盾构区间孤石爆破施工方案.docx
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盾构区间孤石爆破施工方案
一、编制说明
1.1编制原则
(1)编制的施工组织设计满足和响应合同要求和各项技术标淮;
(2)编制的施工组织设计有针对性、技术上先进、适用性强的特点;
(3)积极推广、应用新技术、新工艺、新材料、新设备,确保安全、质量、进度要求;
(4)采用监控系统和信息反馈系统指导施工;
(5)各种技术难题超前进行研究,以预防为主;
(6)严格执行东莞市建设行政主管部门对项目施工的安全、质量、文明、环保、卫生健康等有关要求,最大限度减少对周边环境、市民生活的影响,树立良好的工程形象和社会形象。
1.2编制依据
(1)东莞市轨道交通R2线2309标地质详勘报告;
(2)东莞市轨道交通R2线2309标隧道施工设计图;
(3)东莞市轨道交通R2线2309标地质补勘报告;
(4)中华人民共和国《爆破安全规程》(GB6722-2003);
(5)《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008);
(6)东莞市对于爆破作业的相关规定。
二、工程概况
本标段即东莞市城市快速轨道交通R2线2309标土建工程,共1站1区间,区间线路全长4759.325单延米,车站总长474.354米。
包括:
1座车站主体(车站部分及物业部分)及附属工程(车站及物业部分通道、出入口、风道、风亭);1个隧道区间及附属工程(含盾构段、中间风井、临时施工竖井、盾构吊出井及矿山法开挖、矿山法开挖初支盾构拼装管片施工段、盾构端头加固、洞门处理、联络通道及泵房等)。
左线ZDK22+181.4~ZDK24+841.324,全长为2659.924m;
右线YDK22+176.4~YDK24+841.324,全长为2664.924m;
其中在ZDK22+165.750~ZDK22+187.850设中间风井兼矿山法施工竖井。
在YDK23+003.0设临时施工竖井兼矿山法施工竖井;
在YDK24+165~YDK24+181.2设盾构吊出井兼矿山法施工竖井,陈屋站始发井口至吊出井段左线隧道顶板埋深7.0~19.0米,右线隧道顶板埋深7.9~18.7米。
根据初步设计,YDK24+193.50~YDK24+295.0为盾构空推段,该段岩层主要为中等风化花岗闪长岩和微风化花岗闪长岩,先采用矿山法施工暗挖初支,后采用盾构法空推通过,注浆并拼装管片,完成二衬结构。
YDK24+295.0~YDK24+841.324为盾构掘进区间,设计采用1台盾构机进行掘进施工,由车站始发经盾构吊出井吊出后回到车站二次始发,再次向盾构吊出井方向掘进到达后吊出。
区间隧道盾构段(盾构空推段和盾构掘进段):
右线盾构空推段163.8m,盾构掘进段496.324m;
左线盾构空推段101.5m;盾构掘进段546.324m。
三、工程地质及水文地质
3.1、工程地质概况
本标段盾构区间影响范围内地层从上到下为杂填土<1-4>、软塑状粉质粘土<3-1>、冲洪积中砂<3-10>、硬塑状砂质粘性土<6-6>、全风化花岗闪长岩<9-1>、强风化花岗闪长岩<9-2>、中等风化花岗闪长岩<9-3>、微等风化花岗闪长岩<9-4>。
本标总体不存在砂土液化问题,但局部可能由于地下水位较高、砂土中粘粒含量低、不均匀的松散透镜体分布等原因,存在砂土液化趋势,宜适当考虑加强工程措施。
残积土及全、强风化岩颗粒成分具有“两头大,中间小”的特点,即颗粒成分中,粗颗粒(>0.5mm)的组分及颗粒小的组分(<0.075mm)的含量较多,而介于其中的颗粒成分则较少,根据室内土工试验成果统计。
这种独特的组分特征,使其既具有砂土的特征,亦具粘性土特征,同时也为小颗粒从大颗粒的孔隙中涌出提供可能的条件,因此当动水压力过大时,容易产生管涌、流土等渗透变形现象。
应采取有力的止水措施,避免残积土及全强风化岩遇水强度急剧降低,甚至产生管涌、流土等渗透变形现象。
区间内勘探孔揭示有球状风化体发育,其中有数处侵入隧道范围内,对施工有影响。
花岗岩风化土中存在的球状风化核,俗称“孤石”,在广东地区是普遍存在的一种地质现象,花岗岩风化土中的球状风化核,其成因是岩浆中的石英富集部分不容易风化所致。
由于其埋藏分布及大小是随机的,很难通过地质钻探探明其分布情况。
孤石形状各异,大小从几十公分到几米,岩石单轴抗压强度可以达到100MPa以上。
相对于孤石的强度,周边风化土层强度小很多。
3.2、补勘调查情况
右线:
盾构掘进段YDK24+650.641~726.930为<9-4>微风化花岗闪长岩硬岩段,长76.29m,最高处距底板约为9m,占据整个隧道空间,与顶板底板均相接。
岩石致密、坚硬,锤击声脆,合金钻进困难,石英含量较多;同时线路上伴有大量球状风化体中、微风化花岗闪长岩(孤石段),与顶板底板均不相接。
左线:
盾构掘进段ZDK24+638.460~ZDK24+719.683(长81.22m)和ZDK24+777.129~ZDK24+796.269(长19.14m),两段均为<9-4>微风化花岗闪长岩,与底板相接,最高处距底板7.00m。
岩石致密、坚硬,锤击声脆,合金钻进困难;同时线路上伴有大量球状风化体<9-3>中等风化花岗闪长岩、<9-4>微风化花岗闪长岩(孤石段)与顶板底板均不相接。
通过补勘对边界的探明,右线硬岩及孤石段约为99m,左线硬岩及孤石段约为145m。
3.3地面情况
盾构区间沿S256国道进入商业区及厂房。
盾构空推区主要在厂房下方穿行。
见下图。
“孤石”段分布示意图
3.4、水文地质
地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。
第四系孔隙潜水主要赋存于冲洪积砂层及沿线砂质粘性土层中。
地下水位埋深3.0~8.0m,以孔隙潜水为主,人工填土层中存在上层滞水。
残积土孔隙水含水层性质为砂质粘性土,透水性和富水性均较弱。
基岩裂隙水主要赋存于岩石强、中等风化带中。
基岩的含水性、透水性受岩体的结构、构造、裂隙发育程度等的控制,由于岩体的各向异性,加之局部岩体破碎、节理裂隙发育,导致岩体富水程度与渗透性也不尽相同。
岩体的节理、裂隙发育地带,地下水相对富集,透水性也相对较好,反之不然。
总体上,基岩裂隙水发育具非均一性。
区间范围内冲洪积砂层分布规律性差,主要呈透镜状分布,局部层状分布,级配较好,分选较差,砂层总厚度大体在1.4~11.0m,埋深0.8~13.7m不等,砂层粘粒含量较大,富水性及透水性一般,含水量一般;粉质粘土及砂质粘性土富水性及透水性较差,含水量较小,为相对隔水层。
局部地段含水层与相对隔水层交错分布,因此在区间范围地下水局部具有微承压性,相对于含水层顶面承压水头高2~6m。
四、工程重难点分析
通过补充勘探,可以发现在较短的盾构区间集中存在大量的串状“孤石”群,且“孤石”抗压强度fr=121.0~128.0MPa,相对于孤石的强度,周边风化土层强度小很多。
盾构掘进过程中,很容易出现孤石不能被滚刀破碎,在刀盘前滚动,严重损坏刀具和刀盘的现象。
同时孤石存在于自稳能力不好的殘积层,洞内基本上无条件直接进行处理,因此盾构在存在孤石的花岗岩殘积层中掘进,将面临极大的施工风险,严重影响工程进度及成本。
盾构机作为一种施工工具,其功能完全取决于施工的对象,即围岩的特性,并非在任何地层条件下,盾构法都是可以适用。
因此,必须对本标段盾构掘进中孤石的破碎条件和预处理方法进行明确,以降低工程风险和加快施工进度。
五、“孤石”地面处理总体方案
5.1、总体施工方案
为保证盾构工期及盾构机安全通过“孤石”段,需对双线“孤石”段进行预处理,考虑到隧道双线位于在莞太路机动车道之下,具备地面处理条件,本工程采用深孔控制爆破预处理的方法。
在交通疏解方案上,保证莞太路双向4车道通车条件。
5.2、爆破施工工艺
深孔控制爆破法的优点:
避免盾构机开仓安全风险,减小隧道洞内处理空间限制。
爆破施工工艺:
采用地质钻探方法进一步探明“孤石”位置,确定需地面处理的范围,对已探明“孤石”的采用地面地质钻垂直打孔,装炸药爆破隧道范围内岩石,使岩石成为单边长度小于30cm的碎块,确保盾构机顺利出碴及正常通过孤石区段。
5.3、施工进度计划
目前,根据补勘所揭示的地质,需要进行地面占道爆破的区间线路长度约为240米,考虑到孤石段主要分布在盾构区间左右线的三个区域内,因此我们将根据孤石群的位置将孤石处理分为三片区域,并相应地进行三次交通疏解。
初步计划如下:
一期施工:
施工准备阶段(包括征地拆迁):
2012年3月15日~2012年3月31日;一期围蔽施工及交通疏解:
2012年4月1日~2012年4月5日;地面爆破施工:
2012年4月6日~2012年5月15日;路面恢复:
2012年5月16日~2012年5月20日;本期围蔽占道长99m、宽10m,占到面积990m2,交通疏解在一期围挡北端开始有双向八车道变为双向四车道,车流导向围挡东侧进行疏解。
二期施工:
二期围蔽施工及交通疏解:
2012年5月21日~2012年5月25日;地面爆破施工:
2012年5月26日~2012年6月25日;路面恢复:
2012年6月26日~2012年6月30日;本期围蔽占道长80m、宽10m,占到面积800m2,交通疏解在二期围挡北侧开始有双向八车道变为双向四车道,车流导向围挡西侧,到达陈屋站围挡北端后,车流导向陈屋站围挡东侧道路进行疏解。
三期施工:
三期围蔽施工及交通疏解:
2012年7月1日~2012年7月5日;地面爆破施工:
2012年7月6日~2012年7月25日;路面恢复:
2012年7月26日~2012年7月30日;本期围蔽占道长35m、宽10m,占到面积350m2,交通疏解在三期围挡北端开始有双向八车道变为双向四车道,车流导向陈屋站围挡东侧进行疏解。
详见下表所示:
施工进度计划表
序号
工序名称
2012
3
4
5
6
7
一、
一期施工
1
施工准备阶段
2
围蔽施工及交通疏解
3
地面爆破施工
4
路面恢复
二、
二期施工
1
围蔽施工及交通疏解
2
地面爆破施工
3
路面恢复
三、
三期施工
1
围蔽施工及交通疏解
2
地面爆破施工
3
路面恢复
5.4、施工准备
5.4.1机械设备
由于本工程地质条件比较复杂,钻孔速度受到很大限制,易对施工造成影响。
拟投入主要机械设备如下:
陆地侧地质钻机20台。
名称
型号
单位
数量
备注
地质钻机
YT100
台
20
5.4.2主要材料
名称
单位
数量
备注
乳化炸药
吨
5吨
25米导爆管雷管
发
5000
钻杆
米
500
钻头
个
100
钢板
张
20
砂袋
个
若干
石头
立方米
120
六、交通疏解方案
为保证盾构始发工期,“孤石”地面爆破处理主要分为左线右线两个施工区域,在保证莞太路车辆正常通行的前提下,前后对右线及左线施工区域进行整体围蔽,并进行交通疏解。
交通疏解分三期实施,每期施工内容及交通疏解方案如下:
(1)第一期交通疏解
盾构区间一期交通疏解具体情况如下:
施工内容:
盾构区间右线“孤石”段里程为YDK24+653.27-YDK24+762.64,沿着隧道线路方向,两侧各延伸1.5m,进行围蔽施工。
利用莞太路东侧剩余4车道作为交通疏解道,保证双向4车道通行能力。
围蔽面积为990平方米。
(2)第二期交通疏解
施工内容:
盾构区间左线“孤石”段里程为Z
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- 盾构 区间 爆破 施工 方案