度。
钻孔机械采用风钻,严禁使用潜孔钻,炮眼深度2.2m。
(5)炮眼间距。
群炮炮眼间距宜根据地形、岩石类别、炮型等确定,并根据炮眼间距、岩石类别、地形、炮眼深度计算确定每个炮眼的装药量和炸药种类。
炮眼间距参照下式计算:
w,
a,炮眼间距(m);
w,最小抵抗线;
b,系数,采用毫秒雷管起爆为1.2~2.0。
采用w=0.8,b=1.5,则a=1.2m,炮眼梅花形布置,排距为0.86×
1.8=1.6m。
(6)装药量。
根据炮眼深度,装药量为(0.046/2)2×
π×
1.2×
102.5=0.204kg,
依照现场工作面,每次布18个炮眼,约16m2,共用炸药量0.204×
18=3.672kg。
2.7装药与填塞
2.7.1炸药的搬运
(1)作业人员在保管、加工、运输爆破器材过程中,严禁穿着化纤衣服。
(2)爆破器材按规定要求进行检验,对失效及不符合技术条件要求的不使用。
(3)爆破器材应由专人领取,炸药与雷管由二人以上分开搬运。
电雷管不与带电物品一起携带运送。
爆破器材运送,避开人员密集地段,并直接送往工地,中途不得停留,并不得随地存放或带入宿舍。
2.7.2装药
(1)装药前对炮眼进行验收和清理;
对刚打成的炮眼待其冷却后装药,湿炮眼擦干后才能装药;
(2)严禁烟火和明火照明;
无关人员撤离现场;
(3)用木质炮棍装药,严禁使用金属器皿装药;
深孔装药出现堵塞时,在未装入雷管、起爆药柱前,可采用铜和木制长杆处理;
(4)不得采用无填塞爆破,也不得使用石块和易燃材料填塞炮孔,填塞采用专用炮泥进行。
不得捣固直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包,填塞炮眼时不得破坏起爆线路。
填塞时,应有专人负责检查填塞质量。
填塞完毕,应进行验收。
(5)已装药的炮孔必须当班爆破,装填的炮孔数量以一次爆破的作业量为限。
(6)深孔填塞时,不得将雷管的脚线、导爆索或导爆管拉得过紧和被填塞物损坏。
2.7.3起爆
统一采用起爆器起爆。
2.8爆破
施爆前,先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、牲畜、设备及车辆等;
对不能附近的建筑物应采取保护、加固措施。
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。
2.9盲炮处理
盲炮包括瞎炮和残炮,发现盲炮和怀疑有盲炮,先立即报告并及时处理。
若不能及时处理设置明显的标志,并采取相应的安全措施,禁止掏出或拉出起爆药包,严禁打残眼。
盲炮处理,应由原施工人员参加处理。
处理主要有下列方法:
(1)经检查确认炮孔的起爆线路完好和漏接、漏点造成的拒爆,可重新进行起爆。
(2)打平行眼装药起爆。
对于浅眼爆破,平行眼距盲炮炮孔不得小于0.6m外另行打眼爆破(当炮眼不深时,也可用裸露药包爆破),深孔爆破平行眼距盲炮孔不小于10倍炮孔直径。
(3)用木制、竹制或其他不发火的材料制成的工具,轻轻地将炮孔内大部分填塞物掏出,用聚能药包诱爆。
(4)若所用炸药为非抗水硝铵类炸药,可取出部分填塞物,向孔内灌水,使炸药失效。
(5)对于大爆破,应找出线头接上电源重新起爆或者沿导洞小心掏取堵塞物,取出起爆体,用水灌浸药室,使炸药失效,然后清除。
2.10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。
2.11施工工艺流程图
三、爆破安全设计
3.1起爆网络设计
毫秒差延迟时间的设计:
为了改善爆破效果和降低爆破震动,药包之间实施微差爆破。
各药室起爆顺序和延期时间通过计算并结合成品雷管各段别的标称时间确定。
从改善破碎效果着眼,前后排药包之间的微差时间t应等于或接近可使前排药包承担的受爆体已经移动,后排药包的临空面已经形成的时间t1,使前排抛体达到最大抛速后,后排药包始起爆,后排
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