临近公路危岩静态爆破施工方案.docx

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临近公路危岩静态爆破施工方案

1、编制说明

1.1编制依据

（1）山西**铁路有限责任公司《**铁路太原至静游段铁路指导性施工组织设计》。

（2）新建**铁路太原至静游段工程TXXS-1标段工程招标文件、合同文件、设计文件、施工图纸等。

（3）国家、铁道部、建设部、业主及地方政府有关安全、环境保护、水土保持的法律、规程、规则、条例等。

（4）我公司积累的类似工程相关施工工艺、工法以及投入管理人员的管理水平、技术状况、装备力量及多年来的施工经验。

（5）现场调查所获各种资料。

1.2编制范围

新建**铁路太原至静游段工程TXXS-1标段新横岭隧道出口WY1危岩处理。

1.3编制原则

（1）坚持确保质量、安全和工期的原则；在保证安全、质量的同时，省时、省力、省成本。

（2）坚持不断优化施工方案的原则。

（3）坚持“改造自然、保护自然、建设铁路、环保同行”和以人为本的原则。

（4）运用平行、交叉、流水等科学手段组织施工，工期安排遵循“合理可行、留有余地”的原则。

（5）本着先进性与适用性相结合的原则，采用先进可靠的技术，加强控制，确保优质、安全、快速、高效完成该项工作，并以先进可靠的施工方法和工艺控制投资，降低成本。

（6）坚持“高标准、高质量、科研先行”的原则，以“高、精、尖”为要求，配置与选择施工设备、技术、工艺，特殊工序遵循先试验、后实施，做到安全可靠。

（7）遵循“重视环境、保护环境”的原则，做到不扰民，不污染环境。

2、工程概况及不良地质情况

新横岭隧道起讫里程为DK15+333～DK20+255.9，全长4922.9m，为单线隧道。

隧道位于山西省太原市剥蚀侵蚀中山区，山势陡峻、沟谷纵横，出口端地质为奥陶系中统上马家沟组石灰岩层，岩石陡直，施工条件困难。

隧道出口段位于汾河**旅游风景区，出口（白文端）洞门里程为DK20+255.9，隧道洞顶、左侧均为**景区一景点——老虎口。

隧道出口段DK20+050～DK20+255.9，左侧紧邻汾河**旅游公路，右侧紧邻既有太古岚铁路。

洞身左侧覆盖层岩体厚度为40～50米之间，山势陡峻，呈倒角形态。

岩层表面3～5m，风化程度严重，节理、裂隙发育，属硅质、钙质胶结石灰岩等沉积岩。

隧道右侧距既有太古岚线隧道线间距为30米，且与既有隧道平行。

新建隧道出口边仰坡陡且高，岩体节理较发育，且由于局部夹薄层泥灰岩，存在差异风化，受垂直节理切割，形成危岩体，其特征如下：

WY1危岩位于新建铁路隧道出口左侧约30米处（公路上方），裂缝宽约0.1-0.2米。

危岩宽约8米，高约10米，厚约6米。

危岩在爆破、列车震动、降水等作用下易产生落石、崩塌等不良地质，危及公路及铁路运营安全，需采取清理、加固措施，确保安全。

3、施工总体思路及施工措施

3.1施工总体思路

经现场调查发现WY1所处山体山势陡峻、沟谷纵横，岩石陡直，施工条件极其困难。

受现场地形及施工工作面限制，无法满足施工机械作业条件及要求，只能对WY1采取静态爆破，人工撬块，层层剥离的方式，自上而下进行清刷，直至稳定围岩面，清刷WY1危岩体后，对清除面约8米×10米（宽×高）范围内进行喷锚网加固防护，防止岩面进一步风化，彻底消除安全隐患。

喷锚采用Φ22砂浆锚杆，长L=3.5米，间距1.5×1.5米，梅花型布置，HPB235φ6钢筋网片，网格间距20cm×20cm，喷C25混凝土厚10cm。

估算工程量如下表：

序号

项目

单位

工程量

备注

1

危岩静态爆破

m³

500

2

砂浆锚杆

根

50

Φ22，L=3.5米

3

钢筋网

T

0.2

φ6，20cm×20cm，

4

喷射混凝土

m³

10

C25，厚10cm

3.2施工措施

（1）施工便道

施工便道自**公路引入修建至工作面，达到爆破设备及材料的运输目的。

新建便道长约500米，路面宽3.5米，采用泥结碎石路面，设2％横向排水坡，最大纵坡不大于10%，最小曲线半径不得小于30米，施工便道修建需进行石方开挖约400m³。

（2）脚手架

为满足施工工作面要求，确保施工安全，根据山体地形特征，自**公路面搭设脚手架至危岩WY1处，危岩WY1处脚手架有效工作平台宽度不小于1.5米。

主要材料为直径40mm的钢管、竹排、钢丝绳和锚杆。

脚手架立杆间距1.5m，横杆间距2.0m，每个钢管结点用直径22mm、长2.5m的锚杆锚固在岩体中，坡面撑杆设在立、横杆相交处，长度据现场确定，与立杆连接支撑在坡面上，脚手架顶部用直径12mm的钢丝绳拉于地锚固定，在钢管横杆上铺设竹排，脚手架外部挂设安全网，脚手架两端、中间每隔一定距离布设剪刀撑，剪刀撑连接3～4根立杆，斜杆与地面夹角为45°～65°，相邻两排剪刀撑之间加设一根长斜杆，剪刀撑的斜杆两端除用旋转扣件与脚手架的立杆或横杆扣紧外，在其中间增加2～4个扣结点。

脚手架搭设高度约45米。

脚手架示意图如下：

4、安全防护

为确保**公路及施工安全，根据山体地形特征，施工期间须封闭**公路、拆除**门卫值班房及防护落石、滚石可能造成危害的**公路桥部位。

（1）**公路安全防护

WY1位于新建铁路隧道出口左侧约30米，**公路上方，为确保施工及**公路安全，爆破施工开工前与**管理局签订安全配合协议，对可能造成安全隐患路段的周边至少300米进行封闭处理，封闭路段两侧各设3名专人24小时进行值班盯控，并配备通讯电话及对讲机，随时保持通讯畅通。

严禁行人或车辆进入封闭路段，发现异常立即上报并及时处理。

施工期间聘请有关安全人员指导、帮助工程部门把好安全关，共同营造施工期间安全氛围。

完工后对**公路进行恢复，确认安全后解除**公路封闭。

（2）**门卫值班房安全防护

WY1位于**公路门卫值班房上方，施工过程中必然造成**门卫值班房的安全隐患，为确保施工期间**门卫值班房及值班人员安全，爆破施工开工前与**管理局签订安全配合协议，对**门卫值班房进行拆迁处理，对其值班人员进行撤离，待完工并确认安全后按相关协议进行**门卫值班房的恢复或重建。

（3）**公路桥安全防护

施工期间危岩爆破产生的落石滚石可能造成**公路桥靠近山体一侧桥台的损坏，为确保施工及**公路桥台安全，爆破施工开工前与相关单位签订安全配合协议，桥台部位铺设80cm厚细砂并在桥台前方设1.0m高挡土坎，以确保施工期间桥台安全，待完工并确认安全后进行桥台恢复。

5、主要施工工艺及方法

5.1静态爆破原理

无声破碎剂是通过与水反应，形成固相体积增大的结晶，结晶生长力对孔壁施加压缩应力，当与压缩应力成垂直方向的张拉应力超过了脆性物体的极限强度时，物体发生龟裂，随着无声破碎剂的膨胀压不断增长，被破碎物体的裂缝不断扩大，直到破碎。

常规施工方法是将无声破碎剂用水拌成浆体，填充在岩石钻孔中，在常温下可产生30Mpa以上的膨胀压，经6h～24h将岩石破碎。

无声破碎剂施工时，无震动、噪音、毒气，加上不是危险品，所以便于运输、保管和使用，安全方便。

5.2静态爆破施工流程

无声破碎剂施工流程为：

施工准备→钻孔破碎设计→钻孔→将无声破碎剂与水搅拌成浆→灌浆→岩石开裂→清理破碎岩石。

5.3静态爆破施工方法

（1）准备工作

1）测量放线：

根据危岩特点及现场地形确定并测放危岩开挖线，放出危岩清理范围及施工控制参照线。

2）做好防排水工作。

3）挖除覆盖层：

根据现场地形条件，人工挖除表面覆盖土层并弃至运离石方区，将表层碎裂岩石用人工全部清除，使整体岩石全部裸露，为钻眼爆破做好准备。

4）准备好静态爆破所用材料：

药剂、洁净拌和水、盛水桶、拌和盆、捅棍（水平灌装）、防护眼镜、橡胶手套、备用洁净水和毛巾。

（2）钻孔设计及钻孔

1）钻孔设计

岩石的破碎设计首先要了解山体的地质构造、岩质、节理发育状况（倾斜角度），岩石的抗压强度和抗拉强度，然后确定破碎时的最小抵抗线形W、孔距a和排距b、孔径D、孔深L、钻孔方向和钻孔布置。

根据施工取得的经验，各种参数一般估计值如下：

1最小抵抗线形W

最小抵抗线根据岩石的形状、节理、钻孔孔径和要求破碎的块度等因素来确定，一般取值为：

破碎软质岩石：

W=40cm～60cm，

破碎中、硬质岩石：

W=25cm～40cm。

根据设计资料及现场查勘情况，危岩岩体属于中、硬质岩石，所以取W=35cm。

2孔距a和排距b

岩石破碎块度较小时，W、a、b均取小值，相反，取大值，一般取值为：

破碎软质岩石：

a=40cm～60cm，

破碎中、硬质岩石：

a=30cm～50cm。

排距b根据岩体的自由面多少决定，自由面多，b取较大值，反之，b取较小值。

多排孔分次破碎时，b一般等于（0.6～0.9）a。

多排孔采用梅花形布孔。

危岩岩体属于中、硬质岩石，所以取a=40cm，b=0.8a=32cm。

3孔径D

孔径是决定无声破碎剂破碎效率的重要因素。

孔径D较大，无声破碎剂装药量较多，产生的膨胀压较大，其破碎效果较高。

但由于无声破碎剂水化同时放出热量，当内部蓄热状态达100℃时，无声破碎剂浆体中未水化的水分就会沸腾，产生蒸汽压，从而把无声破碎剂浆体喷出来。

所以，最大孔径D主要取决于无声破碎剂浆体是否喷出来。

一般孔径不小于20mm，但不大于50mm，取D=40mm。

4孔深L

孔深大小主要取决于破碎面的高度（H）和岩石的约束程度。

无声破碎剂浆体填满钻孔时，由于孔底部分发生裂纹较困难，所以，冬季施工，最大孔径D可以适当放宽。

当设计破碎面为岩石的节理面或断裂面时：

L=（O.90～1.05）H，（H为设计破碎高度）。

对于岩体节理面不清楚时，除创造人工自由面外，由于无声破碎剂对孔底部分破坏困难，孔深要比设计破碎深度大5％Hcm。

相反，对于孤石破碎，因其四面凌空，L可为H的80％左右。

5钻孔方向

钻孔方向与岩体的节理方向互相垂直，其破碎效果最好。

一般来说，尽可能钻垂直孔，钻孔施工和填充无声破碎剂浆体方便简单。

如岩石节理不清楚，则要在破碎面上打水平孔或斜孔、再打垂直孔，分段切割或破碎，以达到最佳破碎效果。

6钻孔布置

a孤石：

根据孤石的大小、形状和破碎块度，来调节无声破碎剂用量。

取值为：

D=30mm～50mm，a=40cm～60cm，L=80％H。

b岩石切割：

有节理情况下，钻孔方向要与节理面垂直；对于远离自由面的采取梅花型及在岩石破碎面的上面和侧面同时钻孔的形式进行破碎；在无节理面或节理面不清楚时，要在预定破碎面上钻水平孔，创造人工自由面，方可奏效。

取值为：

D=30mm～40mm，a=20cm～40cm，L=（1.0～1.05）H。

c钻孔位置与裂纹形状：

岩石钻孔灌入无声破碎剂浆体后，裂纹一般按相邻接近的孔首先联成线。

d孔距与孔径的关系：

一般情况下，孔距与孔径之比为10倍左右。

2）钻孔

根据钻孔设计确定的相关参数在岩石上用空压机带动风钻进行钻孔。

初步确定静态爆破参数后，选择代表性段落进行试爆，根据试爆效果修正爆破参数后，再进行正式施工。

（3）拌浆、灌浆

1）无声破碎剂型号的选择

施工中，根据施工期间的气温或工作环境温度选择无声破碎剂型号，见下表。

无声破碎剂型号和使用范围

型号

使用温度范围

使用季节

无声破碎剂I

20℃～35℃

夏季用

无声破碎剂Ⅱ

10℃～25℃

春秋用

无声破碎剂Ⅲ

5℃～15℃

冬季用

无声破碎剂Ⅳ

-5℃～8℃

寒冬用

结合本工程的施工时间，选用无声破碎剂Ⅳ型。

2）无声破碎剂使用量估算

根据试验测得无声破碎剂的比重和每立方米浆体中无声破碎剂重量K，见下表。

无声破碎剂比重及浆体容重

无声破碎剂型号

比重／g·cm-3

水灰比

K/kg.m-3

无声破碎剂-Ⅲ、Ⅳ

3.28

0.33

1650

无声破碎剂用量Q=∏R2LK

式中：

Q——每米钻孔的无声破碎剂理论用量，kg/m3；

R——钻孔半径，m；

L——钻孔深度，m，L=1.0m；

K——每立方米浆体中无声破碎剂用量，kg/m3；

当钻孔直径不同和使用无声破碎剂型号不同时，算出每米钻孔的无声破碎剂使用量，见下表。

无声破碎剂-Ⅲ、Ⅳ：

Q=3．14×R2×1×1650=5181×R2（kg/m）。

每米钻孔的无声破碎剂使用量表

型号

钻孔直径/mm

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

无声破碎剂-Ⅲ、Ⅳ

4.06

4.66

5.31

5.99

6.71

7.48

8.29

9.14

10.03

10.96

11.94

3）无声破碎剂质量检查

无声破碎剂为塑料袋包装，只要不受潮，存放一年左右不会变质。

现场可用如下直观试验法鉴别：

取200g无声破碎剂与60ml水拌成浆体，灌入100ml玻璃瓶中，在相应温度下，经8h～24h玻璃瓶破裂，则此无声破碎剂有效，可以继续使用。

4）拌浆

无声破碎剂每袋为5Kg，加水量一般为无声破碎剂重量的30％，即加入1500ml的水，无声破碎剂浆体以畅流入孔为准，无需多加，否则会降低破碎效果。

搅拌时，先把水倒人桶中，再倒无声破碎剂，用人工搅拌时，要戴橡胶手套，搅拌时间一般为60s～90s。

无声破碎剂如果结块久置，会降低它的性能，所以残留在桶底的无声破碎剂结块，要随时清理。

搅拌好的无声破碎剂浆体，要在10min以内用完，久置会使灌孔困难，效率降低。

5）灌浆

①对于垂直孔，可直接倾倒进去，孔口留2cm左右空隙，用废纸或废布将口堵实，有利于提早破碎时间。

②对于斜孔或水平孔，为防止倒流的现象，可用水灰比为0．25～0.28的水与无声破碎剂拌成浆体，用手搓成条，塞入孔中，再用木棒捣压密实，最后用塞子堵口。

③多排孔采用梅花型布置。

邻近自由面的孔，容易开裂，中间孔因受四周限制，开裂困难，因此，在灌无声破碎剂浆体时，要有一定的时间差，即先灌边缘一、二排孔，经l～3h，再灌三、四排孔，以此类推。

④灌浆时，为确保施工人员安全需配戴防护眼镜及口罩，避免浆体冲出伤及眼睛和其它部位。

因无声破碎剂具有轻度腐蚀性，所以碰到皮肤时要立即用清水冲洗。

施工期间，聘请生产厂家现场指导。

（5）药剂反应时间的控制

药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。

药剂（卷）反应时间过快易发生冲孔伤人事故。

实际操作中，控制药剂反应时间太快的方法有两种，一种是在拌合水中加入抑制剂或促发剂，加入量为拌合水的0.5﹪～6﹪；另一种方法是严格控制拌和水、干粉药剂和岩石温度。

气温较高时，破碎前对被破碎物遮挡，药剂存放低温处，避免暴晒。

将拌合水温度控制在15℃以下。

气温较低时，药剂反应时间会延长，反应时间太长会给施工带来不便。

一般解决办法是加入保温剂和提高拌和水温度。

保温剂加入过多，会降低药剂膨胀力。

拌和水温度可根据实际适当提高，但最高不可超过40℃（否则可能冲孔）。

反应时间一般控制在15～30分钟为较好，施工现场条件较好时，可根据实际缩短反应时间，以利于施工。

每次静态爆破的数量控制在20m3左右，钻孔数量控制在60～100个，灌装静态爆破剂的时间控制在30分钟以内。

无声破碎剂完全膨胀时间由试验确定。

（6）清理岩石

待无声破碎剂完全膨胀后，由人工使用钢钎清理破碎的岩石，清理顺序为自上而下，清理完成后进入下一层岩石的静态爆破。

清理过程中注意安全，防止岩石坠落伤人事件发生。

5.4对危岩WY1清刷后坡面防护

（1）施工准备

施工前先根据边仰坡现场实际情况确定防护范围，后用脚手架、竹排等架设施工平台，施工平台要保证稳定、可靠，平台的高度根据边仰坡的高度及施工操作方便而定，另外在原地面合适地方于脚手架搭设处左右两侧各清理20m2左右的场地，以放置喷射机及堆料的要求。

（2）砂浆锚杆的施工

锚杆预先在钢筋加工场按设计要求加工制作。

砂浆强度不得低于M20。

砂浆锚杆施工工艺流程为：

钻孔→清孔→注浆→插入杆体→安装锚杆垫板。

施工采用人工手持气腿式风钻，按设计要求钻孔，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑；用注浆泵将水泥砂浆注入孔内，砂浆至少填充锚杆孔体积的2/3后方可停止注浆；及时将加工好的杆体插入孔内，安装锚杆垫板。

施工注意事项：

锚杆钻孔位置及孔深必须准确；锚杆要除去油污、铁锈和杂质；锚杆体插入孔内不小于设计长度的95%。

（3）钢筋网

钢筋网拟采用HPB235φ6钢筋加工，网格间距20cm×20cm，按设计预先在加工场加工成型，钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等处理。

钢筋类型及网格间距符合要求。

钢筋网根据危岩清理后边仰坡的实际起伏形状铺设，并与岩面间隙不大于3cm。

钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆点焊在一起，使钢筋网在喷射混凝土时不晃动。

钢筋网加工场加工成片，采用安全绳将网片吊至工作面，现场焊接形成整体。

（4）喷射砼

喷射混凝土采用**出口拌合站拌制，喷射机械手湿喷混凝土作业。

初喷在爆破开挖完成后立即进行，以尽早封闭暴露开挖面，防止表层风化剥落。

喷射砼前，根据《砼锚喷支护技术规范》的规定及施工前所做的标准配合比再进行试配，力求达到强度的前提下回弹量最小，施工中将严格按照施工规范及施工经验控制好砼的施工质量：

1）喷射前，对边仰坡坡面上可能松动的岩石再次进行清理，并用高压风清理坡面上的其它杂物，且使坡面有一定的湿度；

2）喷嘴与受喷面保持垂直，同时与受喷面保持0.6～1m的间距；

3）喷射砼的回弹物一律作废品处理，所有回弹砼将从工作面清除，严禁重复使用回弹砼料；

4）为保证砼喷射厚度和减少砼回弹率，施工时，采取分层喷射砼方法，并在坡面上打入控制厚度的标记钢筋。

5）对喷射完毕的砼进行定期养生，养生时间不少于14天，并且每天洒水保湿。

6、工期计划

本危岩清理施工计划工期为3个月。

7、拟投入主要施工人员、机械设备及材料

根据每日计划完成工作量，以满足施工要求，合理利用劳动力，充分发挥机械设备使用效率为原则，拟投入施工人员、机械设备及材料如下表：

主要施工人员数量表

序号

工种

单位

施工部位

数量

备注

1

管理人员

名

新**隧道出口WY1清理

5

全面管理

2

静态爆破员

名

新**隧道出口WY1清理

15

爆破

3

架子工

名

新**隧道出口WY1清理

6

局部搭设脚手架

4

机械工

名

新**隧道出口WY1清理

3

5

司机

名

新**隧道出口WY1清理

3

6

电工

名

新**隧道出口WY1清理

1

7

普工

名

新**隧道出口WY1清理

10

清理

主要机械设备及材料表

序号

设备/材料名称

型号规格

单位

施工部位

数量

备注

1

移动式空压机

2.5m3/min

台

新**隧道出口WY1清理

5

打眼送风

3

人工风枪

7655型

支

新**隧道出口WY1清理

10

打眼

4

风镐

支

新**隧道出口WY1清理

5

局部清理

5

挖掘机

320型

台

新**隧道出口WY1清理

1

清理公路面落石滚石

6

自卸汽车

12m3

台

新**隧道出口WY1清理

2

公路面落石滚石运输

7

无声破碎剂

新**隧道出口WY1清理

充足

爆破

8、质量标准

爆破开挖后边坡稳定，满足安全要求；爆破后无大的石块，破碎效果明显，满足人工清理及运输要求。

9、安全措施及注意事项

（1）建立安全保证组织机构，制定安全保证制度，配备安全管理监督人员，在组织上和制度上为施工安全提供保障。

（2）无关人员不得进入施工现场。

（3）发生冲孔是正常现象，也是不可预见和不可完全控制的现象。

冲孔产生的原因较多，大致有以下几种：

①操作人员操作不当：

包括药剂已经发热冒气仍在灌装，装填不密实有空气隔层等；②温度控制不当：

气温高时，拌和水、药剂、钻孔孔壁温度控制不当、抑制剂药量不够，致使药剂反应过快等；③布孔设计不当：

孔距及抵抗线过大、孔壁光滑等；④钻头选用不当：

钻孔直径过大等。

冲孔时药剂温度较高且有腐蚀性，冲入眼内可能会对角膜造成严重损害，为防止伤人事故，操作人员必须配戴符合国家安全标准生产的防冲击防尘PVC护目镜进行操作。

（4）在药剂灌入钻孔到岩石开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。

药剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离装灌点，观察裂隙发展情况时须更加小心。

此外施工现场专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，立即用清水冲洗，情况严重者立即送医院清洗治疗。

（6）刚钻完孔和刚冲孔的钻孔，孔壁温度较高，确定温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装药。

（7）制定爆破施工应急预案，并进行演练，保证在发生事故时能及时响应，及时完成事故的处理和救援。

10、环保措施

（1）成立环境保护领导小组，加强现场管理，完善管理制度，建立健全管理体系。

（2）施工时，施工便道严格按照设计的要求实施，尽量减少临时用地范围，严禁碾压、踏踩便道周围植被。

（3）施工中车辆、机械设备和行人按照规定路线行驶或行走。

（4）施工期间，弃碴车辆要加盖苫布防止散落，对现场道路、施工便道及施工场地进行洒水，以减少扬尘，减轻对周围环境的污染。

（5）施工现场废弃物不得向河流、居民生活区及法律禁止的场所排放、倾倒或任意抛弃。

（6）现场的固体废弃物和生活垃圾，要集中处理，符合当地政府和国家有关要求。

（7）现场所用的内燃机械设备必须使用符合国标的无铅清洁型燃料，机械维修产生的润滑油脂必须全部回收，不得随意丢弃和焚烧。

（8）现场使用的机械设备产生的噪音必须符合国家标准的要求，不得扰民。