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围堰沟槽爆破专项方案

第九章供水管线、取水口及围堰沟槽爆破专项方案

9.1概述

9.1.1工程概况

淡水供水工程是华能山东石湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程“五通一平”项目的组成之一，采用永临混合方案，厂外淡水取水管道按永久设计。

取水点为八河水库，水库泵站与电厂之间管道长约14km。

本工程需对取水头部位、取水泵房、引水管槽、围堰基础沟槽和管道沟槽按设计尺寸进行爆破开挖。

取水口爆破区域位于八河水库副坝西侧。

据现场勘查，采区内岩层为正长岩，次坚石、普坚石均有存在，坚固系数f值为11～18，抗压强度为120～180MPa。

爆区内地质条件复杂，节理、裂隙比较发育，含水量丰富。

取水口爆区周围场地开阔，爆破方案设计主要控制爆破震动，严格控制一次齐爆药量，以确保临时围堰稳定和水库副坝安全。

施工中应采取积极的预防措施，确保施工安全。

爆破点附近的重要保护目标为距泵房约80m的水库大堤。

9.1.2工程内容

本工程主要包括取水头部位、取水泵房、取水头至泵房的沟槽、围堰基础沟槽和管沟的爆破开挖。

9.1.3工程要求

1.工期要求

优化施工方案设计、合理配备施工机械、人员,确保淡水供水工程在180天内按期完成。

2.质量要求

合格。

按业主“施工技术要求”进行施工，确保达到规定的开挖标高，保证施工质量。

管槽的开挖按相应规范、规程和要求执行，槽底开挖至原状土；边坡以确保施工安全为原则，根据地质条件由现场依据规范规程确定。

3.安全要求

①爆破时需确保水库大堤的安全。

②在钻孔、爆破及清运作业过程中，保证作业人员、作业机械和周围建筑设施的安全。

9.1.4工程特点

1.工序较复杂，对所需设备的投入和组织要求高。

2.地形地貌和周围环境比较复杂，安全要求高。

3.管槽开挖截面小，对工期和成本的控制不利。

4.管槽边坡应尽量采用预裂爆破，技术含量高，施工成本加大。

9.2总体方案与施工技术方案设计

9.2.1施工方案编制原则

1.确保安全

精心设计与施工，爆破过程中严格控制爆破振动及爆破飞石，确保周围建（构）筑物、水库大堤、设施、设备及人员的安全。

2.确保质量

在设计及其施工中采取先进的爆破新技术和新工艺，确保工程质量符合要求。

3.确保工期

本工程工序复杂，技术要求高，投入的技术与管理人员、劳动力、机械设备应考虑满足计划工期要求，并留有一定的后备力量。

4.降低成本

优化施工方案，尽量节约投资。

在施工过程中不断改进技术与工艺，提高效率，加强全面管理，确保施工安全，向技术、管理和安全要效益。

9.2.2施工方案编制依据

1.国家、地方法规、条例

①《中华人民共和国环境保护法》；

②《中华人民共和国矿产资源保护法》；

③《中华人民共和国矿山安全法》；

④《中华人民共和国安全生产法》；

⑤其它必须遵守的国家、地方的法规、条例。

2.技术规范及行业标准

①《爆破安全规程》GB6722-2003；

②《水工建筑物岩石基础开挖工程技术规范》SL47-94；

③《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》；

④《土方与爆破工程施工及验收规范》GBJ201-83；

⑤《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002；

⑥国家和地方政府颁布的有关技术法规和规范。

3.现场勘察及有关技术文件

①周围环境情况；

②业主提供的地质地貌资料；

③工程所在地水文、气候资料；

④招标文件及资料；

⑤业主有关爆破开挖质量与安全要求。

4.调查与咨询

①周围环境与地下管线等设施情况；

②当地建材、柴油供应情况；

③炸药、火工品供应情况。

9.2.3总体方案综述

1.先在取水围堰设计部位外侧填筑临时土方围堰（以下简称“临时围堰”）。

2.临时围堰填筑完成后，抽干堰内存水，进行库底清淤。

3.测量放线，标定取水头部位、引水管槽、围堰基础沟槽和取水泵房外边线，创造多个作业面，同时对取水头部位、引水管槽、围堰基础沟槽和取水泵房进行爆破开挖，实现多作业面的同时作业，以加快开挖进度，确保供水工程工期。

4.在展开上述工作的同时，对管道沟槽进行测量标定，先行清表，而后爆破开挖。

概括地说，本工程施工是根据供水工程的总体要求，取水口处施工程序大致分为四个步骤，即临时土堰填筑、基底处理、爆破开挖。

淡水管线部位：

分段放线、分段土方开挖、遇石方爆破开挖、清底、下管、试压回填，如此循环，实行多作业面、多区域同时作业的总体施工方案。

9.2.4基底处理施工方案设计

主要对库底淤泥和管道沟槽地表进行必要的基底处理，采用人工、挖掘机与自卸车挖装配合的方法，将库底淤泥和管槽地表的杂物、树木外运至指定堆放地点；对临时土堰内积水采用抽水泵排除。

9.2.5爆破技术方案设计

为了保证日生产进度和安全性要求，计划采用潜孔钻钻孔爆破方案，以提高作业效率。

由于爆破区域开挖深度小于3.0m，宜选用小孔径潜孔钻钻孔，钻孔直径为Ф76mm～Ф90mm。

1.岸上石方爆破

①孔网参数设计

a.开挖深度：

H=2.6m；

b.间距a=2.0m；

c.排距b=1.5m；

d.超钻深度h1，此取h1＝0.4m。

e.堵塞长度h0，此取h0＝2.0m。

f.孔深L=3.0m。

g.炸药单耗k=0.60kg/m3。

②布孔形式

采用三角形方式布置炮孔，按设计的孔网参数确定炮孔位置。

炮孔布置立面图见图1，平面图见图2。

b=1.5mb=1.5mb=1.5mb=1.5m

临空面h0

H

L1L

W1

h1

图1岸上石方爆破炮孔布置立面图

b

b

b

b

⊕⊕⊕⊕⊕⊕

⊕⊕⊕⊕⊕⊕

⊕⊕⊕⊕⊕⊕

⊕⊕⊕⊕⊕⊕

a=2.0maaaa

图2岸上石方爆破炮孔布置平面图

③单孔药量计算

根据公式Q＝KabL计算单孔装药量。

计算得Q＝5.4kg。

④起爆网路设计

本工程拟采用非电导爆管毫秒雷管，孔内与孔外延时接力起爆网路引爆装药，确保起爆网路的可靠性。

采用孔内与孔外延时相结合的方式，孔内装填8段（250±20ms）或9段（310±25ms）非电毫秒雷管，孔外采用2段（25±10ms）或3段（50±10ms）非电毫秒雷管，延期时间间隔：

25～50ms。

孔内采用高段延期，孔外低段接力，此种方法对一次起爆的所有药包由于高段雷管自身延时精度的误差，在同段内形成一个小的微差起爆次序，这样可减小齐爆药量在保护位置引起的震动，孔外低段接力起爆可确保每段内药包整体作用并确保为后排齐爆形成较好的临空面，减小岩石的夹制力和阻力，提高松动破碎效果。

采用此种设计，可大幅度降低爆破震动强度，同时可提高岩石破碎程度，为装运提供便利条件。

非电孔外接力起爆网路及起爆顺序如图3所示。

△△△△△△△

○○○○○○○

第3排3段非电雷管

△△△△△△

○○○○○○○

第2排3段非电雷管

△△△△△△△

○○○○○○○

第1排电雷管

图3孔外非电接力起爆网路示意图

⑤边坡孔处理

边坡孔按预裂爆破设计，预裂孔与主炮孔间布设一排缓冲孔，缓冲孔的排距和间距，按主炮孔的70%设计，其单孔药量也为正常爆破药量的70%。

预裂孔先于主炮孔50ms起爆。

预裂爆破后形成的预裂缝可以有效阻止主炮孔地震波的传播，以往工程经验表明，震动强度可以降低40%。

a.预裂爆破炮孔布置

预裂炮孔必须布置在边坡轮廓线上，钻孔方向必须与坡面平行，根据设计的炮孔间距，按要求的坡角定位定向，确保钻孔质量。

炮孔布设见图4所示。

主炮孔缓冲孔主炮孔缓冲孔预裂孔

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

预裂孔

图4预裂孔布设示意图

b.预裂爆破炸药品种选择

采用乳化炸药制作药包，用导爆索串联起爆。

c.预裂爆破单孔药量计算

预裂爆破的设计控制参数主要有孔径、孔间距、线装药密度、堵塞长度。

本方案设计的预裂爆破参数如下：

钻孔直径D＝90mm；

孔间距a＝nD＝（8～12）D，取a＝10×90＝900mm；

炮孔深度L＝H/sinα+h；

超钻深度h1＝20cm；

线装药密度q1=3（d×a）1/2σ1/3，σ为岩石抗压强度，取σ＝75MPa，计算得q1＝352g/m。

根据以往工程经验，线装药密度还可以再取小些，并且每个药包分为上、中、下三段分别对应不同的线装药密度设计装药结构。

d.装药结构：

对于预裂爆破的装药结构，分成三段不等的线装药密度进行装药，即底部加强装药段、中部正常装药段、顶部为减弱装药段和填塞段。

基本原则是在保证堵塞条件下，取底部长度L3＝0.2L，中部长度L2＝0.5L，顶部长度L1＝（0.2～0.3）L，所对应的线装药密度分别为：

q3＝320g/m，q2＝240g/m，q1＝160g/m。

e.装药方法：

将药卷用导爆索串联并牢固捆在木质板条或竹片上，固定在孔的中央。

f.填塞长度：

根据计算及以往工程经验，孔口堵塞长度为0.8～1.0m。

g.预裂爆破起爆网路

因预裂爆破是沿边坡线布设一排孔，故每段起爆的孔数即一段齐爆药量根据周围环境的安全要求而定，一次预裂爆破的孔数全部连接成串联网路进行起爆。

⑥边坡修整

边坡爆破清碴后及时修整坡面，并检查风化岩是否彻底剥离，清除危险石块，确保作业安全。

爆后借助渣堆清理并修整坡面。

使坡面凹凸不平度≤20cm。

修整坡面主要使用风镐，遇有个别大块危岩时采用浅眼控制爆破修整。

采场内临时边坡不允许出现负坡现象，以保证临时边坡的稳定与安全。

根据前期采面开挖后揭示的岩体构造和走向趋势，判定边坡施工中可能出现的问题，并预先做好必要的准备工作。

2.沟槽石方爆破

①围堰沟槽爆破

a.围堰沟槽布孔

1：

1

H=1.5mL=1.9m

b=1.0m

a

图5围堰沟槽布孔立面图

⊕⊕

a=1.3m

⊕⊕

a=1.3m

⊕⊕

b=1.0ma=1.3m

⊕⊕

图6围堰沟槽布孔平面图

b.单孔药量计算

根据公式Q＝KabL计算单孔装药量。

取炸药单耗k=1.2kg/m3。

计算得Q＝3.0kg。

c.起爆网路

采用非电导爆管毫秒雷管，两排孔同时起爆。

②管线沟槽爆破

a.管线沟槽布孔

2112

1：

1

H=2.0mL=2.4m

b=1.35mb=1.30mb=1.35m

a

图7管线沟槽布孔立面图

⊕⊕⊕⊕

a=1.5m

⊕⊕⊕⊕

a=1.5m

⊕⊕⊕⊕

a=1.5m

⊕⊕⊕⊕

图8管线沟槽布孔平面图

b.单孔药量计算

根据公式Q＝KabL计算单孔装药量。

取炸药单耗k=1.2kg/m3。

计算得Q＝6.0kg。

c.起爆网路

采用非电导爆管毫秒雷管，中间两排孔首先同时起爆，而后两排边孔同时起爆，时间间隔为50ms。

3.钻孔及装药

①钻孔要求

为了保证爆破效果，应严格控制孔位和孔距，如施工中遇到因地质或地形原因而不能完全按设计位置施工，可适当移动孔位，移动范围为－15～＋15cm；严格控制孔深，深度不够，将导致开挖后底板留有根底，形成欠挖，需二次爆破；如深度过大会导致底板平整度变化大，破坏底板的完整性，故施工中必须严格控制钻孔误差，使误差控制在10cm左右。

②装药结构

孔内连续直列装药结构，起爆药包位于孔底或2/3的装药长度部位。

③装药方法

严格按照确定的单孔药量进行装药，确保装药到位，填赛密实，保证质量。

孔内装填Φ70mm卷状乳化炸药。

首先制作起爆体，将雷管插入药卷并捆扎牢固。

孔底起爆时，首先将起爆体置于孔底，引出雷管脚线。

根据每孔的装药量，然后实施装药。

孔内装药必须连接紧密，装药过程中可用木质炮棍轻轻捣实，防止出现装药不连续的现象而中断起爆。

④填塞深度h0

填塞深度及质量是有效控制飞石的关键，填塞深度不够或质量不好，势必造成冲炮，使炸药的能量不能充分用于破碎岩石，降低爆破效果，且易产生飞石，对周围造成危害。

为了避免此种现象的发生，要求确保填塞深度h0不小于1.2W，施工时确保填塞质量，填塞密实。

4.爆破试验

为了更合理的优化爆破参数，提高爆破效果，确保爆破安全，在大量爆破之前，选定一小片区域进行爆破试验：

①选定试验区域：

选择山体一角或一段沟槽作为试验区域。

②爆破参数：

按正常设计布孔与钻孔，取不同的炸药单耗进行试验，每排炮孔数取4～5个，采用孔内与孔外延时接力起爆，微差间隔时间50ms。

通过试炮，确定合理的炸药单。

③爆破试验分三阶段

a.以第一次爆破设计为基准阶段；

b.之后2~3次调整参数为调整修改阶段；

c.以调整后参数指导和编制《实施性爆破施工方案》。

5.爆破安全控制

①爆破震动的控制措施

爆破时，炸药被分散在许多炮孔中，并通过高精度的分段毫秒雷管微差延时起爆，严格控制一段爆破的药量，从而控制爆破振动强度。

根据国家标准GB6722—2003《爆破安全规程》的有关规定，一般砖房的爆破震动安全允许标准为2.3～2.8cm/s（10～50Hz），钢筋混凝土结构建筑物为5.0cm/s。

当采用微差爆破时，应严格控制一次齐爆最大药量，其振速由爆破震动衰减规律公式计算得出。

根据工程周围的环境状况，开挖爆破震动是影响水库大堤安全的主要因素。

工程爆破中一般用爆破震动速度V值作为保护目标的安全控制指标。

根据萨道夫斯基的震动速度公式：

式中：

v——质点爆破震动速度峰值（m/s2）；

Q——一次齐爆药量（Kg）；

R——测点至药包中心距离（m）；

K0——爆破震动加速度衰减常数；

α——爆破震动加速度衰减指数。

K0取值为70，α取值为1.5，v=2.5cm/s，则可由上面公式计算出在不同距离处允许的最大一段齐爆药量见表1。

表1不同距离处对应的齐爆药量

序号

R/m

Q/kg

V=3cm/s

V=4cm/s

V=5cm/s

1

3

6.1

10.8

16.9

2

4

14.4

25.6

40.0

3

5

28.1

50.0

78.1

4

6

48.6

86.4

135.0

5

7

77.2

137.2

213.4

6

8

115.2

204.8

320.0

在微差分段爆破时参考上述计算结果控制每次齐爆药量，从源头上控制爆破震动强度，确保周围环境安全。

②爆破飞石控制措施

a.确保堵塞长度和严格控制施工质量，避免产生冲炮现象。

b.设计最小抵抗线方向应避开被保护目标，使被保护目标方向无飞石产生。

c.爆破时将爆区内的机械设备撤至安全区域，必要时对爆区内不能迁移的易损设施用木板进行防护，以做到万无一失。

③爆破安全警戒范围

按照《爆破安全规程》规定，本工程爆破时地面以上的安全距离不小于300米，爆破时将在此距离处设置警戒线，所有人员都必须撤离到警戒线以外。

④炸药、雷管的使用与保管

a.持证上岗

爆破员、押运员、保管员等有关人员均需持有公安部门颁发的操作证，持证上岗。

b.专人负责

炸药、雷管等火工品由专人负责运输、保管和发放，严格执行收发登记制度。

c.回收与保管

严格制定炸药、雷管使用计划，每次爆破后尽量少剩余火工品。

每次剩余的炸药、雷管等应及时收回，并当天送回公安部门的专用库房保管，施工现场不留火工品过夜。

d.按章作业

爆破作业人员应严格遵守《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》和国家标准GB6722《爆破安全规程》的有关规定，严防各种事故的发生。

6.施工顺序

施工顺序主要分为清理作业面、标孔、钻孔、炮孔检查与验收、装药与填塞、安全警戒和爆破、石方装运与推平、工程验收并退场等阶段。

施工顺序如图9所示。

检查清孔

核算药量

装药堵塞

钻孔

测量布孔

清理作业面

爆后检查处理

起爆

安全警戒

目标防护

连接网路

填方区渣土平整

渣土压实

清渣

二次破碎

爆破效果分析

图9爆破施工顺序图

①清理作业面

用机械配合人工清理作业面上的覆盖层，为测量布孔、钻孔做好准备。

②测量布孔

按设计参数标定孔位，其孔位误不大于10cm。

③钻孔

按标出的炮孔位置及设计钻孔深度、方向钻孔，炮孔深度误差不大于10cm。

④检查清孔

钻孔完成后，在装药前必须对所有炮孔钻孔质量进行检查，不合格或漏钻者应重钻补钻，并对实际钻孔参数进行记录，炮孔内有石屑杂物时，应用小于炮孔直径的高压风管向孔底输入高压风将石屑杂物吹净。

⑤核算药量

由爆破技术人员根据实际钻孔参数和岩石硬度情况对各炮孔的装药量进行核算调整，并标出调整后的各炮孔装药量。

对雷管进行筛选，并制作药包。

⑥装药堵塞

按设计的装药结构装填药包。

炮孔堵塞应严格按设计堵塞长度，并堵塞密实，堵塞材料为黄土或钻孔岩粉，严禁装入石块，以免产生过远飞石。

⑦连接起爆网路

装药堵塞完成后，由爆破技术人员严格按设计的爆破网路连接各炮孔，网路连好后要有专人进行检查，防止漏接错接。

⑧安全防护

必要时，对爆破部位防护和周围保护目标进行防护。

⑨安全警戒

爆破前必须做好人员、车辆、机械设备的撤离疏散工作，安全警戒距离为200m，在此范围内的所有人员、车辆、机械设备爆破时必须撤离。

⑩起爆

警戒开始后，由爆破员将起爆电雷管绑扎好，确认警戒完成后在规定时间准时起爆。

爆后检查处理：

爆破完毕15min后，由爆破技术人员进入现场检查，确认安全后解除警戒，若发现有盲炮应按《爆破安全规程》有关盲炮处理的规定及时进行处理。

清渣：

爆破完毕确认安全后，开始机械清渣运输作业。

爆破效果分析：

由爆破技术人员根据爆破和清渣情况及时对爆破效果进行分析，必要时应修正爆破设计参数。

7.爆破管理程序及记录

①管理程序

本投标文件中编制了业主、监理单位、施工单位对爆破工作的管理程序作为参考，届时根据业主的要求再行修订。

见下图10

业主

爆破施工单位

报送爆破施工设计表

打印分析结果、对爆破施工设计表提出修改意见

监理公司审核爆破施工设计表

图10爆破管理程序图

②爆破施工记录

爆破施工要做好施工记录，记录内容见表2、3。

表2爆破施工记录

施工记录内容

记录编号：

爆破时间：

年月日

爆破类型：

爆破地点：

钻孔直径（mm）：

总装药量（kg）：

爆破方量（m3）：

爆破效果：

平均孔深（m）：

堵塞材料：

炸药型号和尺寸：

堵塞长度：

每延时最大药量（kg）：

单位炸药消耗量（kg/m3）

爆破防护措施

施工单位QC检查员:

年月日

监理公司QC检查员:

年月日

表3爆破施工设计表

编号：

填表时间:

年月日天气:

施工单位

爆破时间

炮孔总数

爆破地点

爆区中心坐标

爆破位置标高

爆破类型

深孔爆破□浅孔爆破□找平爆破□预裂爆破□其它□

参数

设计值

实际值

参数

设计值

实际值

孔径（mm）

最大单孔药量（kg）

平均孔深（m）

最大段药量（kg）

孔距（m）

堵塞长度（m）

排距（m）

炸药种类

最小抵抗线（m）

总药量（kg）

台阶高度（m）

抛掷方向

雷管段别（ms）

线装药密度（g/m）

距离最近的被保护对象名称

爆区到最近被保护对象的距离（m）

爆破

断

面

及

分

段

情

况

示

意

图

业主

监理

施工

单位

9.3施工组织

9.3.1主要施工机械设备的选择与配备

根据工程要求，水库内外岩石爆破开挖量9200m3（天然密实方），管道沟槽爆破开挖量约30000m3（天然密实方），考虑到基底处理等工序、管道安装和管道回填工期叠加，实际实际爆破开挖工期按3个月计算，则平均月爆破开挖量应达13070m3；每月按25天的可施工日计算，则平均每日爆破开挖量应达到530m3，才能确保工程工期。

1.爆破主要设备的配备①穿孔工作量

本工程每日平均爆破方量为530m3，钻孔每延米爆破方量按1m3（Ф42mm）测算，穿孔辅助工作量按10%考虑，其日穿孔工作量为：

（530÷1）×1.1=583（m）

②穿孔钻机的配备

按每日完成583m穿孔工作量计算，并考虑到设备的完好率和钻孔需求的不均匀性，需投入YT24凿岩机12部。

浅眼控制爆破钻孔机械配备如表4所示。

表4浅眼控制爆破钻孔机械配备表

名称

型号

月生产能力

m3/台班

配备

数量

单机单班

进尺（m）

孔径

（mm）

凿岩机

YT24

1090

12

50

42

每日单班作业时，表4所列钻机月生产能力为1090m3，完全可满足每月13070m3的要求，并预留了25%的后备力量。

2.铲装机械的配备根据工程需要，铲装机械设备的配备如表5所示。

表5铲装机械设备配备表

序号

名称

型号

月生产能力

（万m3/台班）

需用

数量（台）

容量

（m3）

单机台班

能力（m3）

1

液压反铲

住友SH200

1.25

5

0.8

500

每日单班作业时，表5所列正常设备的铲装能力实际可达每月25000m3，完全可满足每月平均13070m3的要求，并预留了50%的后备力量。

3.主要运输车辆配备

清运土石的运输以大吨位的自卸车为主，同时考虑到施工便道维护、基底处理、回填等工程内容，还配备了部分小吨位车辆，如表6所示。

表6运输车辆的选择与配备表

序号

名称

型号

月运输能力

（万m3/台班）

需用量

（台）

载重

（t）

单车台班

装运量（m3）

1

自卸车

东风

0.15

5

5

60

2

自卸车

重型解放

0.45

2

20

200

合计

7

每日单班作业时，表6所列自卸车的运输能力可达每月17500m3,可确保完成每月13070m3的运输工程量，并预留了近40%的后备力量。

9.3.2.机械设备的组织安排1.爆破钻孔机械的组织安排

爆破设1个作业组，下设钻孔班和爆破班，配备全部钻爆设备，实行白天单班作业制。

2.挖运设备的组织安排

挖运组设4个作业班，每个组各配备1部挖掘机、2辆小吨位自卸车和2辆大吨位自卸车。

9.3.3管理机构及人员配备

1.机构设置及人员配备的原则

施工管理机构根据施工管理本身的需要和工程质量的要求设置，管理人员实行岗位责任制，作业队组实行承包制，充分运用经济杠杆强化管理。

图11爆破项目专业队组织机构图

根据岗位的需要，配备具有相应职称和能力的管理人员与熟练工人，一专多能、人尽其才，鼓励先进，严格考核，搞好文明施工，确保工期。

9.3.2组织机构设置：

如上图11所示。

9.3.3人员配备及业务分工

如表7所示。

表7人员配备及业务分工表

序号

组织机构名称

人员配备

业务分