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爆破材料
青岛地铁一期工程(3号线)土建01标段
爆破施工交流材料
地铁隧道爆破及管理的几点体会
中国中铁
中铁四局集团有限公司
青岛地铁一期工程(3号线)土建01标项目部
2012年2月18日
地铁隧道爆破及管理的几点体会
在各级领导的关怀和指导下,中铁四局集团承包的青岛地铁一期工程(3号线)土建01标工程,正较顺利的向前推进。
在此过程中,隧道控制爆破是首要工作任务。
01标段线路全长2745.2m,工程内容包括青岛站、青岛站~人民会堂站区间、人民会堂站、人民会堂站~汇泉广场站区间,共两个车站、两个区间。
工程沿线下穿、旁穿文保建筑共18处,海底世界水体1处,其余穿过普通建筑约百余栋,爆破振动控制难度大;车站明挖基坑位于闹市区,车流量和人流量密集,爆破防护有效距离短。
下面主要汇报隧道爆破的情况。
一、技术方面
1.踏看爆破点周围建筑物现状和距离
在隧道线路的地表面,用全站仪按坐标标定线路位置,并用油漆标明里程,调查线路两侧50米内建筑物现状,保存影像资料。
通过技术图纸和实地察看,计算建筑物至掌子面的最小空间距离,由此计算许用药量的参考值。
2.查看爆破点地质资料
主要查看围岩等级、有无煌斑岩和碎石土侵入其中、隧道拱顶至地表的岩层分布,特别关注地表建筑物下方的岩土层变化特征。
3.观看掌子面岩石特性
主要看岩石现状与地质资料是否一致,判断节理走向与对地表建筑物的关系,分析地震波对建筑物的影响,通过询问钻孔情况,判断前方的岩石有无变化,若有变化,应钻超前地质探孔或使用雷达做超前地质预报。
4.设计爆破施工图
爆破设计应遵循开挖工法、断面大小、振速要求、岩石特性、支护方式、地表沉降监测,在满足上述要求时,尽可能加大循环进尺。
4.1掏槽爆破
掏槽爆破的好坏,决定着整个掌子面爆破的成败,在同等单响药量中,由于掏槽爆破只有掌子面方向的一个临空面,因而振速是最大的,为确保地面建筑物的安全,符合扫标设计规定的振速要求,建议采用楔形多级分层掏槽形式(分上下两层三级掏槽),药量方面结合岩石特性及隧道上方岩土层分布,计算许用药量,确定孔排距和爆破进尺。
若上述掏槽方式还是振速超标,可采用大直径中空孔螺旋式单孔逐一爆破掏槽,或采用双孔及三孔大直径空孔龟裂式掏槽爆破。
4.2掘进爆破
掘进爆破由三部分组成。
一是掏槽后向掌子面左右拓展爆破,拓展爆破起到“承上启下”的作用;二是底板孔翻碴爆破,因气腿凿岩钻机在打底板孔时必有一定的倾角,所以排距会沿孔深而增大,底板的孔距首先应考虑左下方和右下方两个角的爆破,便于两边角落爆破与掌子面同步推进;三是掏槽孔上方的崩落爆破,崩落爆破是在下部槽腔形成后,由下向上进行,孔距、排距依次减小,主要考虑①由下向上距离地面越来越近;②单耗一定时减小单孔装药量;③确保光爆层的相对完整性。
4.3光面爆破
光面爆破应根据岩石情况、断面大小设计周边孔距和光爆层的厚度。
光面爆破最好一次进行,但受振速限制,尽量多孔同时爆破,为此周边孔距不宜过大,便于减小每延米装药量。
4.4装药连网
单孔装量的大小是依据受爆岩石的单耗,单响药量的大小是由地面振速许可范围决定的。
在设计单响药量时,宁小勿大,根据振动监测数据,再适当增加单响药量。
起爆顺序遵循掏槽→左右拓展→底板→侧墙→崩落→周边孔。
雷管段别不够时,可采用孔内外联合延时,增加一次爆破时的单响数量。
4.5分析振动监测数据
根据记录的爆破振动曲线图,一是,分析较高振动速度所对应的时间,从装药连网图上找出该雷管段别的位置,分析出现的原因,调整用药量。
二是,分析振动频率,了解爆源至测点之间的岩层情况。
三是,根据药量、距离和振速求出局部的K、a参考值。
以人汇区间1#竖井B型全断面爆破为例:
隧道里程K1+834,埋深36.45m,地质为:
表层20~30cm厚强风化层,1.8~2m厚中风化层,其余均为微风化花岗岩。
依据北京矿业大学提供的K=200、a=1.8,计算参考炸药量见下表。
人汇区间1#竖井B型全断面K1+834使用药量参考表
测点桩号
名称
与区间结构距离
允许振速V(cm/s)
参考药量Q(kg)
水平距离(m)
竖直距离(m)
斜距(m)
K1+834
金口二路13马路
0
36.45
36.45
1.5
13.9
K1+851
金口二路13楼底
17
38.15
41.77
1.5
20.9
人汇区间1#竖井B型断面K1+834地质图
1#竖井B型全断面装药连网统计表(进尺2.0m)2011.12.5
爆破顺序
位置
孔外雷管段别
孔内雷管段别
延时(ms)
时差(ms)
孔数
单孔装药量(kg)
单响药量(kg)
1
下一层掏槽
1
1
0
0
6
0.6
3.6
2
上一层掏槽
1
3
50
50
6
0.6
3.6
3
下二层掏槽
1
5
110
60
6
0.9
5.4
4
上二层掏槽
1
7
200
90
6
0.9
5.4
5
下三层掏槽
1
8
250
50
4
1.2
4.8
6
上三层掏槽
1
9
310
60
4
1.2
4.8
7
四层掘进
1
10
380
70
8
0.6
4.8
8
中底板
1
11
460
80
6
0.75
4.5
9
五层掘进
1
12
550
90
8
0.6
4.8
10
底板边孔+上1崩落
1
13
650
100
5
0.75,0.9
4.2
11
两侧下周边孔
1
14
760
110
10
0.3,0.45
3.3
12
上2掘进
1
15
880
120
4
0.6,0.75
2.7
14
上3两侧掘进
12
11
1010
130
5
0.6
3
13
两侧中周边孔
1
16
1020
10
6
0.3
1.8
15
上4两侧掘进
12
12
1100
80
6
0.6
3.6
16
上4中部掘进
12
13
1200
100
5
0.6
3
17
两侧上周边孔
12
14
1310
110
12
0.3
3.6
18
顶两侧周边孔
12
15
1430
120
10
0.3
3
19
上顶周边孔
12
16
1570
140
4
0.3
1.2
小计:
121
71.1
断面面积30.4m2;进尺2m;方量60.8m3;炸药单耗1.169kg/m3
测点一、12月8日上午1#竖井左线金口二路13号掌子面正上方向前5m(马路)
测点二、12月8日上午1#竖井左线金口二路13号掌子面正前方17m居民楼墙根
二、管理方面
1.岗位培训和指导
钻爆班组一般具有较长的隧道爆破经验,但在每次钻爆班组开工前都必须进行岗前培训,内容有:
本标段概况、地铁隧道特点、地表建筑物的分布、振动速度要求、施工安全,详细介绍钻爆施工图的原理和装药连线方式。
每个新的班组上岗后的头3炮都由爆破工程师验孔并指导装药连线,此后不定期地对钻孔、装药和连线进行检查指导。
2.技术交底
钻爆班的每次爆破都必须按设计图纸进行。
钻爆班长每次钻孔前都必须向技术人员报告,请示能否钻孔,有无新的图纸。
设计图根据隧道埋深、围岩变化或断面变化情况、光面爆破效果、地表建筑物现状及振动监测数据而不断调整,爆破工程师及时将新的钻爆设计图送交工程部。
3.严格按技术交底发放火工品
项目部下分四个项目队,每个项目队有一名专职火工品保管员,保管员发放火工品的依据是钻爆设计图。
预防少打孔、多装药、振速超标的现象发生。
4.严格监炮制度
各项目队由技术主管负责,每次装药派专人手拿钻爆设计图逐一对照装药连线,并做好记录,对项目队管理人员和施工人员建立奖罚兑现措施。
5.隧道内外警戒
起爆前洞内通过哨声通知所有人员撤离至200m以外,并避开岩石抛掷路线;地面通过音响信号通知附近居民做好心理准备。
6.起爆
项目队的爆破实行统一指挥,指挥员提前半小时通知第三方和项目部监测人员到位,安放爆破监测仪器(一般不少于3台测振仪),指挥员在收到测振仪安放完毕后下达警戒指令,炮工在接到“警戒完毕可以起爆”的指令后方可充电起爆。
7.爆破振动监测数据反馈
爆破后半小时,监测人员将爆破监测数据及测点布放位置从网上传到爆破工程师的邮箱里。
由爆破工程师分析数据并决定是否需要调整钻爆设计。
8.开展钻爆竞赛活动
为确保工程质量,克服超欠挖现象,节约工程成本,项目部在总工程师的带领下积极开展钻爆竞赛活动,活动分为宣传发动、检查落实、评比、奖金兑现四个部分。
每月对隧道开挖班组的钻爆效果进行评比,由总工和爆破工程师打分,评出一、二、三等奖,财务会计随同,现场发放奖金。
此举极大地调动了钻爆班组的积极性和责任心,光面爆破效果显著提高。
截止目前,01标段区间钻爆施工,已成功穿越国家级文保5座,省级文保1座,市级文保建筑2座,人防洞1处。
针对特殊环境地段的钻爆施工,对周边眼隔孔装药、小导洞超前并设周边隔振孔、定向断裂爆破、大直径空孔龟裂掏槽、大直径空孔桶形掏槽和大直径空孔螺旋形掏槽等减振、隔振技术进行研究,通过理论分析、数值模拟计算、现场试验和爆破效应监测等多种手段,验证爆破减振、隔振效果,不断优化爆破设计方案,为即将到来的侧穿红房子宾馆、下穿天后宫、欧人监狱和青岛站西端暗挖下穿(紧贴)既有地铁2号线做准备。
附:
爆破流程图
爆破流程
踏看爆破点周围建筑物现状和距离
查看爆破点地质资料
观看掌子面岩石特性
技术交底
设计爆破施工图
严格按技术交底发放火工品
严格监炮制度
爆破振动监测
爆破振动监测数据反馈
是
隧道内外警戒
起爆
振速是否超标
否
爆破效果是否良好
是
否
岗位培训和指导
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