铁路隧道爆破专项施工方案.docx
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铁路隧道爆破专项施工方案
***隧爆破专项方案
1、编制说明
1.1编制依据
(1)西北铁路客专相关设计图纸;
(2)《西北铁路客专实施性施工组织设计方案》。
(3)《***隧道施工组织设计方案》。
(4)《***隧道施工阶段风险评估报告》。
(5)《铁路工程施工安全技术规程》TB10304-2009。
(6)《铁路隧道工程施工安全技术规程》TB10304-2009。
(7)《安全生产许可证条例》(国务院令第397号)。
(8)《铁路瓦斯隧道技术规范》TB10120-2002
(9)《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设[2010]241号。
(10)《煤矿安全规程》2011-2第一版。
(11)《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[2010]241号。
(12)《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-2010。
1.2编制范围
本施工方案编制范围为:
D4K462+014~D4K467+704***隧道爆破施工。
1.3编制原则
遵循“严肃性、标准性、先进性、可行性、连续性、均衡性、节奏性、协调性、经济性”的九性原则。
2、工程概况
2.1工程概述
***隧道全长5690.147m,进口里程D4K462+014,出口里程D4K467+704。
隧道位于***~北区间,双线隧道,线间距4.6m,设计为-15.8‰的单面下坡。
本隧D4K462+013~D4K462+576.608位于R=10000的左偏曲线上、D4K465+707.083~D4K467+623.402位于R=8000的右偏曲线上,其余地段位于直线上。
***隧道主要工程数量表
序号
项目
单位
数量
1
开挖
Ⅲ级围岩
m
2650
2
Ⅳ级围岩
m
2280
3
Ⅴ级围岩
m
760
4
初支及衬砌
C25喷混凝土
m3
31384
5
C30喷混凝土
m3
8965
6
C20混凝土
m3
56748
7
C25混凝土
m3
490
8
初支及衬砌
C30混凝土
m3
96765
9
C35混凝土
m3
20748
10
一级钢筋
t
640
11
二级钢筋
t
2631
12
Φ22锚杆
m
242891
13
Φ25中空锚杆
m
230966
14
型钢钢架
t
1927
15
Φ42小导管
t
577
2.2地形地貌及气象条件
2.2.1地形、地貌
隧道区属构造侵蚀、风化剥蚀中低山区地貌,山岭呈北东向展布。
地面高程624~932m,相对高差308m,自然山坡坡度25°~60°,砂岩和砾岩部分形成陡坎、陡崖。
隧道洞身最大埋深约220m。
覆土层较薄,基岩多裸露,多生长灌木、杂草,植被发育良好,平缓地带多辟为旱地。
~高速公路位于线路右侧300~1000m附近,沿线路两侧村庄民房零星分布,隧道进出口及洞身交通条件较差。
隧道地表为低山丘陵地貌,地表高程624~932m。
隧道洞身最大埋深约220m。
2.2.2气象特征
该施工段地处西北平原,雨水丰富年平均降雨量918.2mm,气温最高37.3℃,最低-5.9℃,平均气温18.3℃,四季气候变化明显。
2.3工程地质
2.3.1工程地质
隧道区上覆第四系全新统坡洪积(Q4dl+pl)粉质黏土;坡残积(Q4dl+el)粉质黏土等;下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组下段(J2s1)泥岩夹砂岩。
遂区位于***北东向褶皱带之东翼于盆地边缘弧形(华夏式)构造带交界处,龙门山褶皱带褶皱发育,断裂密布,岩层多陡倾,直立或倒转,地质构造十分复杂;南东侧盆地边缘弧形构造带则表现为舒缓宽敞的褶皱,断层较少,构造简单。
测段属于简单构造,层理产状较稳定,岩层产状N41~62°E/36~47°SE,受区域构造影响,节理裂隙发育,节理多为闭合或微张型,延伸较远,主要发育两组节理:
(1)N48~81°E/52~81°NW、
(2)N37~64°W/23~81°NE。
泥岩风化节理发育,主要发育于地表浅部。
2.3.2水文地质
地表水
隧区地表水为山间冲沟季节性沟水,沟水受大气降雨补给,流量季节性变化大,雨季降水集中,地表径流突出,旱季流量小。
地下水
地下水主要为基岩裂隙水。
基岩为泥岩夹砂岩,构造节理缝隙发育,泥岩中多呈充填闭合状,基岩裂缝水总体含量不大。
泥岩地下水含量微弱,砂岩储水条件较好,地下水含量相对丰富,由于泥岩为相对隔水层,砂岩层地下水局部会形成承压水。
浅部含少量风化裂隙潜水。
主要受大气降水补给。
水化学特征
据测段内取水样试验,水质属HCO3-Ca2+或HCO3-.SO42--Ca2+.Na+型水,根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB10005-2010),在环境作用类别为化学侵蚀环境、氯盐环境时,水中SO42+、ph、Mg2+、侵蚀性CO2、Cl-对混凝土无侵蚀性。
2.3.3地震动参数
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),“5.12汶地震”后国家相关部门发布的《甘肃山峡部分地区地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001一号修改单)以及《新建铁路至成都客运专线陕省界至段工程场地地震安全性评估报告》,遂区地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期值为0.4s。
2.4设计标准
隧道设计速度目标值250km/h,线间距4.6m。
隧道采用CTRSⅠ型复合双块式无砟轨道,一般地段轨道结构高度为515mm。
3钻爆
3.1钻爆设计
钻爆作业是隧道施工控制工期、保证开挖轮廓的关键。
为了充分发挥围岩的自承能力,减轻对围岩的振动破坏,隧道Ⅴ级围岩采用微振控制爆破技术,其它开挖断面周边采用光面爆破,并根据围岩情况及时修正爆破参数,减少超欠挖,以达到最佳爆破效果,形成整齐圆顺的开挖轮廓线。
钻爆设计按《煤矿安全规程》2011-2第一版及《铁路瓦斯隧道技术规范TB10120-2002、J160-2002》执行。
(2)爆破设计程序
爆破设计程序
(3)爆破器材选用:
瓦斯隧道爆破作业必须采用煤矿许用炸药,有突出地段安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药。
严禁使用秒或半秒级电雷管,使用煤矿许用毫秒延期电雷管时,最后一段的延期时间不得大于130ms。
炸药选用φ25、φ32、φ40三种规格,其中周边眼使用φ25或φ32药卷,掏槽眼使用φ32或φ40药卷,掘进眼使用φ32药卷。
(4)炮眼布置
Ⅲ级围岩根据现场情况台阶开挖爆破采用斜眼掏槽,Ⅴ、Ⅳ级围岩台阶法开挖采用斜眼掏槽,中、下台阶开挖按露天台阶爆破原则进行设计。
瓦斯隧道钻孔必须采用湿式钻孔,炮眼深度不应小于0.6m。
瓦斯隧道钻孔工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1.5%。
(5)爆破参数
为减轻爆破时对围岩的扰动,周边眼采用多钻眼少装药等措施,并采用导爆索串装药结构,孔口堵塞长度不小于40cm。
钻爆作业时,根据现场实际地质条件及时修正爆破参数,以期达到最佳爆破效果。
通过爆破试验确定爆破参数,无试验时参照下表“光面爆破参数表”。
光面爆破参数表
岩石种类
周边眼间距
E(cm)
周边眼最小抵抗线
W(cm)
相对距
E/W
周边眼装药参数
(kg/m)
极硬岩
50~60
55~75
0.8~0.95
0.25~0.3
硬岩
40~50
50~60
0.8~0.95
0.15~0.25
软岩
35~45
45~60
0.75~0.8
0.07~0.12
①钻眼直径
采用YT—28风钻钻眼,其直径为Ф=42mm。
②最小抵抗线W
最小抵抗线的方向和大小根据地形、地质因素综合考虑,稍有不慎将是产生飞石最直接的源地。
隧道施工一般取W=(1.0~1.5)E,在施工过程中要结合工程实际情况而定。
③炮眼间距a和排距b
炮眼间距a和排距b可取相等值,但b略小于a,a=(1.5~2.0)E,b=(0.8~1.0)a。
④超深
一般取0.1~0.2m,若岩石松软,取小值;若岩石完整坚硬,取大值。
⑤堵塞长度h
堵塞长度h≥40cm。
⑥炸药单耗q,取0.7~1.1kg/m3。
(6)装药结构及堵塞方式
①装药结构
瓦斯工区采用电雷管起爆时,严禁反向装药。
采用正向连续装药结构时,雷管以外不得装药卷。
掏槽眼、掘进眼、辅助眼:
连续装药结构,如下图所示。
连续装药结构示意图
②堵塞方式
所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵,炮泥应用水炮泥和钻土泡泥。
周边眼堵塞长度不小于40cm。
(7)起爆网络设计
爆破网路和连线,必须符合下列要求:
①必须采用串联连接方式。
线路所有连结接头应相互扭紧,明线部分应包覆绝缘层并悬空。
②母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧,若必须在同一侧时,母线必须挂在电缆下方,并应保持0.3m以上间距。
③母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯电缆,并随用随挂,严禁将其固定。
母线的长度必须大于规定的爆破安全距离。
④必须采用绝缘母线单回路爆破。
⑤严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一申联网路中使用。
⑥电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源,一个开挖工作面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。
(8)各级围岩爆破设计图及参数表
①Ⅲ级围岩
爆破参数表(上台阶)(H=1m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
掏槽眼
8
MS:
1
φ32
2.2
1.85
14.8
连续装药
辅助掏槽眼
6
MS:
3
φ32
2.2
1.85
11.1
连续装药
辅助眼
29
MS:
5、7、9
φ32
2
0.95
27.55
连续装药
周边眼
41
MS:
11
φ25
2
0.57
23.37
间断装药
底板眼
14
MS:
13
φ32
2
0.8
11.2
连续装药
边角眼
2
MS:
13
φ32
2
0.8
1.6
连续装药
合计
100
89.62
爆破参数表(下台阶)(H=1m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
辅助眼
30
MS:
1
φ32
2
0.95
28.5
连续装药
周边眼
12
MS:
3~5
φ25
2
0.57
6.84
间断装药
底板眼
14
MS:
7
φ32
2
0.8
11.2
连续装药
合计
56
46.54
爆破参数表(仰拱)(H=1m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
辅助眼
8
MS:
1
φ32
2
0.95
7.6
连续装药
周边眼
18
MS:
3
φ25
2
0.57
10.26
间断装药
合计
26
17.86
合计
182
154.02
Ⅲ级围岩炮孔布置图
③Ⅳ级围岩
爆破参数表(上台阶)(H=1.5m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
掏槽眼
4
MS:
1
φ32
1.7
1.4
5.6
连续装药
辅助掏槽眼
8
MS:
3~5
φ32
1.7
1.4
11.2
连续装药
辅助眼
18
MS:
5、7、9
φ32
1.5
0.7
12.6
连续装药
周边眼
28
MS:
11
φ25
1.5
0.32
8.96
间断装药
底板眼
12
MS:
13
φ32
1.5
0.45
5.4
连续装药
合计
70
43.76
爆破参数表(中台阶)(H=1.5m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
辅助眼
40
MS:
1、3、5
φ32
1.5
0.71
28.4
连续装药
周边眼
24
MS:
7
φ25
1.5
0.43
10.32
间断装药
底板眼
14
MS:
9
φ32
1.5
0.6
8.4
连续装药
合计
78
47.12
爆破参数表(下台阶)(H=1.5m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
辅助眼
14
MS:
1
φ32
1.5
0.53
7.42
连续装药
周边眼
16
MS:
5
φ25
1.5
0.32
5.12
间断装药
底板眼
14
MS:
3
φ32
1.5
0.45
6.3
连续装药
合计
78
18.84
爆破参数表(仰拱)(H=1.5m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
辅助眼
14
MS:
1
φ32
1.5
0.71
9.94
连续装药
周边眼
16
MS:
3
φ25
1.5
0.43
6.88
间断装药
合计
26
16.82
合计
252
126.54
炮孔总体布置图
④Ⅴ级围岩
爆破参数表(上台阶)(H=1.0m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
掏槽眼
4
MS:
1
φ32
1.2
0.93
3.72
连续装药
辅助掏槽眼
8
MS:
3~5
φ32
1.2
0.93
7.44
连续装药
辅助眼
18
MS:
5、7、9
φ32
1
0.47
8.46
连续装药
周边眼
28
MS:
11
φ25
1
0.21
5.88
间断装药
底板眼
12
MS:
13
φ32
1
0.3
3.6
连续装药
合计
70
29.1
爆破参数表(中台阶)(H=1.0m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
辅助眼
40
MS:
1、3、5
φ32
1
0.47
18.8
连续装药
周边眼
24
MS:
7
φ25
1
0.29
6.96
间断装药
底板眼
14
MS:
9
φ32
1
0.4
5.6
连续装药
合计
78
31.36
爆破参数表(下台阶)(H=1.0m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
辅助眼
14
MS:
1
φ32
1
0.35
4.9
连续装药
周边眼
16
MS:
5
φ25
1
0.21
3.36
间断装药
底板眼
14
MS:
3
φ32
1
0.3
4.2
连续装药
合计
78
12.46
爆破参数表(仰拱)(H=1.0m)
炮孔名称
炮孔数量
雷管段别(段)
装药直径
炮眼深度
装药量
装药结构
单孔
合计
辅助眼
14
MS:
1
φ32
1
0.47
6.58
连续装药
周边眼
16
MS:
3
φ25
1
0.29
4.64
间断装药
合计
26
11.22
总计
252
84.14
炮孔总体布置图
3.2钻爆作业
采用人工手持YT-28式风动凿岩机钻孔,人工装药起爆。
钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。
如围岩出现变化需要变更爆破设计时,由总工程师确定。
炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接,均由考核合格的爆炮工负责。
⑴测量
测量是控制开挖轮廓精确度的关键。
采用隧道断面激光测量仪进行断面和炮孔划线。
每循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置。
⑵定位开眼
钻孔按炮眼布置图正确钻孔。
对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高,开眼误差要控制在3~5cm以内。
⑶钻孔
瓦斯隧道钻孔必须采用湿式钻孔,炮眼深度不应小于0.6m,瓦斯隧道钻孔工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1.5%。
钻孔时严格按照炮孔布置图正确对孔以确保爆破质量。
周边孔外插角1°~2°,炮孔相互平行,周边孔在断面轮廓线上开孔,周边孔对孔误差环向不大于5cm。
掏槽孔对孔误差不大于3cm,其它炮孔开眼误差不大于10cm。
在钻眼过程中,应根据岩孔位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼程度,以保证炮眼底在同一平面上。
⑷装药
钻完孔后,用高压风吹孔,经检查合格后装药。
装药分片分组负责,自上而下严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。
爆破网路连接、检查及起爆,按照爆破设计要求和GB6722-86《爆破安全规程》执行。
⑸堵塞
所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵,炮泥应用水炮泥和钻土泡泥。
周边眼堵塞长度不小于40cm。
⑹瞎炮处理
发现瞎炮,应首先查明原因,如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮,则切去损坏部分重新连接导爆管即可,但此时的接头应尽量靠近炮眼,如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮,则应参照《爆破安全规程》有关条款处理。
3.3隧道光面爆破
光面爆破是隧道“新奥法”施工的关键技术,爆破效果直接关系到工程质量的好坏、施工进度的快慢和施工费用的高低。
在隧道开挖中,必须组织工程技术人员现场观察工程地质条件、围岩性质,讨论、初定各项爆破参数。
为获得最佳的光面爆破效果,通过合理的炮眼布置,调整炮眼孔距、角度、装药方式,进行不同开挖进尺的试验性爆破,不断调整、优化爆破参数;对周边眼的爆破进行现场试验,根据现场围岩不同确定周边眼最佳抵抗线。
通过多次的试验爆破和参数的调整,最后确定科学合理的光面爆破设计方案。
⑴工艺控制要点
①严格控制开挖轮廓线的划线精度
每次全断面爆破前,要精确测定出开挖轮廓线,并根据轮廓线画出各类炮眼位置。
炮眼的布置根据各类围岩不同而相对应的炮眼间距不同,视现场围岩整体性和软硬程度而定。
②严格控制钻眼和清孔的质量
根据隧道的开挖断面尺寸,开眼的位置要求不偏离设计炮眼位,周边眼不得偏离5cm,向外角度不大于1~3°,钻眼过程技术人员必须现场指导,对不符合要求的坚决不能使用,必须重新钻眼,以确保钻眼的位置和角度符合爆破设计的要求。
炮眼钻好后,用高压气体进行清孔,将炮眼中的钻碴与小石碴清除干净,以确保装药顺利进行。
③严格控制装药质量
合理选用引爆器材,装药时分片分组,由专人负责,严格按设计装药量装药和装雷管,自上而下,依次进行,注意雷管对号入座,周边眼用导爆索引爆,导爆索从拱部向两边依次并联在一起,在两底边各与一个毫秒雷管绑在一起。
引爆起爆网络采用复式网络,保证起爆准确性与可靠性,联结导爆管时,注意不能打结和拉细现象,联结好后,技术人员负责检查,经检验合格后,尽快撤离人员和机械,最后引爆。
⑵施工操作要求
①优化光面爆破设计是保证隧道质量的基本前提。
通过对隧道现场光面爆破的试验,不断调整爆破设计,使光面爆破设计更符合实际情况,施工过程中要严格操作规程。
②周边眼采用导爆索引爆,实现周边眼空气间隔装药,提高围岩自身的自稳能力。
③加强钻眼的现场管理。
工程技术人员负责指导监督,保证钻眼的深度、方向、角度、间距按光面爆破设计的要求实施,特别对周边眼应严格控制,保证断面不欠挖,尽可能减少超挖。
清碴时,准确控制好标高,使下一循环放样、钻孔准确无误。
④对隧道光面爆破进行动态管理。
预测掌子面前方的地质变化,根据不同地段围岩的性质,随时调整光面爆破的各项设计参数,争取最佳的爆破效果。
⑤光面爆破能节约工程成本,加快施工进度,保证施工安全,确保隧道防水质量,提高经济效益。
光面爆破断面严格按设计开挖断面要求控制,能有效控制开挖断面的欠挖和超挖,减少隧道初期支护和二次衬砌混凝土的用量,节约工程成本;圆滑、平顺的开挖断面,易于铺设防水板,在二次衬砌施工时,能有效保证防水板的平整度,确保隧道工程的防水质量。
爆破工艺流程图
4、安全施工措施
4.1存在的危险源
存在的危险源
序号
危险源
潜在的事故
1
人工高处清表、开凿作业面
高空坠落
2
风枪使用
机械伤害
3
现场火工用品
爆炸
4
爆破飞溅物
物体打击
5
盲炮处理
爆炸
4.2、危险源控制措施
⑴人工高出清表、开凿作业面时环境不良、人员防护不当控制措施
①作业前专职安全员应对作业人员进行教育培训和风险告知。
②作业人员到达现场后、应先检查地形,并对松动部位进行清理,确保作业位置稳固,不易滑塌。
③作业人员须佩戴安全帽、佩戴安全带方可进入施工现场施工。
④安全帽、安全带等劳动防护用品在使用工程中应每天检查一次确保完好。
⑤多人同时作业时,应在同一平行自上而下进行作业,禁止上下交叉作业。
⑵钻孔作业时操作不当控制措施
注意身体与风枪保持距离,不得定靠在腰部以上,双手紧握把手保持用力均衡,并保持身体稳定。
⑶火工用品保管不善控制措施
①火工用品运抵现场后,应立即开始警戒,搬运爆破器材应轻拿轻放,不得冲撞炸药包。
②现场炸药雷管应分开放置,并放在防爆箱内,且设专人看管。
③当班爆破领取当班炸药用量,如有少量剩余,应在爆破前带离爆破区。
⑷盲炮控制措施
①出现盲炮时应继续保持警戒,并等待15分钟后,爆破人员前往爆破区检查,检查前关闭起爆器。
②爆破人员应严格按照操作规程对盲炮进行水湿法或殉爆法进行处理。
③在处理忙炮时严禁对原炮孔进行吹、拔、钻。
⑸对爆破飞溅物的安全距离不够、人员防护不当控制措施。
①爆破作业必须具备资质的专业爆破人员实施。
②爆破区所有人员必须佩带安全帽。
③爆破器材运至现场后,立即开始警戒,警戒线应在爆破点周围300m,严禁无关人员进入爆破区域。
④装药严格按照设计方案装药。
⑤爆破人员起爆前应撤离在安全的掩体后面,并带好安全帽。
5、安全生产保证体系和管理机构
建立健全安全生产保证体系及安全生产管理小组,坚持生产必须服从安全的原则,项目经理对安全生产负第一责任,当生产与安全发生冲突时,优先考虑安全,切实把安全放在第一位。
建立生产监督检查体系,坚持经常检查与定期检查相结合,普通检查与重点检查相结合的安全检查制度,及时发现事故隐患,及时排除,将隐患消灭在萌芽状态。
5.1、安全生产保证体系
建立强有力的安全生产保证体系,加强安全思想宣传教育和安全技能培训,注重日常安全生产工作的检查,落实。
安全保证体系图
5.2、安全生产管理机构
根据国家及有关安全生产政策、法规、条例、规范和标准,结合本合同段工程项目的实际情况,制定项目经理部的安全生产管理制度。
本合同段项目安全生产管理机构见图5.2-1:
《安全生产管理机构框图》。
图5.2-1安全生产管理机构图
5.3、安全施工管理制度
⑴安全教育培训制度
对于持有爆破证的
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