爆破方案.docx
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爆破方案
负挖工程1#、2#常规岛施工组织设计
1、情况简述
常规岛位于海滩和近海域,大部分原始地面标高-3.0m~+7.0m,紧邻核岛的部分开挖量较大。
该岛基础底面设计标高范围2~-6.45m,0~--4m者居多,开挖线面积为16444m2,为137个高程、大小各异、相间的条块组合而成。
按规范结合粗算工程量,多属保护层开挖。
为此该部位的钻爆出渣,不可能采取分层开挖、梯段爆破、大孔径的钻爆、机械化作业。
只能采用手风钻打浅孔、斜孔、密孔和小药量爆破结合人工撬挖和大量的人工清面等手段来完成常规岛的开挖任务。
2、工程地质条件
常规岛的地形是西北高、东南低,西北端地面标高达7.0m,垂直海岸的方向地形较陡,到海滩标高降为1~3m。
在海滩上可见中等风化角岩面崎岖不平,节理裂隙发育,有受到强烈风化和海蚀作用形成的溶沟和石芽现象,并散布着砾石,卵石、漂石和少量砂土等,有花岗岩脉。
F2断层沿南北方向穿过常规岛,F4层南端位于1MX,在2MX南端和1MX东北侧可见断层破碎带。
中常规岛区-3m。
1MX绝大部分和2MX西北部分已见到中等风化岩石,东南侧则为海积漂石和卵石,2MX中部和东南部为海各层或全风化至强风岩石。
在2MX中部和东南部,受到角岩的母相对软硬相间及其产状的控制,地形表现为靠近东西的冲沟,地层则海各层发育,岩石风化强烈,风化深度大,构造上花岗岩侵入界面升高。
厂址的地下以孔隙、裂隙潜水为主,大气降水是最主要的补给源,流向大海,常规岛绝大部分位于海滩和近海域,被海水浸泡。
为保证常规岛开窟在干地下施工,周围(沿岸除外)建有防渗结构。
为保证雨季施工的边直稳定,基础开挖前,应对防渗均质坝的边坡进行处理(详见文LCGS000209LANG)。
3、水文气象条件
该地属亚热带海洋季节气候,终年温暖湿润,雨量充沛,多年平均降雨量1990.8mm,年最大降雨量为2707.8mm,月最大降雨量为303.1mm,日最大降雨量为172.6mm,小时最大降雨量为99.4mm,降雨形式主要是锋面雨,其次是台风雨,4~9月的降雨量占全年降雨量的85%左右。
该区常主导风向为ENE,次主导风向为SSW,最大风速为20m/s,五十年一遇和最大台风风速为40m/s,台风登陆后伴有雷暴雨。
该区极端最高温度为38.7。
C,极端最低气温为1.2。
C,年平均温度为22.2。
C,一年中以7、8月份平均气温最高,1、2月份最低,空气湿度大,年平均相对温度为80%,湿空气含盐量高,腐蚀性强。
4、钻爆开挖控制要求:
本工程的爆破控制主要为两个方面:
一是因爆破所产生的地震波引起1000米以外的一核岛▽±0高程质点振动峰值加速度不得大于0.01g。
二核控制爆破点距已浇砼或灌浆30米处的质点峰值速度不得大于5cm/s。
二是开挖边界的控制;预裂爆破不允许超出开挖边线15cm,光面爆破形成开挖边坡的底部不允许超出开挖边线15cm,其它区域要求距开挖边线10~40cm之间;在基础底部最大超挖不允许超过40cm。
由此可见,本工程控制爆破技术要求都高于其它土石方工程,必须采取相应而有效的控制爆破措施。
5、施工进度计划
根据业主下达“土石方工程施工合同变更令003#”通知,负挖工程1#常规岛施工期为165天,2#常规岛施工期为315天,但所提供的图纸为开挖平面和高程控制图,未提供工程数量和纵横断面图。
工程量为我部根据地形图结合开挖的部分地面高程而测算的数据,待弃渣全部挖除,另行测量,才能最终确定其工程量,并据实更正。
由于常规岛多属保护层和沟槽开挖,土石方开挖只能是大面积的人工撬挖和人工清面工作,这是本工程控制工期的关键工序,为此其工程进度计划以平面控制为宜。
1#常规岛底线以内面积7176m2,月完成建基面面积1500m2,满足工期要求。
2#常规岛底线内面积6185m2,在1#常规岛结束施工前属调节部位,施工结束即全部投入2#常规岛施工。
但已进入大雨季节,利用工日减少,月计划按1200m2测算包括GA廊道在内,亦可满足总工期的要求。
(GA廊道面积为3083m2)。
6、主体工程数量测算
详见后附主体工程数量表。
序
号
工程项目
单
位
工程数量
GA廊道
合计
备注
1#常规岛
2#常规岛
1
土方开挖
m3
2
一般石方开挖
m3
3
水平保护层开挖
m3
4
水平预裂面积
m2
5
垂直预裂面积
m2
6
边坡预裂面积
m2
7
水平预裂进尺
m
8
垂直预裂进尺
m
9
边坡预裂进尺
m
10
爆破孔进尺
m
11
人工削坡
m2
12
均质坝坡脚保护
m
总进尺为m,其中机钻进尺m,手风钻进尺m,土石开挖m3
7、常规岛的钻爆开挖程序措施:
7.1施工道路
施工主干道于GA廊道部位,与护岸相接。
石方运输经护岸上引堤至弃渣场。
在跨越防渗墙路段,采取跨越防渗墙护桥一座以兹保护。
考虑到GA廊道上道路压占部位要在常规岛全部完工后才能最后拆除,此时1#常规岛预计正在进行砼浇筑,若此时在GA廊道进行爆破,将危及砼的质量与安全。
为此,GA廊道的钻爆作业必须在道路形成之前进行,最后拆除时,只进行挖运、人工撬挖和人工清面工作。
支干道从GA廊道两侧分别进入1#、2#常规岛的开挖区。
7.2开挖程序
计划1#、2#常规岛同时开工,1#常规岛的削坡钻爆开挖,从东侧边线开始,2#从古侧边线开始,均全线平行向GA廊道方向推进。
在平行推进的同时,须采取先低后高的原则,即先开挖最低的建基面,后开挖最高的建基面,其目的主要是解决机械挖渣和施工排水问题。
7.3开挖手段、措施
垂直预裂、边坡预裂,凡孔深在4m以上采用100型钻机造孔,4m以下手风占造孔,凡爆破孔一律采用手风占造孔(保护层开挖)。
出渣用长臂反铲装12~15t自卸车。
保护层开挖按传统常规的办法施工,即打角度孔、浅孔、密孔用小药量等方法钻爆,最后留30cm人工撬挖和清面,对预裂孔的钻爆,以适应施工进度为宜,不可过分超前,以确保预裂缝的防震减震的效果。
根据工程量的情况,1#、2#常规岛安排20台手风钻和一台快速钻机,日夜三班作业,在确保1#常规岛施工进度前提下,促进2#常规岛的快速施工,确保该工程的开挖任务如期完成。
为保证施工期间防渗均质坝的坡脚稳定,均质坝坡脚采用编织袋装土进行保护。
8、施工控制爆破设计
常规岛负挖工程岩基开挖,主要是采用预裂或光面爆破、边坡近距缓冲爆破、梯段爆破、沟槽爆破、保护层控制爆破等控制爆破的方法。
8.1预裂爆破
为确保爆破开挖后边坡满足设计要求或作为减震、防震措施,采用预裂爆破。
线装药密度:
采用长江科学院公式
△=2.75[σ]0..53·r0..38(根据岩石抗压强度和钻孔半径计算)
△=0.36[σ]0.63·r0..67(根据岩石抗压强度和钻孔半径计算)
式中:
a——孔距(cm)
r——钻孔半径(mm)
[σ]——岩石极限抗压强度(kg/cm2)
传爆方式:
使用导爆索传爆,考虑导爆索本身药量,线装药密度减少12g/m。
钻孔孔距:
a=(7~12)D
其中:
7~12——系数。
当孔径小时取大值,孔径大时取小值;当岩石均匀完整时取大值。
以爆破试验获取的数值为准。
顶部线装药密度:
顶=(0.5~0.67)△线
底部线装药密度:
底=(1~3)△线
预裂爆破参数:
见表8-1、表8-2
表8-1预裂爆破参数表
名称
符号
单位
参数值
孔深
L
mm
3~5
孔径
D
mm
42
药卷直径
d
mm
32
不偶合系数
n
D/h=1.3
孔距
a
cm
RX区40~60
线药量
△线
g/m
350~600
顶部线药量
△顶
g/m
(0.5~0.67)△线
底部线药量
△底
g/m
(1.0~3.0)△线
孔口堵塞
L1
m
0.8~1.2
残留炮孔痕迹,应在开挖轮廓上均匀分布、残留半孔率一般坚硬岩不少于80%、中硬岩不少于70%,软岩不少于50%。
名
称
线装药结构
350g/m~600g/m
d
32mm
△线
间隔30~50cm,0.51.0节
△底
连续装4-6节,间隔30-50cm,后续△线
△顶
顶部装1/4节,间隔0.3-0.5cm
堵塞
8~1.2m
说明
导爆索传爆,我行我竹杆绑扎
相邻两孔间的岩面平整,起伏差不超过15cm,也壁不应有明显的爆破裂隙。
预裂爆破的裂缝宽度一般为1~2cm。
8.2梯段爆破
梯段爆破应根据开挖高度、设计轮廓、钻孔机具、挖掘机械的性质、钻孔直径等因素设计。
根据工程地质资料,综合考虑现有钻爆及装运设备最优配合,主要爆破参数见表8-3。
装药结构:
干孔采用偶合装药,水孔采用不偶合装药。
梯段爆破设计按下列步骤进行:
表8-3梯段爆破参数
名称
符号
单位
取值范围
说明
梯段高度
H
m
2.5~5.5
孔距
a
m
1.5~3.0
排距
b
mm
1.5~2.0
钻孔倾角
α
度
≥75
超挖深度
h
cm
0.5~1.0
同设计边坡
孔径
D
g/m
65~100.
除建基面上台阶
8.3缓冲爆破
为了达到既要爆碎预裂缝前的岩石,又邓小平破坏预裂壁面的目的,要在爆破区靠近预裂壁面近区设置缓冲爆破孔,进行缓冲爆破。
拉裂孔的排数按照爆区的地质情况,设计要求及梯段爆破最大一段起爆药量决定,其余参数可按表8-4选用。
8.4保护层一次开挖爆破
保护层开挖是保证基础开挖质量的关键,其垂直向开挖距建基面2.0m左右,根据开挖建基面设计特点,分为垂直向保护层开挖和水平预裂(光爆)加辅助占爆孔一次爆除保护层的方法。
对有钻机水平作业平台的优先采用水平预裂(光爆)加辅助占爆孔一次爆除保护层的方法:
对无占机水平作业平台部位,则采用孔底放柔性垫层,上部留有空气层,孔外微差爆破方式,选用小孔径小药卷(d≤32mm〉,一次爆破保护层方法。
保护层垂直钻爆参数见表8-5
8.4.1水平光爆加辅助钻爆孔一次爆除保护层
水平光爆参数表见8-6
8.4.1.1水平光爆爆破参数如下:
线芯药量△线=B×K×m×K1×W
式中:
△线——光爆孔线装药密度(g/m)
B——炮孔填塞系数,取值B=1
K——岩石介质系数,中硬岩石为0.75~0.95,硬岩为1.0~1.5,软岩为0.5
M——炮孔密集系数,m=a/w,a孔距,w为最小抵抗线
K1——炮眼密度系数,一般为0.5
底部装药量△底=2△线
8.5沟槽爆破
该工程质量要求严谨,不能采用一般的掏槽法方式,须采用预裂爆破垂直光爆和水平光爆的施工工艺才能保证开挖后的槽体完整,壁面和槽底的爆破裂隙将最大度的减少,符合设计要求,其施工程序如下:
8.5.1沿槽挖轮廓开口线进行周边预裂;
8.5.2预裂成型后,取槽3m一段进行两端预裂;
8.5.3在此3m一段按保护层垂直开挖要求进行钻爆开挖至槽底的设计高程,为全槽开挖创造了两个临空面。
8.5.4沿两个临空面,在距槽底1m以上采用垂直光面爆破,以下为手风钻水平光面爆破。
8.5.5槽膨预裂孔的终孔高程,应距槽底0.15~0.2m作为孔底预裂缝下延深度,以避免槽底的周边被壁面预裂缝的延伸而切断,以保证槽体完整。
专项设计,这里不再作说明。
8.6控制爆破振动设计
8.6.1控制标准
设计要求中规定:
工程爆破引起大亚湾核电站反应堆振动垂直向和水平向质点峰值加速度均小于0.01g;岭燠核电站核岛上部开挖不允许因爆破引起核岛负挖周围岩石有明显的爆破裂缝;距爆破点30m的自由地面处,有近期(24小时至5天之间)浇筑的砼或灌浆控制质点峰值速度应﹤5cm/S。
1995年1月21日至2月18日,我集团公司承接了厂址区域内原位石方(花岗岩)工程爆破试验(现A1区,距一核核岛600m左右)。
钻孔总进尺404.5m,爆破石方2679.60m3,共进行了8次爆破实验,达到了在B区(现A1区)首次试验的预期效果。
B区爆破试验获得的爆破振动衰减规律见表8-7,按爆破振动衰减规律公式计算出开挖部位要求控制的最大一段起爆药量。
8.6.2爆破振动衰减规律公式
按II核B区爆破实验中得出的爆破振动衰减规律公式计算。
V=K(Q1/3/R)α=Kρα
a=K0(Q1/3/R)α=K0ρα0
式中:
ρ=Q1/3/R
V——质点峰值加速度(cm/s)
A——质点峰值加速度(g)
ρ——比例药包
Q——最大一段起爆药量(kg)
K、K0——分别为速度、加速度衰减规律中的常数
a、a0——分别为速度、加速度的衰减指数
R——爆破距测点的距离(m)
二核B区爆破试验获得的爆破振动衰减规律表
表8-7
参数
速度
加速度
垂直向
水平径向
垂直向
水平径向
常数K或K0
171
183
24
44.5
衰减指数a或a0
1.8
1.81
1.72
1.9
在表8-7中,加速度取值采用垂直向的数据,速度取值采用水平向的数值,才能确保控制爆破振动安全。
在施工过程中,以负挖爆破试验所获取的k、a值为准,表8-7中的数据仅作为参考。
8.6.3岭澳核电站负挖工程,必须考虑以两种情况进行控制:
8.6.3.1负挖区没有浇筑三八式中灌浆时,按一核振动限制条件计算最大一段起爆药量;
8.6.3.2负挖区内已浇筑砼或灌浆时,应控制最大质点峰值速度≤cm/s,计算最大一段起爆药量。
在计算的两个药量中,选最小值进行爆破。
9、基坑排水设施规划
9.1基坑排水设施规则
在负挖工程常规岛开挖边缘的外围,根据地形地质条件修建截水沟,将开挖区外来水引排至场平工程排水系统,截水沟的横断面暂定为1m2,土石方开挖500m3。
穿越公路处,埋设双排φ500钢筋砼涵管。
9.2基坑内经常性抽水
根据负挖工程核岛开挖基坑的渗水情况,常规岛的基坑渗流值由两部分组成,即孔隙水、裂隙潜水组成的地下水15L/s,及外海通过防渗墙向基坑渗流的设计渗流量为70L/S,合计为85L/S,小时渗流量为306m3,选用6台单机排水量为180m3/h、功率为30kw的电动抽水机抽排,1#、2#基坑各安设3台,其中各有一台备用。
经常性排水台班按工期计算共计2700个台班。
9.3基坑的临时排水
1#常规岛有2个月在雨季施工,2#常规岛有7个月在雨季施工,基坑承雨面积为17500m2
按日最大降雨量考虑,基坑集水为3021m3,按20小时即一天可抽完集水,则小时排量为151m3,可利用各基坑备用水泵抽排。
9.4基坑排水,根据条块分割局面,1#,2#基坑各须在建基面以下挖集水井,石方开挖23m3。
另须选用4台小型潜水泵在开挖工作面间游动抽排集水,须配备抽水民技工1350个工日。
10、风、水、电布置
10.1供风、供水
在1#、2#常规岛各安排20台手风占,合计40台,主攻钻爆任务,需供风160m3/min,原有风量,需增设20m3/min电动空压机一台,20m3/min油动空压机3台。
增建空压机房250m2,冷却循环水池一个,容积500m3,工程量为土石方开挖720m3,100#浆砌夫石289m3,100#水泥砂浆10m3。
增加一台小型潜水泵解决原循环冷却水水量不足的问题。
10.2供电
供风用电需解决一台20空压机的低压电源,夜间施工照明用电,按照明度5w/m2计,每小时需用电82kw,日用电984kwh;基坑抽水用电180KW。
11、爆破安全保证措施
11.1设置专职爆破安全监督检查机构,负责爆破施工中各项安全检查,凡对一核核岛及近距离已浇筑砼有影响的爆破区域,必须严格检查爆破设计中最大一段的起爆药量,确保一核及已浇砼的安全检查,凡对一核核岛及近距离已浇筑砼有影响的爆破区域,必须严格检查爆破设计中最大一段的起瀑药量,确保一核及已浇砼的安全。
11.2石方开挖施工中的规模圈套或关键性的施工爆破,都必须结合实际情况进行爆破设计,并报本单位主管领导同意后,方可装药。
11.3每次爆破都必须升旗为信号,升红旗为正在进行装药作业。
升白旗并响第一次警报,所有非放炮人员和设备立即撤离现场;第二次警报为准备起爆信号,待信号炮响后立即起爆。
爆后炮工进入现场检查,警戒人员须坚守岗位直到检查完毕为止。
第三次警报为解除警戒信号,收旗。
11.4在石方爆破施工区的外围,设置警戒标志,为避炮人员提供安全警戒范围。
11.5放炮时,必须有安全警戒人员负责安全警戒,升白旗时立即疏散所有人员、设备于警戒区之外。
11.6爆破区必须设置发号施令炮洞,待起爆检查人风吹草动发号施令炮。
11.7安全部门在升红旗时,必须进入装药现场,严禁百爆破人员进入装药区,并协助搞好安全警戒工作。
11.8严格爆破器材的管理制度,凡装药现场多余的火工材料,必须及时运回炸药库保管。
11.9禁止在雷雨天放炮,以防感应电流引爆电雷管。
11.10装药总量较大的爆破施工,其爆破设计需计算爆破对个别飞石的距离和空气冲击波的影响,以便采取相应的措施预防。
12、质量保证措施
核电站基础岩面的烊开挖,其设计质量已在负挖工程通知中提出技术要求。
星常规岛的岩石基础为二核核岛基础地质的延伸范围,岩石的构造节理、裂隙密集发育,抗扰抗振性极差,在此多种不得因素的条件下进行爆破施工,必须有严格的施工工艺之外,还必须有相应的技术措施与之对应,才能确保爆破施工的质量满足设计要求,特提出以下挂号信保证措施:
12.1搞好施工排水,确保钻爆在干区作业,是保证基础工程质量的关键所在。
尤其是台风季节,蚶强度大,要拦截泥砂淤积,排除地表水,降低地下水位,才能为钻爆开挖提供施工条件,否则会卡钻,塌孔,难以施工,更难于保证钻爆开挖质量。
12.2准确地测量放射线。
基础周边的开口线、预裂轮廓线、部位高程线等,均需经复测无误后,方可钻爆施工确保钻孔孔位准确。
12.3预裂孔的放线、定点要固定专人志营,钻孔的角度、深度也要有专人检查,确保钻孔质量;爆破孔、光爆孔要严格控制孔底高程,以免超钻和欠钻。
12.4预裂孔在装药前,必须经验收合格后才能装药,对不合要求的孔位必须采取补救措施。
12.5钻孔在装药前必须有专人看管,孔口用纸袋封堵,以免石碴及岩屑塌入孔内。
12.6凡属重要的钻爆部位,均应有爆破设计,质检部门按爆破设计检查钻孔作业。
12.7对特殊部位的钻孔深度,装药量均应标明在钻孔的孔口,供专人按定量备药,且使装药者心中有数,并为安全质检人员提供了检查依据。
12.8预裂及光面爆破的装药结构,一般在孔外绑扎,经检查合格后才能向孔内延伸。
12.9孔口填堵关系到爆破效果,是保证爆破质量的关键工序,必须按规定执行,操作人员、质检测安全人员要严格把关,并防止误将石块混入填料中封堵,以免造成不安全的隐患。
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