公路改建工程路基石方爆破专项施工方案.docx
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公路改建工程路基石方爆破专项施工方案
公路改建工程
路基石方爆破专项施工方案
1.工程概况-1-
1.1.工程简介-1-
1.2工程地质特征-1-
1.3地形地貌-1-
1.4气候条件-2-
2.编制依据、范围、目的-2-
2.1编制依据-2-
2.2.编制范围-2-
2.3.编制目的-2-
3.施工计划-2-
3.1.施工进度计划-2-
3.1.1.施工进度安排-2-
3.1.2.施工进度保证措施-3-
3.2.材料计划-3-
3.3.设备配备计划-3-
4.施工工艺技术-4-
4.1.爆破方案选择-4-
4.2.爆破技术参数-4-
4.2.1.起爆网路设计-4-
4.2.2.起爆方式-4-
4.2.3.炸材选择-4-
4.2.4.爆破参数选择-5-
4.3.石方爆破施工工艺流程-8-
4.4.爆破方法-8-
4.4.1.钻爆施工工艺及方法-8-
4.4.2.施工准备-10-
4.4.3.布孔-11-
4.4.4.钻孔-11-
4.4.5.装药-12-
4.4.6.填塞-13-
4.4.7.起爆网路-13-
4.4.8.爆破警戒和信号-14-
4.4.9.爆后检查-14-
4.4.10.盲炮处理-15-
5.安全保证措施-16-
5.1.安全方针-16-
5.2.安全目标-16-
5.3.安全生产保证体系和管理机构-16-
5.4.安全施工管理制度-17-
5.4.1.施工单位的安全职责-17-
5.4.2.爆破员的职责-17-
5.4.3.安全员职责-18-
5.4.3.安全教育培训制度-18-
5.4.4.安全生产检查制度-18-
5.4.5.安全技术交底制度-19-
5.4.6.特种作业人员持证上岗制度-19-
5.4.7.安全生产例会制度-19-
5.4.8.安全管理交接班制度-20-
5.4.9.安全生产挂牌制度-20-
5.4.10.班前安全讲话制度-20-
5.5.安全技术措施-20-
5.6.爆破作业专项安全措施-21-
5.7.事故预防措施-21-
5.8.爆破作业应急预案-22-
5.8.1.目的-22-
5.8.2.应急预案依据的法律、法规-22-
5.8.3.范围和实用性-22-
5.8.4.危险辨识、分析-22-
5.8.5.爆破事故应急措施-27-
5.9.爆破总结-27-
6.劳动力计划-27-
7.安全计算书及相关图纸-28-
7.1.最大单响药量Q计算-28-
7.2.爆破冲击波安全允许距离验算-29-
7.3.个别飞散物安全允许距离-31-
路基石方爆破专项施工方案
1.工程概况
1.1.工程简介
省道323线地处郑州市南部,是联系郑州市南部城市之间的重要通道之一。
本项目的改建,完善了郑州及河南的路网结构,提高了郑州南部地区的道路通行能力,增强了郑州与新郑、新密、登封、洛阳四市南部地区的交通和经济的沟通,促进区域经济的进一步协调发展。
路线起自新郑市与新密市交界处关口村东,途经新密市的苟堂镇、超化镇、平陌镇,登封市的大冶镇、告成镇、东华镇、大金店镇、石道乡、君召乡和颖阳镇,在颖阳镇张庄西侧的登封与伊川市交界处。
路线全长85.549公里,其中新密境全长26.461公里,登封境全长59.088公里。
采用双向四车道一级公路标准建设,设计速度80km/h,路基宽24.5m。
本标段起止里程为k37+900~k53+000,全长15.1km,本标段路基挖方共计124万m3,其中开挖石方69.7m3,开挖石方属于坚石类型。
需爆破开挖方量主要集中在k38+190~k38+490、k38+840~k39+180、k40+010~k40+840三个地段。
1.2工程地质特征
本项目位于华南地台南带,沿线地层发育较为齐全,中西地段基岩广泛出露。
主要地层有:
第四系全新统、上、中更新统冲、洪、残、坡、风积粉土层及碎石土层、石炭二叠纪砂泥岩、寒武奥陶纪灰岩,西部地段见二长岩。
沿线除灰岩风化程度较低外,其它岩石出露地表部分风化程度均较高,一般呈强风化,部分甚至全风化状态。
1.3地形地貌
项目通过地区为河南省西部山地与东部平原的过渡地带,整体地势西北高东南低,地形、地貌复杂,地势起伏大,丘谷交错,山丘破碎分散,坡度较陡。
新密市和登封市西邻嵩山和箕山,属低山地丘陵地区,低山丘陵区分布于路线中部地段,主要位于新密市境内,海拔180~300米,地势起伏较大,坡谷相间,地形切割较为强烈,沟谷较深,局部低山丘陵间亦有剥蚀平地。
属中等复杂建筑场地。
1.4气候条件
路线所在地区河南省的郑州市位于北温带南沿,属暖温大陆性半干燥季风气候区,四季分明,春季温暖,干燥多旱,夏季炎热,多雨易涝,秋季天气多变,旱涝交错,冬季寒冷多风,干燥少雨雪,冬旱频繁。
1.5工程类型
本工程为路堑石方开挖爆破,开挖深度从1.5m—12m不等,需爆破开挖方量约为33万方,需爆破开挖石方属于石灰岩类,当地俗称为“灰包青”,岩石的抗压强度、抗拉强度都极大。
1.6工程特点
路基爆破区域距离村庄和公路很近,路基上方有密集的220kv高压输电线路穿过,高压线距离施工地面高度约为8m,具体的爆破环境以难度最大的三个地方来分别阐述。
1)距离高压线近
其中k38+190~k38+490的环境如下图:
本施工段为弯道部分,省道323在此由南北方向转成东西方向,在需爆破的东北侧为001乡道,西侧为乡间道路,南侧有两个高压塔塔架,爆破开挖线分别距k38+300桩号30.5m,距k38+350桩号24m,高压电线呈南北方向跨未来的省道323路槽而过,高压线现距地面高度约为10m。
2)距离电厂近
K38+840~k39+180的环境图如下:
本施工段为直道部分,东西走向,位于华润电厂冷却塔南部k38+882距离围墙2m,k38+942南侧8m,为高压线塔塔架,高压线塔南侧157m处有民房,高压线呈南北走向,跨过待施工的路槽后,变为东西走向。
3)距离村庄近
k40+010~k40+840的环境图下:
本工程为慢弯道部分,东西走向,k40+357处北距最近的民房为17m,南侧距最近的民房为4m。
2.编制依据、范围、目的
2.1编制依据
⑴省道323线新密关口至登封张庄段改建工程NO.4标段施工招标文件;
⑵省道323线新密关口至登封张庄段改建工程NO.4标段施工图设计;
⑶《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076--95);
⑷《公路路基施工技术规范》(JTJF10-2006);
⑸《爆破安全规程》(GB6722-2011);
⑹《路桥施工计算手册》人民交通出版社;
⑺中建股份省道323线新登段改建工程NO.4标项目部《实施性施工组织设计》;
⑻现场实地考察所获得的现有施工情况及其他一些设施的相关资料和数据。
2.2.编制范围
省道323线新密关口至登封张庄段改建工程四标(K37+900~K53+000)路基石方爆破工程。
2.3.编制目的
⑴认真贯彻执行各项技术标准、安全操作技术规程。
⑵有效的控制爆破工程进度、工程安全。
2.4编制原则
1、严格遵守设计规范、施工规范及验收标准。
2、坚持实事求是原则,力求技术先进、科学合理、经济实用。
3、坚持自始至终对施工现场全过程严密监控,以科学的方法实行动态管理。
4、坚持务实守信原则。
3.施工方案概述
本工程的特点是:
石方爆破环境复杂,周围220kv高压输电线路密集且横跨施工的路槽,距离华润电厂很近,距离电厂围墙最近处仅2m,石方爆破还穿过村庄,距民房最近处紧4m,因而爆破施工环境复杂,对爆破的安全要求高,爆破开挖是本工程按期优质完工的关键工序,而爆破方案的选择更为关键。
3.1场地清理
开挖前,先用挖掘机清除路基范围内表皮上的土层、杂草、树根等杂物。
3.2爆破工程施工方案选择
本工程一般石方开挖路段采用深孔爆破法,用乳化炸药爆破,非电毫秒微差导爆管雷管空外延期起爆网络。
特殊路段(高压线塔下及华润电厂围墙周边石方开挖采用破碎锤破碎。
利用深孔爆破技术,钻孔深度超过5m,钻孔孔径大于50mm,优点:
爆破循环作业次数相对较少,缺点:
单孔装药量大相对较大,不利于爆破震动的控制。
由于本工程工程量大、工期时间紧,76mm的潜孔钻可以实现快速钻孔,本工程利用现有装备钻76mm进行辅助孔和部分预裂孔的钻孔,主炮孔采用90mm的孔径,按76mm和90mm的孔径设计各种参数。
3.3爆破开挖
施工前,挖掘机先进行道路整修,达到设备行驶和运输的要求,去掉表土,然后测量人员现场放线,平面位置标高确定后,用液压挖掘机进行工作面平整,此时平台宽度应保证挖掘机的作业平台宽度,然后转入正常施工。
在爆破时注意不破坏预留道路,工程结束时,边退、边爆破、边挖掘,将预留道路清理。
3.4表面覆盖层开挖
采用挖掘机开挖,利用反铲配合人工修整边坡,严格按照测量放线进行开挖,杜绝超挖和欠挖现象。
表层开挖的土方暂不处理,待深孔爆破后一同挖运弃置。
4.施工计划
4.1.施工进度计划
结合本标段总体工期要求,确定石方爆破施工计划于2014年9月10日开工,2014年12月8日完工,整个工期为90天,除去准备时间及其他一些不利因素影响,平均每天开挖石方量为5000m3,工期较为紧张。
4.1.1.施工进度安排
整个施工组织分为两个阶段:
⑴施工准备阶段(作业队伍及机械设备进场、清表、火工品的报批、采购);工期为2014年9月10日-2014年9月20日,历时11日历天。
⑵路堑钻爆施工阶段(钻爆、机械破碎施工、挖运石方、清理危岩至设计标高);工期为2014年9月21日-2014年12月08日,历时79日历天。
4.1.2.施工进度保证措施
在施工生产中影响进度的因素纷繁复杂,如设计变更、技术、资金、机械、材料、人力、火工品供应、气候、组织协调等等,为要保证目标工期的实现,必须采取各项措施预防和排除上述影响进度的诸多因素。
1人力保证。
计划在全线路基上投入3个爆破班组和5个挖运施工班组,由于空间充足,各个班组平行作业,钻孔、装药区和破碎锤破摔挖运区互不影响。
⑵设备保证。
投入足够的钻孔设备,配备充足的空压机、破碎锤,确保设备投入数量满足要求。
⑶材料保证。
制定火工材料采购计划,充分考虑各种影响因素,做到库存有保证、收发有记录、领还合规定,不能在火工材料的管理、采购上出问题,影响施工。
⑷资金保证。
根据工程进度情况,制定详细的资金使用计划,保证专款专用。
按材料采购计划制定资金计划、按工程进度情况制定支付计划、及时发放农民工工资,做到不因资金的问题影响施工。
⑸安全保证。
建立健全安全体系,制定详细的安全计划、措施、应急预案(详见第五条:
安全保证措施)。
3.2.材料计划
制定火工材料采购计划,充分考虑各种影响因素,做到收发有记录、领还合规定。
火工爆破品由登封市诺信民爆公司提供,项目部根据总体进度计划、分解每日进度计划,详细计算每日需用火工爆破材料数量,由民爆公司统一配送运至施工现场。
现场建立火工材料的领用、收发与归还制度,每天检查材料用量与计划用量差别,未用完的火工材料当天收工前报民爆公司,统一运回民爆公司,由民爆公司负责存放。
3.3.设备配备计划
现场设备配备计划见表2。
表2投入本工程爆破、挖运的主要设备
名称
型号
单位
数量
备注
深孔钻
HCR12EDS
台
3
手风钻
YT24
部
10
空压机
9m3
台
8
挖掘机
沃尔沃360
台
4
挖掘机
小松270
台
4
自卸汽车
20t
台
30
装载机
ZL50
台
4
4.施工工艺技术
4.1.爆破方案选择
本工程爆破作业为连续高强度生产、工期紧、安全问题突出、环境保护要求高。
根据爆破工程量要求,综合考虑爆区地形、地质、环境条件、设备和技术条件,主要采用深孔台阶爆破法施工,局部路段和部位采用浅孔爆破法施工,靠近边坡坡面部分采用预裂爆破或光面爆破施工,孤石及部分超规格大块石采用液压岩石破碎机进行机械法破小。
爆破施工应尽量避免个别飞石和振动的影响,必要时采用覆盖草袋的方法施工。
本标段石方爆破均为次坚石与坚石,且“土夹石”现象较为严重,爆破环境不理想。
爆破需多次进行,深孔爆破后,炸出的大粒径石块需进行二次甚至多次爆破才能满足填料粒径要求。
初次深孔爆破破碎率10%左右,二次破碎率30%,三次破碎率40%,剩余20%大粒径石块需再进行解小。
4.2.爆破技术参数
由于本次爆破开挖的路基长、环境复杂、不在一个山头,为了便于的阐述、设计合理的方案,并利于指导施工,下面分三个施工段面设计。
4.2.1.一般规则
根据爆破工程的地质条件和周围环境条件,提出以下的统一规定:
1)为便于爆破安全的控制,石方爆破一律使用钻孔控制爆破方法进行。
2)石方开挖自上而下分台阶进行。
深孔台阶爆破的主体台阶高度确定为12m。
3)深孔台阶爆破的钻孔直径d=76mm和d=90mm;光面爆破的钻孔直径d=70mm和d=42mm;大块岩石以机械破碎为主。
4)爆破的最小抵抗线方向尽量背向或侧向爆区周围的保护目标,爆区台阶推进方向……最小抵抗线方向主要指向……
5)初期于工程实地进行爆破震动规律测试……
6)严格按实测振动规律控制单响最大药量和一次爆破规模。
全部采用毫秒延时起爆方法……
7)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……爆破进行过程中,实施爆破震动监测……
8)因附近高压电线密集,多杂散电流台阶深孔爆破一律采用导爆管起爆系统。
9)严格安全防护措施。
10)每次爆破时必须严格组织安全警戒。
11)起爆药和水孔中的防水炸药使用乳化炸药,中深孔主爆炸药使用散装铵油炸药,特大块二次爆破使用管状乳胶炸药。
4.2.2.k38+190~k38+490路堑的爆破参数:
本施工段为弯道部分,省道323在此由南北方向转成东西方向,在需爆破的东北侧为001乡道,西侧为乡间道路,南侧有两个高压塔塔架,爆破开挖线分别距k38+300桩号30.5m,距k38+350桩号24m,高压电线呈南北方向跨未来的省道323路槽而过,高压线现距地面高度约为10m,路槽开挖深度1~11m不等,路槽边坡为1:
1。
1)深孔台阶控制爆破参数
一般情况下,深孔垂直布放,深孔平面布置成方型或梅花型,其爆破参数按以下各式计算:
底盘抵抗线W=(30~35)dm
钻孔超深h=(0.25~0.35)Wm
炮孔深度L=H+hm
堵塞长度L2=(25~35)dm
装药长度L1=L-L2m
孔间距a=(1~1.25)Wm
排间距b=(0.8~0.9)Wm
单孔药量Q=q·a·b·H或Q=q·W·a·Hkg
炸药单耗q=(0.35~0.45)kg/m3
上述各式中H为台阶高度,d为钻孔直径。
按上述公式计算得到的不同台阶高度时钻孔直径d=76mm和d=90mm的爆破参数值列于表1和表2。
表1:
深孔台阶爆破参数(d=76mm)单耗以0.35计,具体以现场试验为准。
H
(m)
W
(m)
h
(m)
a
(m)
b
(m)
L
(m)
L1(m)
L2(m)
Q(kg)
5
2.4
0.8
2.8
2.4
5.8
2.5
3.3
11
6
2.4
0.8
2.9
2.4
6.8
3.5
3.3
15
7
2.5
0.8
3.0
2.6
7.8
4.5
3.3
19
8
2.5
0.8
3.1
2.6
8.8
5.5
3.3
22
9
2.6
0.8
3.2
2.6
9.8
6.5
3.3
25
10
2.6
1.0
3.2
2.6
11.0
7.7
3.3
29
11
2.7
1.0
3.2
2.6
12.0
8.7
3.3
32
12
2.7
1.0
3.2
2.7
13.0
9.7
3.3
36
表2、深孔台阶控制爆破参数(d=90mm)单耗以0.35计,具体以现场试验为准。
H
(m)
W
(m)
h
(m)
a
(m)
b
(m)
L
(m)
L1(m)
L2(m)
Q(kg)
5
2.4
0.8
3.0
2.5
5.8
2.5
3.3
13
6
2.4
0.8
3.0
2.5
6.8
3.5
3.3
15
7
2.5
0.8
3.2
2.6
7.8
4.5
3.3
20
8
2.5
0.8
3.2
2.6
8.8
5.5
3.3
23
9
2.6
0.8
3.3
2.7
9.8
6.5
3.3
28
10
2.6
1.0
3.3
2.7
11.0
7.7
3.3
31
11
2.7
1.0
3.3
2.7
12.0
8.7
3.3
34
12
2.7
1.0
3.3
2.7
13.0
9.7
3.3
37
2)装药结构控制
根据爆破震动的核算,距离被保护目标过近或者单孔药量过大,超出爆破震动核算的药量的孔位进行孔内分段,但必须保证上部炮孔有足够的填塞;见下图:
3)爆破地震
爆破地震波振动速度可根据《爆破安全规程》(GB-6722-2003)给出的垂直振速公式进行计算,考虑到此次爆破为内部装药多点分布的控制爆破,不同的距离处允许的最大一次齐爆药量Qmax计算公式为
式中:
Qmax---最大一次齐爆炸药量kg,
Vc---爆破产生的质点振动速度cm/s,
R---爆破中心至被保护目标的距离m,
K、α与地形、地质条件有关的系数和衰减系数;爆区不同岩性的K、a
式中n为爆区的炮孔数量
岩性
K
a
坚硬岩石
50∽150
1.3∽1.5
中硬岩石
150∽250
1.5∽1.8
软岩石
250∽350
1.8∽2.0
爆破震动安全允许标准
序号
保护对象
安全允许速度/cm*s-1
<10HZ
(10∽50)HZ
(50∽100)HZ
1
土窑洞、土坯房、毛石房屋
0.5∽1.0
0.7∽1.2
1.1∽1.5
2
一般砖房、非抗震的砌块建筑物
2.0∽2.5
2.3∽2.8
2.7∽3.0
3
钢筋混凝土结构房屋
3.0∽4.0
3.5∽4.5
4.2∽5.0
4
一般古建筑与古迹
0.1∽0.3
0.2∽0.4
0.3∽0.5
5
水工隧道
7∽15
6
交通隧道
10∽20
7
矿山巷道
15∽30
8
水电站及发电厂中心控制设备
0.5
9
新浇大体积混凝土
龄期:
初凝约3天
龄期:
3--7天
龄期:
7--28天
2.0∽3.0
3.0∽7.0
7.0∽12
根据工程现场地质情况和220kv高压塔架的结构特点,v取2cm∕s,k取150;a取1.5,经计算的下表:
距离远近与最大齐爆药量的关系。
Q=R3(V/K)3/a=1.778×10-4×R3
序号
距离(m)
最大一次齐爆药量(kg)
1
24
2.45
2
30
4.8
3
35
7.62
4
40
11.38
5
45
16.20
6
50
22.23
7
55
29.58
8
60
38.4
9
65
48.83
10
70
60.99
11
75
75.01
4.2.3.K38+840~k39+180路堑爆破参数
本施工段为直道部分,东西走向,位于华润电厂冷却塔南部k38+882距离围墙2m,k38+942南侧8m,为高压线塔塔架,高压线塔南侧157m处有民房,高压线呈南北走向,跨过待施工的路槽后,变为东西走向。
1)中深孔孔台阶控制爆破参数
由于本施工段位于电厂附近,需要保护目标多,能满足爆破震动的情况下可采用深孔爆破作业,方案同k38+190~k38+490处相同,此处不在表述。
为减少单孔爆破装药量和减轻爆破震动,考虑分台阶梯段爆破,分层开挖,边孔采用预裂爆破控制技术,在主炮孔起爆前爆破,使被保护目标和主爆区之间形成一个宽2~5cm的裂隙带,从而阻断地震波的传播;台阶高度一般在3~6m,一般情况下,中深孔垂直布放,浅孔平面布置成方型或梅花型。
其爆破参数按以下各式计算:
底盘抵抗线W=(30~35)dm
钻孔超深h=(0.25~0.35)Wm
炮孔深度L=H+hm
堵塞长度L2=(25~35)dm
装药长度L1=L-L2m
孔间距a=(1~1.25)Wm
排间距b=(0.8~0.9)Wm
单孔药量Q=q·a·b·H或Q=q·W·a·Hkg
炸药单耗q=(0.35~0.45)kg/m3
上述各式中H为台阶高度,d为钻孔直径。
按上述公式计算得到的不同台阶高度时钻孔直径d=76mm和d=90mm的爆破参数值列于表1和表2。
表1:
深孔台阶爆破参数(d=76mm)单耗以0.35计,具体以现场试验为准。
H
(m)
W
(m)
h
(m)
a
(m)
b
(m)
L
(m)
L1(m)
L2(m)
Q(kg)
3
2
0.5
2.5
2
3.5
1.0
2.5
5
4
2
0.5
2.5
2
4.5
1.5
3
7
5
2.5
0.5
2.7
2.4
5.5
2.5
3
11
6
2.5
0.5
2.8
2.4
6.5
3.0
3
14
表2、深孔台阶控制爆破参数(d=90mm)单耗以0.35计,具体以现场试验为准。
H
(m)
W
(m)
h
(m)
a
(m)
b
(m)
L
(m)
L1(m)
L2(m)
Q(kg)
3
2.4
0.4
2.6
2
3.4
0.9
2.5
5.5
4
2.4
0.4
2.6
2
4.4
1.2
3.2
7
5
2.5
0.4
2.8
2.6
5.4
2.2
3.0
13
6
2.5
0.4
2.8
2.6
6.4
2.5
3.5
15
2)装药结构控制
根据爆破震动的核算,距离被保护目标过近或者单孔药量过大,超出爆破震动核算的药量的孔位进行孔内分段,但必须保证上部炮孔有足够的填塞;见下图:
3)预裂控制爆破
预裂爆破参数设计
孔径d=76mm,
台阶高度H=3~6m;
预裂炮孔深度L:
L=4.2~8.5m;
预裂炮孔间距a:
a=(8~12)d,取a=0.8m;
线
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