济莱高速隧道爆破设计内容总.docx
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济莱高速隧道爆破设计内容总
第一部分:
技术设计
一、工程概况
1、地理位置
济南至莱芜高速公路第六合同段位于山东省济南章丘及莱芜市境内,全长4.8Km。
长城岭隧道左幅878m(右幅794m),娘娘庙大桥左幅LK41+331~LK41+513(右幅RK41+327.480~R41+640.180)、上游隧道进口位于莱芜市雪野镇大厂村,出口位于莱芜市雪野镇西峪河南村。
施工现场周围无大型建筑物,仅有部分民用建筑。
2、工程简况
上游隧道全长左幅2421(右幅2490)米,合计4911米,开挖断面达165m2。
其中左幅Ⅱ级围岩370米,Ⅲ级围岩820米,Ⅳ级围岩1030米,Ⅴ级围岩201米;右幅Ⅱ级围岩330米,Ⅲ级围岩850米,Ⅳ级围岩1175米,Ⅴ级围岩135米;长城岭隧道全长左幅854(右幅759)米,合计1613米,开挖断面达165m2。
其中左幅Ⅲ级围岩160米,Ⅳ级围岩480米,Ⅴ级围岩214米;右幅Ⅲ级围岩145米,Ⅳ级围岩371米,Ⅴ级围岩243米。
隧道爆破方量约为756399m3。
石方主要集中在上游隧道进口与长城岭隧道出口之间,石方约90961m3,另外上游隧道出口石方44928m3,合计路基石方135889m3。
娘娘庙大桥左幅长182m(右幅长312.7m),基底位于强-弱风化灰岩上。
桥涵基础石方
3、开挖施工方法
3.1长城岭隧道Ⅳ级围岩及Ⅴ级围岩段采用单侧壁导坑法开挖,开挖进尺控制在0.75~1.0m以内,弱爆破技术,小型挖掘机装渣,小型拖拉机运输至洞口处,再由装载机配合大型载重自卸车运输至弃渣场。
Ⅲ级围岩采用台阶开挖法进行,光面控制爆破及减震爆破技术。
上台阶采用小型挖掘机扒渣至下台阶,再由装载机配合大型载重自卸车运输至弃渣场。
爆破进尺控制在1.5米以内。
3.2娘娘庙大桥,左幅基础8个,右幅基础13个,基础采用扩大基础形式,基坑开挖施工时,表面种植土及土方采用挖掘机开挖,遇石质时采用松动爆破,挖掘机、装载机、自卸汽车除渣。
3.3上游隧道Ⅳ级围岩及Ⅴ级围岩段采用单侧壁导坑法开挖,开挖进尺控制在0.75~1.0m以内,弱爆破技术,小型挖掘机装渣,小型拖拉机运输至洞口处,再由装载机配合大型载重自卸车运输至弃渣场。
Ⅲ级围岩采用台阶开挖法进行,光面控制爆破及减震爆破技术。
上台阶采用小型挖掘机扒渣至下台阶,再由装载机配合大型载重自卸车运输至弃渣场。
爆破进尺控制在1.5米以内。
Ⅱ级围岩采用全断面开挖,光面控制爆破技术。
3.4石方路基施工方法
土方路基挖方地段直接采用大型挖掘机进行挖除,石方地段采用自上而下松动控制爆破,每次开挖10~20m,并采取防护措施。
出渣由挖掘机挖装,载重自卸车运输至弃渣场。
4、水文地质概况
隧道岩体以灰岩为主,岩石较坚硬,节理裂隙发育。
桥基及挖方路基石方地段岩石为强风化~弱风化的灰岩,岩体破碎,完整性差。
线路范围的水文地质条件简单,属裂隙水。
6、爆破要求
(1)洞口周围的民用砖房采用爆破振动安全标准为2cm/s以内。
(2)对于露天控制爆破个别飞石的警戒距离不小于300m,个别飞石最大距离控制在45m以内。
(3)爆破环境及爆破警戒布置详见《图1、2、3娘娘庙大桥及长城岭隧道出口、上游隧道进口、出口爆破环境平面布置图》及《图4、5、6娘娘庙大桥及长城岭隧道出口、上游隧道进口、出口爆破警戒平面布置图》。
(4)爆破工程量计算
工程项目名称
长(高)×宽(米)
断面积(m2)
深(长)度(m)
爆破方量(m3)
隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩
上导坑(单侧)
6.5×9.41
45.4
2977
270312
下导坑(单侧)
4.9×7.78
37.5
2977
223275
隧道Ⅲ级围岩
上台阶
5.2×15.97
41.59
1772
73697
下台阶
3.5×16.04
58.7
1772
104016
隧道Ⅱ级围岩
9.4×14.99
121.57
700
85099
桥涵基础石方
4846
路基石方
135889
合计
897134
二、爆破方案选择
1.设计依据
(1)济莱高速公路第六合同段施工第一册《总体设计路线路基路面桥涵交叉其它》、第二分册《隧道》;
(2)中华人民共和国爆破安全规程(GB6722-2003);
(3)公安部《爆破作业人员安全技术考核标准》;
(4)中铁隧道集团在以往施工的类似本工程的成功经验和资料。
2.爆破方案选择
(1)隧道根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀
布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深20cm。
(2)隧道进行钻爆时严格控制周边眼的装药量,采用间隔装药,使药量沿炮眼全长均匀分布,导爆索起爆。
(3)桥涵基础及路堑石方开挖采用松动控制爆破,自上而下分层、分段进行,并用砂袋及钢丝网覆盖。
3.爆破器材选用
根据施工中常用爆破器材,选用以下火工品作为长城岭隧道出口及桥涵基础石方,上游隧道进、出口,路基石方施工的爆破器材。
爆破器材名称
规格
用途
雷管
火雷管(8#)
起爆
1~15段非电毫秒雷管
掘进和传爆
炸药
乳化炸药爆速3800~4000m/s直径φ32mm
掘进
2#岩石小药卷,直径φ25mm
起爆、预裂
传爆线
导火索
起爆
6600m/s导爆索
起爆、预裂
三、爆破参数的选择与装药量计算
1.爆破参数的选择
(1)孔深确定:
隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩取1~0.75m,Ⅲ级围岩取1.5m,Ⅱ级围岩取4.0m
(2)周边光爆孔或预裂孔孔网确定:
根据a/w=0.7~1.0原则确定,一般a=45~60cm,取50cm;w=50~80cm,取60cm。
(3)周边眼线装药密度确定:
q线在硬岩段一般取200~350g/m;本段岩石属Ⅲ-Ⅴ级,q线=250g/m。
(4)掘进孔孔网参数确定:
掘进孔孔网根据单孔装药量负担面积确定:
a.w=S=Q单/q.l。
Q单一单孔装药量q一单耗l一孔深a一孔距w一抵抗线S一炮孔负担面积
(5)单耗确定:
单耗根据类似经验确定,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩周边眼装药量取0.25kg/m、断面开挖取0.5~1.66kg/m3。
(6)桥涵基础石方及路基石方爆破参数为:
a=1.2m、b=1.0m、c=1.1m、h=1~1.5m、△h=0.15~0.2m,开挖采用松动控制爆破取0.35~0.45kg/m3。
(7)隧道掏槽孔确定:
①楔形掏槽采用六孔掏槽。
②直眼掏槽采用五孔掏槽。
其中间孔为空孔,一般不装药,为确保掏槽抛碴,可在底部少量装药,最后起爆抛槽渣。
四.钻爆设计
1.Ⅴ级围岩钻爆详见图《图7、8、9、10Ⅴ级围岩及浅埋段爆破设计图》;
2.Ⅳ级围岩钻爆详见图《图11、12、13、14Ⅳ级围岩爆破设计图》;
3.Ⅲ级围岩钻爆详见图《图15、16Ⅲ级围岩爆破设计图》;
4.Ⅱ级围岩钻爆详见图《图17Ⅱ级围岩爆破设计图》;
5.桥涵基础及路基石方控制爆破详见图《图18桥涵基础及路基石方爆破设计图》;
五.药量计算、装药方法、装药结构及炮孔堵塞.
1.药量计算
见爆破设计图。
2.装药方法
采用人工用木制炮棍装药,起爆体均在火工品加工房进行加工,起爆体必须专人加工,分段存放。
3.装药结构
周边眼采用光面或预裂爆破,装药结构为间隔装药;掏槽孔和掘进孔、底板孔采用连续装药结构。
4.炮孔堵塞:
炮孔采用人工堵塞,堵塞材料为粘性土卷(需提前加工),用木制炮棍压紧。
堵塞长度一般不小于25~30厘米;严禁不堵孔爆破。
六.网络设计及起爆方法
1.起爆网络采用并簇连法,按如下顺序连接:
孔内雷管分组→周边孔导爆索并接→同段非电雷管双发簇连→双发火雷管起爆。
连接工艺见下图:
桥涵基础及路基石方爆破起爆:
主爆孔并接→同段非电雷管双发簇连→双发火雷管起爆。
起爆网络见图《图17桥涵基础及路基石方爆破装药结构及起爆网络示意图》
2.起爆器材:
孔内采用非电毫秒雷管和导爆索(周边孔)起爆,孔外采用非电毫秒雷管传爆,起爆采用双发火雷管起爆,导火索长度不小于1.5m。
3.起爆方法:
警戒完成后,人工利用香火点燃导火索(2根),洞内立即跑到150m以外、露天跑到300m以外安全避炮点。
在完成爆破后30min后进入爆区检查,确认无盲炮后方可解除警戒。
七.爆破安全距离计算
由于爆破过程中部分炸药能量转化为地震波,同时产生一定飞石、冲击波、爆破毒气和噪声,影响建筑物、机械设备及生命财产的安全,务必对其安全情况进行校验,采取严格的防范措施加以保护确定爆破安全。
1.爆破振动计算:
(1)上游隧道控制最大段装药量为,Qmax=10kg。
V=k(Q1/3/R)a取k=100a=1.3R=65M时。
V=100×(101/3/65)1.3=1.19cm/s<2cm/s(民用砖房安全振动速度)。
2.爆破冲击波超压的影响:
由于隧道施工方向为水平,而隧道洞室爆破均在地下,因此超压冲击波对洞口周围建筑不会造成影响。
3、爆破安全距离:
A:
隧道爆破时,个别飞石对人员安全距离设定为150m,巷道内对设备安全距离设定为100m(指非机动设备)。
B:
桥涵石方及路基石方爆破时,个别飞石对人员安全距离设定为300m以外,同时加强警戒。
4.起爆顺序和延期时间:
(1)起爆顺序:
隧道内:
掏槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。
桥涵基础石方及路基石方:
主爆孔→光爆孔。
(2)延期时间:
一般掏槽孔段间延时差为50ms~75ms。
八.安全技术与防护措施.
1、工程现场100m范围内进行实地调查,记录可能影响的构筑物或其它结构状态,记录资料应包括文字和图片资料,现场可作观测标志。
2.必要时可进行地表震动观测,以优化爆破设计。
3.爆堆检查时间:
爆堆检查时间应在爆后30min且炮烟排出后,由熟练爆破员进行检查。
4.盲炮处理:
由于采用炸药均为乳化炸药,因此发生盲炮后,必须由专职爆破员进行处理。
处理方法为:
1.能够重新引爆的,加大警戒范围,重新加入起爆体引爆;
⑵不能重新引爆的炮孔,采用高压风吹出堵塞炮渣,取出起爆雷管,并将炸药取出;⑶.严禁采用木棍硬捣起爆药卷。
5.严禁利用残眼穿孔,以免钻爆残眼中残留炸药。
6.爆破警戒:
装药警戒范围由爆破工作领导人确定,装药时应在警戒边界设置明显标志并派出岗哨;执行警戒任务的人员,应按指令到达指定地点并坚守工作岗位。
7.信号:
预警信号:
该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作;起爆信号:
起爆信号应在确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区,所有警戒人员到位,具备安全起爆条件时发出。
起爆信号发出后,准许负责起爆的人员起爆;解除信号:
安全等待时间过后,检查人员进入爆破警戒范围内检查、确认安全后,方可发出解除爆破警戒信号。
在此之前,岗哨不得撤离,不允许非检查人员进入爆破警戒范围;各类信号均应使爆破警戒区域及附近人员能清楚地听到或看到。
8.火工品管理必须有火工品管理人员进行管理,现场火工品使用由爆破员使用,安全员现场监督。
爆破完成后,剩余火工品必须全部退库,做到帐账相符,账物相符。
9.桥涵及路基需爆破施工时,起爆前30分钟在两侧300m外设立警戒线,禁止行人进入爆破作业区,爆破完成至少15分钟进爆区检查并确认无瞎炮的情况下再全解除警戒。
九.设计附图表
1.《图1、2、3娘娘庙大桥及长城岭隧道出口、上游隧道进口、出口爆破环境平面布置图》
2.《图4、5、6娘娘庙大桥及长城岭隧道出口、上游隧道进口、出口爆破警戒平面布置图》
3.《图7、8、9、10Ⅴ级围岩及浅埋段爆破设计图》
4.《图11、12、13、14Ⅳ级围岩爆破设计图》
5.《图15、16Ⅲ级围岩爆破设计图》
6.《图17Ⅱ级围岩爆破设计图》
7.《图18桥涵基础石方及路基石方爆破设计图》
8.《图19桥涵基础石方及路基石方爆破装药结构及起爆网络示意图》
9.《图20桥涵基础石方及路基石方爆破防护示意图》
10.《图21长城岭隧道地质纵断面图》
11.《图22上游隧道地质纵断面图》
第二部分:
爆破施工组织设计
一、施工方法
1.施工方法
上游隧道Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩、长城岭隧道Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩采用预裂或光面爆破。
路基石方自上而下分层进行松动控制爆破,分层进行施工。
以上均采用人工装药,堵塞,网络连接,火雷管起爆,爆堆采用装载机装渣,载重自卸汽车外运。
路基石方挖方段主要集中在LK41+513~LK42+334段。
施工前与当地有关部门进行沟通协调。
桥涵及路基爆破法开挖石方顺序:
爆破区管线调查→爆破设计、设计审批→配备专业人员→用机械或人工清除施爆区覆盖层和强风化岩石→钻孔→爆破器材检查→检查炮孔→装药→布置安全岗和施爆区安全防护员→堵炮孔→疏散危险区域的人、畜、车辆和设备→爆破→瞎炮处理→解除警戒→爆破效果评定。
其工艺流程详见图1。
2.穿孔机具设备
隧道开挖采用风钻打眼,配备作业台架一个,空压机采用20m3电动涡轮空压机8台及供风管道一批。
桥涵石方及路基石方开挖采用风钻或潜孔钻进行。
3.钻眼
根据爆破设计位置进行钻眼,孔口误差小于3cm,孔底误差小于5cm,周边孔口距边界10cm(设计中已考虑10cm超深),严禁利用残眼爆破,孔眼垂直度误差不大于3%。
如果断面较高时(H>3m),可利用工作台架或者爆堆材料高度进行高处穿孔作业。
4.装药堵塞按前述设计进行装药堵塞。
5.火工品使用数量详见技术设计中火工品使用数量表。
6.网络连接与起爆详见技术设计部分。
二.组织管理
1.爆破组织管理机构见图2。
2.工作制度
2.1严格爆破前的审批制度:
每次爆破前均须爆破工程师审批,审批后方能进行申请火工品、领取火工品、进行爆破作业,并将审批记录存档。
2.2严格爆破后检查制度,每次爆破后由专职爆破员进行爆堆检查,确认无盲炮后方能进行下步施工,检查结果及处理结果均需进行记录,由爆破安全员确认后存档。
2.3建立盲炮处理记录档案,对每次进行盲炮处理的数量,原因、处理结果,进行记录并存档。
2.4严格火工品管理制度:
火工品管理必须做到帐物相符,非专职人员不准领退火工品,领退火工品必须是专职爆破员。
图1路基石方及桥涵石方爆破施工工艺流程图
图2爆破组织管理机构
项目经理
总工程师
爆破设计工程师
保管员
爆破员
爆破安全员
3.警戒
露天爆破前人员必须撤离到爆区300m以外,洞内爆破必须撤离到150m以外。
4.施工顺序及施工进度
4.1施工顺序按:
桥涵及路基爆破施工时采用自上而下顺序。
4.2施工制度:
隧道每循环施工进尺0.75~4.0m,并根据地质情况变化和监测结果进行优化设计,采取短进尺、弱爆破、强支护的原则。
路基石方每次开挖10~20m,桥涵石方开挖可根据现场施工状况确定,但最多一次两处,以确保施工安全。
5.监督检查制度
5.1爆破设计工程师、爆破负责人及爆破安全员、火工品管理员需经常检查火工品的管理、使用情况,对于发现的问题及时报告相关领导和部门。
5.2火工品管理员每周必须对火工品数量进行核对一次,安全员每周必须对火工品数量确认一次。
5.3爆前由安全员进行检查,确认人员及机具撤到警戒范围之外。
5.4爆后由专职爆破员进行现场检查,安全员确认后,方能解除警戒。
三.安全措施
1.施工前对有关人员进行技术培训和安全教育,认真学习《爆破安全规程》(GB6722-2003)有关条文,按经公安部门批准的爆破设计文件、火工品使用规定进行施工。
2.按设计方案中炮孔的位置布置炮孔,保证各孔偏差位置不大于3cm,深度误差在3cm以内。
3.打眼后,应立即用高压风管吹洗炮孔,保证炮孔内岩粉被吹出炮孔外,使药包能置于孔底。
4.严格控制一次起爆药量和单段药量,分清雷管段别、起爆顺序,采用小药量,多炮孔方法,控制爆破振动,保证施工安全。
5.装药爆孔一律用炮泥堵塞,以保证爆破效果。
6.装药时应先进行安全警戒,严禁无关人员在施工场地逗留。
7.爆破前15~30分钟应按预定位置进行安全警戒,待爆破作业15分钟后确认无其它意外情况发生后可解除警戒。
8.钻眼作业必须严格按照设计进行钻孔,钻孔完成后必须对炮眼进行验收,检查炮眼间距、深度及角度,装药完成后必须进行堵塞;爆破完成后对残眼率进行检查。
9.装药时利用木质炮棍分节送入,严禁用力捣固药包,不准冲击起爆体和导爆管。
10.堵孔采用粘土卷堵塞,严禁不堵孔进行爆破。
11.桥涵石方及路基石方爆破采用钢丝网加压砂袋防护,同时加强施工警戒,确保爆破安全。
山东省京沪辅线济南至莱芜高速公路第六施工项目部
2005-4-4
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