刀盘卡壳爆破处理方案.docx
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刀盘卡壳爆破处理方案
中铁二十局集团有限公司
莞惠城际GZH-6标项目经理部
GDZK659环盾构机盾体卡壳爆破处理施工方案
编制:
复核:
审核:
中铁二十局集团有限公司
莞惠城际GZH-6标项目经理部
二〇一三年九月九日
1.概况
2013年8月27日左线夜班659环从398mm开始掘进,速度很慢(3-8mm/min),推力较大(超过2000T)。
掘至700mm更换39#、49#、52#、53#4把单刃滚刀,复紧刀盘螺栓后,白班进去检查时发现54#刀偏磨严重53#刀圈崩裂,然后换刀掘进时推力超过2000T,速度非常慢(1-2mm/min),刀盘扭矩350-400knm推至1157mm时开仓检查刀具,经检查,刀具无磨损。
30日推力达到4500T时,任然没有掘进速度,9月1日掘进时最大推力达到4900T时速度还是很小(1-2mm/min)由于边刀磨损导致开挖轮廓缩小,盾构机切口环密贴周边围岩,盾构机受前方围岩的约束已无法继续前进。
9月3日推力达到5100T时依然没有速度,试图收铰接千斤顶,收到20mm左右,前体没有动,只是把后体拉了过去。
8月27日至9月3日通过对欠挖围岩多次尝试推进,盾构机仅继续前进约1200mm,无法继续前进,从土仓内看,切口环前方已无突出岩体阻挡盾构前进,经分析盾构机前体已被围岩卡死,为此项目部经研究决定采用爆破方法破除盾体上方围岩,使盾构机尽快脱困(见图1)。
图1盾构机上部围岩爆破清除示意图
2.地质情况及地面环境
目前右线盾构机当前机头里程为GDZK35+015.409,上方的建筑物调查为:
刀盘上方建筑物为橡胶厂一栋2层厂房。
此厂房在左线隧道中心线正上方,中心线右边为空旷地是橡胶厂的主干道。
隧道埋深42米,围岩是5级,爆破位置地面环境状况如图3。
根据地质勘探资料,洞身范围全部都是W2弱风化混合片麻岩,洞身上方18.7m处于W3强风化混合片麻岩。
洞身上方34m处于全风化混合片麻岩,洞身上方39m处于5m粉质黏土层。
具体岩土层分布见图2
图2地质剖面示意图
图3:
爆破位置地面环境状况图
3.爆破设计依据
1、中华人民共和国爆破安全规程(GB6722-2003)。
2、公安部《爆破作业人员安全技术考核标准》。
3、铁路隧道施工规范(TB10204-2002/J163-2002)。
4、地下铁道工程施工及验收规范(2003年版GB50299-1999)。
5、本工程线路平面图及纵断面图。
6、岩土工程勘察报告。
7、以往类似工程爆破经验、资料。
4.爆破施工技术方案
根据地质剖面图,本次爆破地层主要为微风化片麻岩,施工作业空间位于盾构机土仓内,作业空间狭小,爆破不能一次成型,只能分步进行。
盾体上部岩石的清除施工拟分两个阶段进行,第一阶段在刀盘前方爆破开挖一个工作洞,为第二阶段清除盾构机前体上方岩体提供工作空间。
4.1爆破设计基本原则
4.1.1严格遵循“浅孔、密眼、小药量、间隔装药”原则,有效控制爆破震动效应,避免和减少爆破震动对地面建筑及居民正常生活造成不利影响;
4.1.2严格控制爆破后石渣块度大小(直径要控制在30CM以内),保证能够使用盾构机螺旋机直接进行出渣,缩短清渣时间。
4.1.3严格控制单段的最大装药量、优化炮孔布置,尽可能减少炸药爆炸产生的爆轰波及高温、高压的爆轰产物对盾构机刀盘及机械设备造成损伤。
4.2爆破器材选择
根据隧道水文地质情况及盾构机作业环境的特殊性,应选用防水效果好、起爆安全的爆破器材。
本次爆破选用2#岩石乳化炸药,标准药卷直径为32mm,爆速3600mm/s,雷管用非电位微差毫秒雷管1~13段。
4.3装药结构
炮眼直径为φ40mm,炮孔深度控制在1.2m,采用不偶合及间隔装药,炮孔堵塞长度不小于200mm炮泥封堵。
4.4工作洞开挖
由于土仓内作业空间狭小,爆破不能一次成型,只能分布进行,故工作洞的开挖按试爆——掏槽——断面扩大的顺序进行。
4.4.1试爆
为优化爆破参数,确保盾构机安全,在正式爆破前首先要进行试爆,试爆区共布孔5个,孔间距15cm,孔深60cm,装药量300g/孔。
4.4.2掏槽
利用盾构机开口位置进行掏槽眼的布置,为减小爆炸产生的碎石对刀盘造成损伤,掏槽采用直眼掏槽,炮眼布置如图5所示。
1#~5#:
炮眼间距80mm,深1200mm,装药量600g/每孔;
6#:
炮眼深1000mm,装药量500g/每孔。
图5掏槽炮眼布置方式
4.2.3断面扩大
掏槽成功后,利用掏槽形成的临空面,由中间向两侧进行工作洞的扩挖,扩挖期间炮眼间距250~350mm,深1000~1100mm,装药量300~400g/孔。
4.5盾构机前体上方岩体爆破清除
利用第一阶段提供的作业空间破除盾体上方岩体,为减小爆破对盾体造成损伤,距离盾构机外轮廓线上部预留40cm的保护层,并且保护层位置周边孔采用弱松动爆破处理方法。
盾体上方围岩的清除按掏槽——扩大断面的顺序进行。
4.5.1掏槽
掏槽采用楔型掏槽法,炮眼布置见图6示。
掏槽眼深1000mm,装药量400g/孔。
4.5.2断面扩大
利用掏槽形成的临空面,由中间向两侧逐步清除图6掏槽炮眼布置方式
盾体上部围岩,盾体上方共布置三排孔,排间距400mm且第一排孔距盾构机外轮廓线400mm,列间距为250mm,炮眼深100~110cm,装药量300g/孔。
4.6爆破施工技术要求
4.6.1准备工作
开挖前,根据开挖断面中心线和断面轮廓线,测量放线,布设炮孔位置,并用红油漆明确标注各个炮孔的位置,经检查确认后,作为钻孔的依据。
4.6.2钻孔
选用7655型风动凿岩机进行钻孔作业。
炮孔的深度、角度、间距需符合下列要求:
辅助眼的眼孔间距、行距误差不得大于100mm;周边眼岩爆破设计轮廓线上的间距误差不得大于50mm;周边眼外斜率不得大于50mm/m;眼底不超出开挖断面轮廓线100mm;内圈眼至周边眼的排距误差不得大于50mm。
4.6.3眼孔和清孔
检查炮孔质量,钻孔完毕,按照炮眼布置图进行检查并做好记录。
不符合要求的炮孔必须重钻。
在装药前,用高压风渐炮孔中的泥浆、石屑吹洗干净。
4.6.4装药
由持证爆破工进行装药作业,技术人员现场指导。
严格按设计装药,装药堵塞时必须保护起爆网络,非电雷管脚线不能有打结和损伤,否则必须更换,导爆索切割必须用刀一次切断,不得揉磨或撞击。
4.6.5封堵
用粘土按要求对炮孔进行封堵密实。
4.6.6连接
按设计要求进行引线连接。
4.6.7起爆
起爆前与各施工面进行联系,按统一命令起爆。
4.6.8爆后检查
起爆后,及时通风排烟。
通风15分钟后,由专职安全员和爆破作业人员检查爆破现场,发现不安全隐患立即处理。
待安全员检查确认无安全隐患后,施工人员方可进行下道工序施工。
4.7最大装药量确定
《爆破安全规程》规定:
一般砖房安全震速2~3cm/m,钢筋混凝土框架结构楼房为5cm/s。
为确保临近建筑物的安全,爆破震速必须小于上述规定数值。
根据8.2.2条爆破地震安全距离公式:
V=k(Qm/R)a
V——爆破地震安全速度,本工程中取V=1cm/s;
Q——微差爆破最大一段装药量,kg;
R——爆破区至被保护物距离,本工程爆破区距建筑物最小距离为32m;
m——药量指数,取m=1/3;
k——与爆破场地条件有关系数,取k=150;
a——衰减系数,本工程取a=1.8。
Qmax=3RV/ka=3*32*1/(150*1.8)=0.35kg
通过上式可计算得出允许最大一段装药量Qmax=0.35kg,爆破施工中严格控制每段装药量不超过上限制。
5.爆破施工监测
在爆破施工期间需要进行监测的项目有:
地面及建筑物的沉降及倾斜、左线相应位置的管片姿态、收敛及外观、右线盾构机的位移。
5.1地面及建筑物的沉降及倾斜监测
5.1.1爆破施工前,测量室对爆破位置上方地面及建筑物监测点进行仔细检查并测初值;
5.1.2建筑物裂隙观测:
对建筑物已有的裂纹在其两侧设置观测标志,对较大的裂隙,至少在最宽处及裂隙末端各布设一对观测标志。
裂纹可直接量取或间接测定,分别测定其位置、走向、长度和宽度的变化。
5.1.3监测频率:
沉降及裂纹的监测,每次爆破作业前及爆破后各一次;建筑物倾斜监测每天1次。
监测结果要在完成后20min内向爆破领导小组反馈。
5.1.4爆破时,测量室地面监测人员要注意爆破时地面的震动情况,并及时向项目领导及值班经理反馈,以便及时调整爆破参数,保证周边建筑物安全。
5.2左线相应位置管片姿态及外观监测
5.2.1每次爆破前及爆破后测量室要对左线隧道SJZ1570~1580(11环)管片姿态及收敛情况进行测量,并对管片外观(裂纹、错台等)变化情况观测记录。
5.2.2爆破时,土木室安排专人感受震动情况及观察管片变化情况,并及时向项目领导及值班经理反馈,确保左线隧道的安全。
5.3右线盾构机位移观测
每次爆破结束后,操作手对推进千斤顶的行程进行测量,掌握盾构机位移情况。
6.爆破设计优化
根据试爆结果和实际岩层条件,每次爆破后,对爆破效果进行分析,及时调整或修正爆破参数,以提高爆破效率。
6.1根据节理裂隙发育、岩性软硬情况,修正眼距、装药量,特别是周边眼的有关参数。
6.2根据爆破后石渣的块度大小调整相关参数。
石渣块度小说明炮眼布置偏密,块度大说明炮眼偏稀,用药量过大。
6.3根据爆破震速监测,调整同段起爆最大药量和雷管段数。
6.4依据开挖面凹凸情况修正钻眼深度,使炮眼底基本处于同一断面上。
7.爆破后施工通风及降尘措施
7.1土仓内作业环境卫生标准
7.1.1土仓内氧气含量按体积不小于20%;
7.1.2噪声不能大于85Db;
7.1.3土仓及隧道内有害气体浓度允许值:
二氧化碳按体积不能大于5‰,氮氧化物为5mg/m3,甲烷(CH4)浓度不大于3‰,一氧化碳最高浓度30mg/m3。
7.2通风措施
7.2.1采用压入式通风方式,从土仓壁9点位球阀接管路到土仓底部,待爆破结束后,向土仓底部压入新鲜空气,将土仓内的有害气体通过土仓及人闸门尽快排出;
7.2.2加强爆破期间对隧道通风设施的检查及维修,保证隧道内空气的新鲜。
7.3降低粉尘措施
7.3.1钻眼作业采取湿式凿岩技术;
7.3.2凿岩机钻眼时,先送水,后送风,放炮后进行喷雾洒水,尽可能降低土仓内粉尘浓度。
8.爆破施工安全措施
8.1成立爆破施工领导小组,爆破作业期间项目领导轮流进行值班。
组长:
刘晓勇
副组长:
刘云飞胡抒怀
组员:
张涛涛周阳光张晋豫师永王海强刘智勇康斌窦少卿
爆破期间,项目领导轮流值班。
8.2爆破手必须持证上岗,岗前需经项目部安全交底后方能上岗操作。
8.3严格执行火工品领发制度,火工品由刘涛负责领回,交值班经理保管(炸药及雷管要分开存放)。
爆破前,火工品由臧学春负责领用及送入隧道,领用数量要由值班经理或项目领导签字确认,值班经理负责做好火工品的领用记录。
8.4装药由专职爆破工在技术人员的指导下进行炸药的装填,并严格控制炸药用量。
装药区内严禁烟火,非装药人员在装药开始前一律撤出装药地点。
8.5装药结束后进行检查验收,未经检查验收不得进行下步作业,爆破工要做好装药的原始记录。
8.6爆破作业前,必须设置明显的标志及岗哨,爆破时人员必须全部撤离到安全区域。
8.7每次爆破后,爆破员应认真填写爆破记录,爆破员及保管员需将爆破器材仔细清点,如数及时直接交回爆破器材仓库。
8.8爆破结束后,清理人员在清理过程发现瞎炮、残炮、雷管等立即报告,由爆破员处理。
8.9爆后执行现场检查制度,爆破后由专职安全员检查爆破现场,发现不安全因素,及时彻底处理,以确保施工及人身安全。
8.10火工品的使用实行循环领用制度,根据实际施工情况提前确定每一循环所需火工品数量,并报专职仓库保管员,以便统一数量、统一管理,满足爆破要求。
8.11每次爆破前,由值班经理负责通知测量室对左线隧道及地面建筑物进行监测。
8.12工作洞爆破时,必须对人仓口进行防护,对爆破面及盾构机刀盘用汽车胶轮胎(破开后用铁线相连成网状)或炮被进行覆盖。
人闸口用木板封闭,严禁飞石飞出仓外。
8.13严格按照爆破设计方案的参数进行爆破作业。
钻眼深度、装药系数根据开挖岩层的软硬程度确定。
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