爆破设计方案上报.docx
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爆破设计方案上报.docx
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爆破设计方案上报
目录
一.工程概况-1-
二、设计依据-2-
三、爆破方案选择-2-
四、爆破参数选取-3-
1、爆破参数-3-
2、药孔布置-4-
3、装药量计算-5-
4、装药量分配-5-
五、装药结构与起爆网路设计-6-
六、一次爆破允许最大药量计算-7-
七、爆破安全允许距离验算-7-
(1)爆破振动安全允许距离核算:
-7-
(2)爆破冲击波安全距离核算:
-8-
(3)飞石对人员的安全允许距离核算:
-9-
八、爆破器材选型-9-
九、安全技术措施-9-
1、严格控制一次齐发起爆装药量-9-
2、爆破飞石的控制措施-10-
3、爆破炮烟的排除措施-10-
4、爆破防漏电措施-10-
5、瞎炮处理-10-
6、控制震动效应的其它措施-10-
7、爆破器材的安全管理-11-
十、施工管理及人员组织-11-
1、施工管理-11-
2、施工组织-12-
十一.质量保证-13-
十二、爆破事故应急预案-13-
一.工程概况
南宁至钦州铁路三岸邕江双线特大桥,大桥全长2537.2m,桥式布置为2(4×24)+8×32+2×24+9×32+(132+276+132)钢桁拱+39×32m预应力混凝土箱梁。
主桥132+276+132m钢桁拱位于郁江宋村三江口至蒲庙之间河段的冷水洲下游300m处的三岸附近跨越邕江,属于南宁市邕宁区,上距郁江起点宋村三江口约63.7km,距南北高速公路三岸公路大桥40m。
邕江双线特大桥主桥共设计4个桥墩,施工里程为DK8+903~DK9+446.2m。
各桥墩从小里程开始编号,各桥墩编号分别为ZQ1墩至ZQ4墩。
邕江主桥ZQ1墩和ZQ2墩桩基系按摩擦桩设计,桩身嵌入基岩不小于6m,ZQ3墩和ZQ4墩桩基系按柱桩设计,桩身嵌入基岩不小于4.5m。
ZQ2墩和ZQ3墩护壁开孔钻孔灌注桩桩身底部沉渣厚度不得大于50mm。
主桥钻桩基础规格有Φ1.5m、Φ2.5m二种桩径。
ZQ2墩和ZQ3墩每个桥墩各有Φ2.5m钻桩基础14根,单个桥墩基桩数量较多。
其中ZQ2墩设计桩间距3.25m,桩长为36m,桩底高程为28.664m,承台底标高为64.664m,承台尺寸为30×16×5m;ZQ3墩桩间距3.0m,桩长为30m,桩底高程为34.664m,承台底标高为64.664m,承台尺寸为28×16×5m。
ZQ1、ZQ4墩各有Φ1.5m钻桩基础14根,ZQ1墩设计桩长为30m,桩底高程为42.198m,承台底标高为72.198m,承台尺寸为20.5×10.5×3m,ZQ4墩设计桩长为25m,桩底高程为44.198m,承台底标高为69.37m,承台尺寸为20.5×10.5×3m。
桥梁桩尖处地质情况以邕江为界,ZQ1墩和ZQ2墩桩身主要穿越粉质粘土、全风化泥质砂(灰)岩、强风化泥质砂(灰)岩等地质层,最后进入弱风化泥质砂(灰)岩作为持力层。
桩底地质为砂岩(7-W2),其σ0=0.4MPa;ZQ3墩和ZQ4墩桩底地质为石灰岩(9-W2),其σ0=0.8Mpa。
ZQ3墩和ZQ4墩桩溶洞不良地质情况不发育。
大桥引桥桩直径为1.25米与1.5米二种桩径。
该工程桥梁地表为粉质粘土,粉质粘土以下部分为粗圆砺土以及泥质砂岩、灰岩、石灰岩等地层,需要采用爆破辅助开挖的施工进行方法。
三岸邕江双线特大桥周围环境不是很复杂。
桥梁基桩爆破点北面、南面均无居民,只有东北方向50米外有一栋需要拆迁的民房;主桥距离南北高速公路40米左右;距离南北高速公路三岸大桥净距离为25米左右。
因此,主要需要考虑保护与大桥相距25米左右南北高速公路及三岸公路大桥安全,同时需要考虑尽量减少地震波等爆破有害效应。
二、设计依据
1、《DK9+175三岸邕江特大桥设计图》施工图设计第二分册第一分册(铁道第二勘察设计院);
2.《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002);
3.《爆破安全规程》(GB6722—03)及城镇控制爆破相关要求。
4.《民用爆炸物品安全管理条例》(1984年1月6日国务院发布);等其它与爆破相关的法律法规及规定。
5.有关民用爆炸物品、临时爆破作业的有关规定等。
三、爆破方案选择
该工程建筑基础桩基础内岩石爆破开挖类似于井巷掘进爆破,但其爆区位于南北高速公路三岸公路与三岸大桥附近的环境中。
桩基础设计直径为1.25~2.5m,岩石爆破工作面在地下5~6m以下开挖,主桥钻桩基础56个桩基础,引桥还有部分桩基础需要爆破辅助开挖,工期紧,根据工程施工进度计划,高峰时多个桩基础同时施工,只能采用多打孔少装药的浅孔爆破法开挖作业方案。
由于桩基入岩爆破施工时,自由面狭小,仅有一个狭小临空面,作业面较深、岩石的夹制力较大,中风化层以上地段成孔时,可能受流沙、流泥、相邻桩距离较近的影响,人工开挖临时支护混凝土护壁抗震能力弱,所以桩基础入岩爆破宜采用小直径浅孔瞬发或分段延期爆破,减小起爆的药量,特殊地段可采用每次爆破开挖深度控制在0.3~0.5m。
四、爆破参数选取
桩基础开挖爆破参数既不能套用常规矿山竖井掘进爆破参数,也不能搬用城镇区城岩石沟槽基坑开挖爆破参数,其取值应根据桩基础开挖直径大小、岩石的物理力学性能、岩石的风化程度、溶蚀裂隙发育情况、岩石的结构组合、内聚力、裂隙性、物别是岩石的变形性及其动力特性、以及所用炸药的性能来确定。
1、爆破参数
(1)单位用药量系数
桩基础入岩爆破的岩石为强风化、中风化和弱风化岩层,桩基础直径为1.25米、1.5米、2.5米三种,周边围岩对所爆破岩石的约束大。
根据我公司多个建筑桩基础工程入岩的爆破参数类比、修正,得出本工程单位用药量系数K如下表:
表1
岩石类别
岩石坚固性系数(f)
单位用药量系数g/m3
预裂时差
强—中风化
4~6
500~600
150~200ms
中风化
7~8
500~600
80~150ms
中—弱风化
9~15
600~700
50~80ms
根据桥梁桩尖处地质情况情况,以邕江为界,ZQ1墩和ZQ2墩桩身主要穿越粉质粘土、强风化泥质砂(灰)岩等地层,最后进入弱风化泥质砂(灰)岩作为持力层。
桩底地质为砂岩(7-W2),其σ0=0.4MPa;ZQ3墩和ZQ4墩桩底地质为石灰岩(9-W2),其σ0=0.8Mpa。
因此,ZQ1墩和ZQ2墩桩k值在(500~600)g/m3选取,暂取值500g/m3,ZQ3墩和ZQ4墩桩k值在(600~700)g/m3选取,暂取值600g/m3,对于引桥桩基k值暂按500g/m3选取。
同时根据试爆实际情况进行单位药量调整,以达到最合理的炸药用量。
(2)炮眼间距
本次爆破采用手持式风动凿岩机钻孔,钻孔直径d=38mm,炮眼孔距取(8~13)d,即a=40~60cm,Φ1.25米、Φ1.5米桩基础,炮眼间距a取0.4米;Φ2.5米药,a取0.6米。
(3)药孔圈距
药孔圈距b取间距的0.8~1.0倍,即b=32~40cm,取0.4~0.5m。
(4)炮眼深度与循环进尺。
在小直径基桩开挖爆破中,岩石约束力大,药孔深度L不宜过大,否则爆破地震效应较大而爆破松散效果不理想,药孔利用率低。
一般炮眼深度L取桩基础直径D的0.6~0.8倍,即L=(0.6~0.8)D。
Φ1.25米、Φ1.5米桩基础,药孔深L取1.0m;Φ2.5米桩基础时,药孔深L取0.5~1.0m。
其中掏槽眼应比周边眼加深100~200mm。
桩基础爆破炮眼利用率η一般可以达到85~95%,则循环进尺L´=ηL=(0.85~0.95)L。
2、药孔布置
在掘进工作面,布置炮眼分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。
由于桩基础施工掘进爆破时,只有一个自由面,四周约束作用很大,爆破条件困难。
因而,布置适量的掏槽眼,其目的是为了形成一个空腔作为第二个自由面,给其他爆眼爆破创造有利条件。
同时为了提高其他爆眼的爆破效果,设计掏槽眼适当比其他爆眼加深15cm—20cm。
掏槽眼形式:
根据施工桩基础断面、岩石性质和地质构造等条件,采用介于锥形掏槽与桶形掏槽之间的混合掏槽形式,即在断面中间钻1个空眼。
其他4个掏槽眼以同等角度向工作面中心线倾斜,眼底趋于集中,但不贯通。
在小直径桩基础开挖爆破中,当岩石整体较好(非独立孤石),工作面通常布置5~10个药孔,掏槽孔3~4个,角度86º~89º,;周边松方爆破孔5~8个,沿离井壁约10~15cm处均匀分布,角度91º~94º。
为不损伤围岩和护壁,周边眼也多用垂直孔。
见开挖直径1.25m、1.5m、2.5m的基桩开挖爆破药孔布置示意图。
3、装药量计算
(1)每次循环进尺所需用药量
通常按装药量体积公式计算,先求出每次循环进尺爆破所需用总药量Q,再按工作面孔数N分配调整。
对ZQ1墩桩基础:
Q1=3.14×(D/2)2×L×K,
=3.14×(1.5/2)²×1.0×500
=871.35g,取870g
对ZQ2墩桩基础:
Q2=3.14×(D/2)2×L×K,
=3.14×(2.5/2)²×1.5×500
=2453g,取2400g
对ZQ3墩桩基础:
Q3=3.14×(D/2)2×L×K,
=3.14×(2.5/2)²×1.0×600
=2943.75g,取2940g
对ZQ4墩桩基础:
Q4=3.14×(D/2)2×L×K,
=3.14×(1.5/2)²×1.0×600
=1059.75g,取1000g
对引桥Φ1.25m桩基础,
Q4=3.14×(D/2)2×L×K,
=3.14×(1.25/2)²×1.0×500
=618g,取610g
式中:
Q——每循环进尺用药量(g)
K——单位用药量系数,见表1(g/m3)
D——桩基础掘进直径,(m)
L——炮眼的平均深度,(m)
4、装药量分配
一般情况下,掏槽孔装药量qt多装20%—25%,即qt(1.2—1.25)Q/N。
周边爆破松方孔装药量qb(0.9—0.95)Q/N。
对ZQ1墩桩基础:
qt=(1.2—1.25)q=(1.2—1.25)×870/13=80—83.56,取80g
qb=(0.85—0.95)q=(0.85—0.95)×80/13=57—64,取60g
校核药量QZQ1=4×80+9×60=860g
对ZQ2墩桩基础:
qt=(1.2—1.25)q=(1.2—1.25)×2400/23=125—130,取130g
qb=(0.85—0.95)q=(0.85—0.95)×2400/23=89—99,取90g
校核药量QZQ2=3×130+20×90=2190g
对ZQ3墩桩基础:
qt=(1.2—1.25)q=(1.2—1.25)×2940/23=153—160,取160g
qb=(0.85—0.95)q=(0.85—0.95)×2940/23=109—121,取120g
校核药量QZQ3=3×160+20×120=2880g
对ZQ4墩桩基础:
qt=(1.2—1.25)q=(1.2—1.25)×1000/13=92—96,取95g
qb=(0.85—0.95)q=(0.85—0.95)×1000/13=65—73,取70g
校核药量QZQ4=3×95+10×70=985g
对引桥Φ1.25米桩基础:
qt=(1.2—1.25)q=(1.2—1.25)×610/10=73—76,取70g
qb=(0.85—0.95)q=(0.85—0.95)×610/10=52—58,取55g
校核药量QZQ1=3×70+7×55=595g
式中,qt——掏槽眼装药量,(g)
qb——周边眼装药量,(g)
五、装药结构与起爆网路设计
本项工程多个桩基础爆破的所有装药均采用密性装药结构,即将欲装入药孔内的药卷先装入电雷管并包扎固定,用木或竹质炮棍装药送入药孔底部,装药之后进行药孔堵塞。
爆破工作面有裂隙水及渗水,因此,选用了防水性能强的岩石乳化炸药,小卷成型,易于切割分装,而且威力适中。
如使用粉状乳化炸药,则需用塑料袋等进行防水处理。
本次爆破工程采用瞬发或毫秒延期电雷管,掏槽孔采用毫秒1段,周边孔采用毫秒5段。
采用以闭合反向并联网路或闭合正向并联网路为主,串联网路为辅的起爆网路,电源采用高能脉冲起爆器起爆。
见起爆网路图。
六、一次爆破允许最大药量计算
根据爆破振动安全允许距离核算公式,导出一次爆破单段最大允许用药量。
由R=(K/V)1/α×Q1/3导出Q,取最近安全距离为200m时,安全振动速度参照表1,以邕江为界,ZQ1墩和ZQ2墩桩V取3cm/s,k、α对照表2取k=350α=2则计算出相应单段安全允许最大用药量:
25=(350/3)1/2×Q1/3导出Q为12.4kg
对ZQ3墩和ZQ4墩桩V取3cm/s,k、α对照表2取k=150α=1.5则
25=(K/V)1/α×Qm=(150/3)1/1.5×Q1/3导出Q为6kg
按一次齐发起爆用药量经计算控制在6公斤以内。
但因本工程采用浅孔微差挤压爆破,严格控制单段起爆破药量,以达到最大程度地减少一次用药量。
因此,本工程ZQ3墩和ZQ4墩单桩基础一次齐发爆破最大药量确定为6kg以内。
七、爆破安全允许距离验算
(1)爆破振动安全允许距离核算:
由公式R=(K/V)1/α×Qm
式中:
R—爆破安全距离(m)
Q—炸药量(kg),齐发时取总装药量
V—爆破地震安全速度(cm/s)考表
(1)
K、α是与爆破地在地形有关的系数和衰减指数,参表
(2);m为炸药用量指数,取m=1/3
表1主要类型建筑物地面质点的安全振动速度
序号
主要建构筑物类型
安全振动速度(cm/s)
1
土窑洞、土坯房、毛石房屋
1
2
一般砖房,非抗振的大型砌块建筑物
2-3
3
钢筋混凝土框架房屋
5
4
重力式码头
5-8
表2有关系数k和衰减指数X值
岩石类别
K
α
坚硬岩石
50-150
1.3-1.5
中等坚硬岩石
150-250
1.5-1.8
软岩石
250-350
1.8-2.0
爆破震动特别需要考虑对相距25米左右的南北高速公路三岸大桥验算:
以邕江为界,ZQ1墩和ZQ2墩桩身主要穿越粉质粘土、全风化泥质砂(灰)岩、强风化泥质砂(灰)岩等地质层,最后进入弱风化泥质砂(灰)岩作为持力层。
桩底地质为砂岩(7-W2),其σ0=0.4MPa,因此,R=(K/V)1/α×Qm=(350/3)1/2×(8.8)1/3=22.29m。
该距离小于25米,符合安全。
ZQ3墩和ZQ4墩桩底地质为石灰岩(9-W2),其σ0=0.8Mpa,则R=(K/V)1/α×Qm=(150/3)1/1.5×(14.7)1/3=33.28m。
该距离大于25米,是由于采用了齐发起爆最大药量,但可在施工中通过采用分段延期起爆技术,或者减少一次齐发起爆最大药量,即可减少爆破地震动对南北高速公路三岸公路大桥的影响。
(2)爆破冲击波安全距离核算:
Rx=25×Q1/3
=25×(8.8)1/3=51m
由于在桩基础内爆破,做好孔口安全防护的前提下,不会对周围人员、设备及建筑设施构成危害。
(3)飞石对人员的安全允许距离核算:
施工爆破点在桩基础内爆破,只要在孔口做好防护,确保飞石不飞出,即可保证飞石不造成对人和车辆的伤害。
取安全距离200m为警戒范围完全可以确保施工安全。
八、爆破器材选型
1、炸药
桩基入岩爆破施工总是存在岩层裂隙水及成孔护壁的渗水,所以应选用防水性好的¢35或¢32的乳化炸药。
或是采用经过防水处理加工的精装¢35岩石炸药。
2、雷管
桩基础掘进爆破应用电雷管网路。
电雷管起爆网路的接头一定要有良好的绝缘性,接点应离开水面。
同时,为取得较好的爆破效果,保护护壁的稳定性,应选用微差爆破延期雷管,周边孔滞后掏槽眼起爆0.1s以上。
九、安全技术措施
1、严格控制一次齐发起爆装药量
本设计桩基础爆破,爆破地震对附近的南北高速公路三岸公路大桥有影响,对邻近桩基础的临时支护都可能产生影响,桩基础临时支护的抗震能力随建筑材料、支护厚度、施工质量、养护时间、围岩条件和桩基础直径的不同而变化很大。
在桩基础开挖直径为1—2米,护壁混凝土支护为速凝水泥砂浆砌体,养护12小时的情况下,单段起爆的最大药量不大于500g一般不会震坏护壁。
但为以防万一或出现意外,临爆前其它桩基础中的作业人员必须全部撤到地表上来,爆后清渣前也务必仔细检查支护情况,一旦发现护壁变形或坍塌,一定要要首先排除险情并加固支护。
2、爆破飞石的控制措施
浅眼爆破开挖产生的个别飞石及泥水会顺延管、巷道上冲喷出,将对周围环境产生影响,尤其是场地作业班组多而密集,设备、管线交叉,必须采取措施对孔口进行有效防护。
桩基础爆破工作面地表以下,在桩基础口用护壁钢模、铁板及木板覆盖,并加压砂袋,即可防止飞石飞出地面。
3、爆破炮烟的排除措施
炸药爆破之后产生的烟尘均为有毒有害气体与粉尘,必须进行机械性强制通风排烟,施工现场可利用鼓风机在桩基础内进行压入式通风排烟,或采用空压机在桩基础内通风排烟。
通风排烟时间以清除工作面炮烟与气体检测合格为准。
4、爆破防漏电措施
装药前应清除炮孔中的泥浆或岩粉。
装入起爆药包或精装炸药时,严禁投掷冲击。
装药时,特别注意防漏电,在装药前井内所有电器设备应提升至地面的安全地方。
在装药时,雷管的脚线、连接母线应保持良好的绝缘性,炮孔装药及堵塞时,不得损坏起爆系统,堵塞应用粘土,不得使用活性松散材料。
雷雨天气应停止爆破作业。
5、瞎炮处理
桩基础工作面爆破作业完成,清除桩基础内炮烟后,检查人员应下到工作面检查爆破情况,查看有无瞎炮或残炮,若有及时报告专业技术人员,并按爆破规程进行处理。
此外,在清碴过程中发现有瞎炮,也应及时报告专业技术人员进行处理。
6、控制震动效应的其它措施
除爆破震动和冲击波外,产生飞石、噪声、粉尘以及废气。
均须采取相应的措施加以防护,尽量将各种可能引起对建筑物产生的损坏降低到最低,并保护环境,减少对周围一切的干扰。
具体措施简述如下:
采用低威力、低爆速炸药,选用乳化炸药。
采用减少一次用药量,控制在安全用药许可范围内。
控制最小抵抗线,作好炮孔堵塞工作,炮孔采用湿的柔性缓冲及细声材料作为覆盖和遮挡,同时,亦可减少飞石。
采用柔性缓冲垫层(稻草及松散土)。
在爆破炮孔处设置柔性遮挡(湿麻袋),以减少飞石、粉尘和噪声。
7、爆破器材的安全管理
爆破器材属于危险爆炸物品,应进行严格管理。
1)严格执行爆破器材的领用、发放、使用及回收制度。
2)现场爆破器材应标明类别,分别用专制工具箱装雷管和炸药,并有专人上锁保管,严禁混装。
使用、运输时轻拿轻放,严禁碰撞;雷管在连入母线前应短接,避免接触带电体。
十、施工管理及人员组织
桩基础开挖施工过程中作业人数多,穿孔、爆破、清碴、支护等工序交叉多,为了保证入岩爆破安全、顺利进行应按以下程序进行组织管理:
1、施工管理
1)建立以项目部为指导的爆破作业指挥部,下设爆破总负责人、技术负责人、安全员及各班组长,各专业工种,特别特殊工种持证上岗。
施工现场设置1名专门负责现场全面管理的现场管理人员。
2)加强对施工作业人员的安全教育,穿戴好劳保用品,让施工人员树立起较强的安全意识,按操作规程进行施工,确保作业安全。
3)对施工人员进行开工前技术交底,让每一位施工人员能正确地按设计方案进行施工,以确保满足施工的安全。
4)严格遵守《民爆物品安全管理条例》,建立爆破器材集中收发制度,按工作量发料。
多余的爆破器材在当班爆破后,应及时上交经发放人员收回,做到集中发料、统一制作、统一收回、集中保管,严格登记手续,避免爆破器材丢失。
5)加强爆破时警戒工作,各主要路口设置警戒人员,吹警戒口哨让无关人员迅速撤离。
爆破警戒人员在现场管理人员的安排下进行清场,确认清场完毕允许拉预备警报。
预备警报响过后,所有人员、设备不得进入警戒区域。
特殊情况必须与警戒人员及起爆点取得有效联系后听从安排。
警戒工作必须始终服从统一指挥。
6)安排好作业时间、爆破时间,明确爆破信号,爆破时应告之周围作业人员。
规定每日集中爆破时间为:
中午11:
30——12:
00;下午17:
00——17:
30。
爆破信号的发出采用口哨与警戒信号旗。
其信号按如下进行规定:
爆破信号:
预备信号为三长声,中间间隔10秒,预备信号发出后开始清场;起爆信号为两长声,中间间隔10秒,起爆信号在确认人员、设备已撤离爆破警戒区,警戒人员已到哨位,具备安全爆破条件后发出,起爆信号发出后开始起爆;解除信号为一长声,解除信号是在爆破后经检查确认爆破现场安全后发出。
7)爆破总负责人负责施工组织、人员调配、生产安排,并对安全、生产负责。
8)技术负责人负责施工过程的技术工作,并监督安全和质量,全面指挥钻孔、爆破作业。
9)安全员负责现场安全检查,跟踪和检查现场安全工作。
10)爆破员负责装药、联线、起爆、爆后检查工作。
2、施工组织
桩基础开挖入岩爆破采用专业一体化作业法施工,即专业班组经过培训,从事爆破工作多年,经验丰富,同时还负责炮眼钻孔、清碴、装药、连线、爆破、通风、处理瞎炮等;而拌浆、拉料及护壁由另外作业组负责。
十一.质量保证
爆破方案参用城镇控制爆破要求进行施工,采用浅孔分段延期爆破降震技术,确保一切安全。
对钻孔施工积极提供帮助和技术指导,由技术人员详细说明炮孔位置、炮孔参数及爆破参数;
提前完成全部钻孔的施工,全部炮孔均需进行验孔,由质量监督员全程负责。
起爆药包加工由专业人员进行,并由专人负责检查。
装药和填充炮孔由爆破员进行操作,现场安全管理人员负责监督执行。
爆破网路的联线工作由专业人员进行施工,不允许非专业人员操作,也不允许其他闲杂人员进入施工现场。
炸药和雷管分别保存在专用的炸药、雷管保险箱内,由专人看守,使用前作抽样检测,以确保其性能的可靠性。
工地现场不得留置炸药和雷管。
十二、爆破事故应急预案
(详见爆破施工应急救援预案)
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