拱座开挖专项施工方案.doc
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拱座开挖专项施工方案.doc
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目录
1、工程概况 1
2、工期安排 2
3、组织机构 3
4、施工总体安排 3
5、出碴方案的比选 8
6、施工工艺 11
6.1基坑开挖工艺流程 11
6.2爆破方法及工艺 13
6.3出碴方法及工艺 29
7、施工人员及机械 29
8、质量控制要点 30
9、施工安全措施 31
10、环保措施 35
11、深基坑开挖事故应急预案 35
11.1、目的、原则 35
11.2、适用范围 36
11.3、组织机构 36
11.4、应急救援领导小组及专业救援组职责 36
11.5、应急准备及措施 38
11.6、应急预防 38
11.7、应急响应程序 39
11.8、检查和教育 39
11.9、相关文件和记录表格 40
12、爆破事故应急预案 44
12.1、目的、原则 44
12.2、适用范围 44
12.3、组织机构 44
12.4、应急救援领导小组及专业救援组职责 45
12.5、应急预案的装备、防护用品 46
12.6、应急预案的技术措施 48
12.7、检查和教育 48
7
拱座开挖专项施工方案
1、工程概况
(1)结构特点
XX特大桥位于河曲县龙口水库上游6.5Km,属于库区范围,主桥采用钢管提篮拱结构形式一跨跨越黄河,拱座编号为5#(东岸)、6#(西岸),拱座尺寸为35×23.6×20.3米,基坑最大开挖尺寸49.4×45.5m和45.5×38.8m,开挖深度33~40m,开挖量共计土方3500m3,石方94318m3,属于深、大基坑爆破开挖。
拱脚基坑平面立面图见图1-1、图1-2。
(2)地形地貌
桥址处河道横断面成U型,河道上口宽330米,下口宽300米,两岸悬崖陡壁,岸边高出河底约65米;蓄水水位线标高898.25m,超出基底标高1m。
5#拱座位于东岸,距离河岸线25.52m,为台阶状地形;6#拱座位于西岸,距离河岸线11.38m,处在冲沟沟底,基础两侧为陡坡,高约40m。
(3)气候水文条件
施工地区属中温带亚干旱区,区内降雨稀少,气候干燥,夏季炎热,冬季寒冷,冬春两季多风,蒸发量大;7~9月偶有暴雨,因地表植被不发达,暴雨天气地表水流量较大,易形成冲沟。
(4)地质条件
所处地面新黄土及强风化岩,最大厚度为7米。
基顶覆岩厚度为16~18米,节理较发育,有明显裂隙,抗压强度在60~80MPa左右,普氏等级系数f为6~8;基顶至基底段均为弱风化石灰岩,岩层产状平缓稳定,节理不发育,无断层、明显裂隙、地下水等不良地质情况,6#拱座距基顶往下约5m深处有一深1m左右、半径约15m的溶洞,基底持力层为完整连续的弱风化石灰岩,抗压强度在80~100MPa左右,其普氏等级系数f为8~10;整个岩体自然稳定坡角线为75°。
2、工期安排
总工期安排:
2009年10月01日~2010年03月15日
东岸(5#):
第一层爆破:
2009年10月01日~2009年10月10日
第一层出碴:
2009年10月11日~2009年11月18日
第二层爆破:
2009年11月19日~2009年11月30日
第二层出碴:
2009年12月01日~2009年12月18日
第三层爆破:
2009年12月19日~2009年12月31日
第三层出碴:
2010年01月02日~2010年01月15日
第四层爆破:
2010年01月16日~2010年01月25日
第四层出碴:
2010年01月26日~2010年02月10日
基坑修整:
2010年02月11日~2010年02月20日
西岸(6#):
刷坡防护、场地修整:
2009年10月20日~2010年12月31日
第一层爆破:
2010年01月01日~2010年01月10日
第一层出碴:
2010年01月11日~2010年01月30日
第二层爆破:
2010年01月31日~2010年02月05日
第二层出碴:
2010年02月06日~2010年02月15日
第三层爆破:
2010年02月16日~2010年02月20日
第三层出碴:
2010年02月21日~2010年02月28日
第四层爆破:
2010年03月01日~2010年03月05日
第四层出碴:
2010年03月06日~2010年03月10日
基坑修整:
2010年03月11日~2010年03月15日
附:
施工进度横道图。
3、组织机构
图1-3基坑开挖组织机构图
项目经理
现场负责人
钻
孔组
24
人
爆
破
组
8
人
土
石
外
运
组
30
人
测
量
组
4
人
施
工
协
调
组
2
人
技术负责人
质
量
检
查
组
2
人
4、施工总体安排
基坑开挖施工平面立面布置见图4-1至图4-4
拱座地表土及松散的风化岩石用挖掘机清除,基坑口至拱座混凝土面以上的基坑坑壁为有个别裂隙的石灰岩,采用1:
0.26的坡度放坡开挖,拱座混凝土范围内的基坑坑壁为完整岩石,按设计基础轮廓线开挖。
基坑开挖采用预裂(光面)爆破与深(浅)孔松动爆破相结合的方法施工。
根据工程特点及地质情况,分为放坡爆破段和垂直爆破段。
标高919.75m以上采用1:
0.25的放坡爆破,坡脚留3.5m宽平台作为缓冲以及浇筑混凝土时搭设脚手架,平台上砌筑0.5m高片石混凝土挡墙;919.75m以下采用垂直分层爆破的方式。
5、6#拱座均分为四层进行爆破,其中第一次爆破由地面至基顶,第二、三、四次爆破根据基础形状进行分层,爆破深度6~7m,受基坑尺寸制约,考虑到潜孔钻机的作业空间,第二、三、四次爆破的预裂爆破应作一次爆破;以上均属于深孔爆破;考虑到岩层厚度在0.5~1m范围内,基底留1.5m进行浅孔松动爆破,最下0.5m采取人工配合机械破碎的方式开挖,以防止基底岩层受到破坏。
6#拱座位于冲沟内,基底距冲沟坡顶高差达80m,地形条件极其困难,施工防护工程量巨大,各基坑施工及缆塔施工相互影响,因此本方案中特做现场布置说明,见图4-4。
基坑出碴选用履带吊垂直出碴,挖机配合开挖装车,自卸汽车外运;东岸设挖机进出马道,西岸以履带吊吊运挖机进出基坑。
5、出碴方案的比选
综合本桥特点、工期要求、技术条件及类似工程施工经验,对深基坑出碴方案进行以下比选:
1.修建马道出碴
⑴方案概述
在基坑爆破开挖过程中,修建10%~15%出碴马道,自卸汽车通过马道进入基坑,挖掘机直接装车,自卸汽车外运。
⑵施工特点
①施工条件
出碴马道需满足10%~15%的纵坡坡度,据此,东岸马道需修建350米马道,爆破工程量为49875m3;西岸拱座位于冲沟内,由拱座基坑底到便道需克服70m的高差,需要开山爆破修建约400米长马道,爆破工程量达到161200m3。
由于马道亦需要进行边坡防护,增加了巨大的额外工程量,临时占地面积大,需征用山坡林地,征地困难;两岸马道必须临近河岸,大方量的开山爆破对库区环境造成非常严重的影响;东岸因河岸线在冲沟处断开,修建马道则会占用预拼场地。
②施工效率
出碴快。
自卸汽车直接装车外运,省去垂直运输工序,出碴速度和普通基坑开挖接近。
不需要起重设备,直接一次装车外运。
⒉汽车吊、塔吊出碴
⑴汽车吊出碴:
QY50汽车吊月租5W,最大臂长42m,最大臂长起重量942Kg,最大爬坡能力32%,最小转弯半径24m。
考虑到QY50汽车吊起重量过小,出碴效率低,如采用更大功率汽车吊,则费用会大大增加,且对场地要求更高,因此排除汽车吊出碴方案。
⑵塔吊出碴:
①场地要求
塔吊占地面积小,对基础要求较高,塔吊进场困难、安装占用工期时间长;由于塔吊固定在基坑附近,基坑石方爆破对塔吊造成影响。
②施工效率
考虑工期及基坑开挖尺寸,不发生二次水平装运,塔吊出碴要求塔吊50m臂长处最大起重量大于5t,据此,选择TC7052型塔吊。
塔吊提升速度为0~53m/min,回转速度0.72r/min,速度较慢,出碴效率较低。
⒊履带吊出碴
⑴方案概述
本出碴方案采用履带吊作为垂直运输设备,施工前在基坑周围修建履带吊施工平台;施工时挖掘机在基坑内装斗,履带吊提升吊斗,垂直运输装车,自卸汽车外运;东岸基坑开挖完毕后,挖掘机通过简易马道出基坑;西岸挖掘机通过履带吊吊出基坑。
⑵履带吊选用
东岸采用QUY50履带吊,西岸采用QUY100履带吊。
履带吊规格:
(见下表)
QUY50履带吊25m臂长工况下主要技术参数表
项目
数值
项目
数值
主臂长度(选用)
25m
最大回转速度
3.0rmp
最大起重量×幅度
27.5t×5.5m
单绳起升速度
120m/min
最大幅度×起重量
14m×7.8t
接地比压
0.066MPa
最大行走速度
1.6Km/h
爬坡能力
40%
QUY100履带吊40m臂长工况下主要技术参数表
项目
数值
项目
数值
主臂长度(选用)
42m
最大回转速度
1.9rmp
最大起重量×幅度
46.9t×9.3m
单绳起升速度
110m/min
最大幅度×起重量
30m×10.5t
接地比压
0.085MPa
最大行走速度
1.6Km/h
爬坡能力
30%
⑶施工特点
①施工条件
自拆装功能,能实现完全自装拆;各卷扬机构制动器、平衡阀的启动时间任意可调,能够达到最佳匹配效果;行走机构能实现直线行走、单边转向、差速转向、原地转向、带载行驶等动作,具有高度的机动性和灵性。
体积小,爬坡能力大,可适应本工程复杂地形下的进场条件。
需沿基坑周围修建一条宽8m的工作平台,以满足履带吊拱移动工作需要。
路基承载力要求:
大于88KPa。
②施工效率
具有自由落钩的功能,提升、回转速度快;起重量大,最大工作幅度处起重量分别为7.8t和10.5t。
③辅助设施
本出碴方案用挖掘机辅助装车,施工时修建70%坡度马道,供挖掘机出入基坑。
预计马道石方爆破量:
16543.75m3。
⒋方案选定
对比马道出碴和履带吊出碴方案,马道出碴虽然省去了起重设备,但是对马道要求较高,土石方量及防护工程量大,而且需要征地,费用反而增加;并且马道的爆破作业时间增加,自卸汽车需从马道里绕行而上,而履带吊出碴因为起重量大,移动灵活,起升、回转速度快,在出碴效率上并不比马道出碴慢;马道修建对环境影响大,不利于水土保护。
履带吊出碴与汽车吊比较,履带吊具备施工方便、效率高、费用低、技术条件要求低的优点。
其主要缺点为需要修建挖掘机出坑马道,增加额外工程量。
从工期、技术、环保等方面考虑。
通过方案分析对比,选择履带吊出碴方案。
6、施工工艺
6.1基坑开挖工艺流程
基顶防护、排水
测量放样
场地平整、刷坡
图6-1工艺流程图
施工准备
浅孔松动爆破、出碴
是否开挖至浅孔爆破设计标高
是
监理工程师检查、签认
钢筋、拱脚预埋件安装
模板安装
大体积混凝土浇筑
养护、监控、拆模
机械破碎至基底
修整钻孔平台
爆破方案设计
基坑预裂爆破
坑壁临时防护
主爆孔松动爆破
是否开挖至深孔爆破设计标高
否
基坑出碴
6.2爆破方法及工艺
6.2.1爆破方法
根据地质条件和基坑设计方案,并考虑到基坑周围的环境条件及安全要求(无建筑物、公路、电力设施、水利设施等重要应保护目标),选择爆破方法如下:
标高905.75m以上以临河面为自由面,进行:
预裂爆破→深孔松动爆破→缓冲爆破。
标高905.75m以下,先进行预裂爆破,然后依次进行中部直线掏槽爆破、深孔松动爆破、缓冲爆破。
在开挖过程中,先沿坑壁四周设置密集的防裂孔,保护坑壁,防止震裂、松动基础周壁基岩,防止超挖,使坑壁规则整齐,防止落石保证人身安全。
坑壁钻孔完后,将先采用深孔松动爆破的方法进行施工,在基础底部开挖预留1.5m预留层,其上部用手风钻造孔,密孔小药量进行浅孔松动爆破,基坑轮廓线采用光面爆破,并另预留0.5m厚保护层机械开挖,以确保基础岩体完整。
6.2.2爆破工艺
1、施工准备
⑴技术准备
①图纸审核,地质勘察,测量控制网布设,爆破设计方案审批,爆破安全评估。
②组织施工人员学习图纸、作业指导书、技术交底和相关规范,进行安全培训,考试合格方可上岗作业。
⑵施工准备
①施工人员、主要机具设备进场、
②弃碴场选定,通水、通电、通路,爆破区邻近建筑物或构筑物的安全保护措施所用材料、标志到位。
⑶起爆器材的选择
钻孔机械根据当地既有设备,选择HC725潜孔钻机,钻孔直径为90~120mm。
启爆装置选用8#电雷管。
根据爆破方案特点,预裂爆破需要预裂孔同时起爆,因此选择传爆速度快的导爆索引爆,传爆速度在6500m/s以上;预裂孔装药选择猛度、威力均较小的铵油炸药药卷;其规格尺寸为φ35×200mm、重量200g。
主爆孔采用导爆管作为传爆装置,各导爆管采用三通或四通连接;引爆装置为非电导爆管雷管,根据需要、经济效益、当地起爆器材生产情况,选择1、3、5、7、9段别雷管;炸药选择粉乳炸药和2#岩石炸药。
2、施工放样
测量人员根据基坑开挖施工图放出场地平整边线、刷坡线、基坑开挖线、马道边线,并做好十字水泥护桩,将标高引至水泥护桩上。
3、场地平整、刷坡
开挖前,首先对基坑施工范围内进行场地平整。
东岸表层覆盖为层厚约2~3m的新黄土层,施工时用挖掘机将表层土清除,运至弃碴场。
土层清除完后,采用破碎锤的方式将岩层面平整,平台高程935.8m,西岸场地从两边山坡向沟底修台阶式平台、最低处平台高程930.26m。
基坑开挖线以外预留8m宽履带吊施工平台,距离基坑开挖线外1m处砌筑0.5m高片石混凝土挡墙作为护道、挡碴、挡水设施,并安装1m高挂有密目网的防护栏杆。
4、爆破器材的管理
本次爆破器材由当地民爆公司提供,工地不另建炸药库,直接由民爆公司炸药库领取。
炸药应根据设计数量领取,由民爆公司的材料管理员和项目经过培训的爆破材料管理员共同进行爆破器材领取量、使用量、退库量的清点、登记。
材料运输采用规定的炸药运输车,导爆材料和炸药必须分开运输。
爆破前对当地爆破材料进行调查,结合爆破方案选择
5、浅孔松动爆破
根据地质勘察资料,6#拱座位置存在溶洞,由此可能引起第二次深孔爆破后需进行一次浅孔爆破,且基底预留有浅孔爆破层,因此在方案设计中将浅孔爆破亦考虑进去,并应结合实际开挖情况进行调整。
其中光面爆破和预裂爆破布孔及装药与预裂爆破相似,不另做说明,实际操作以技术交底为准。
⑴浅孔松动爆破参数选择与计算
①爆破2m深的爆破计算
钻孔孔径D=45mm
炸药使用岩石硝铵2号炸药,取e=1.0
查炸药单位消耗药量,取q=1.5kg/m3
钻孔深度h=1.0·H=1.0×2.0=2.0m
最小抵抗线W=0.5·H=0.5×2.0=1.0m
炮孔间距a=1.0·W=0.9×1.0m=0.9m
炮孔排距距b=1.0·W=0.9×1.0m=0.9m
每孔需要用炸药量
Q=0.33·e·q·a·H·b
=0.33×1.0×1.5×0.9×2.0×0.9
=0.8kg
最小炮孔堵塞长度s=1.3·W=1.3×1.0=1.3m
⑵爆破1m深的爆破计算
钻孔孔径D=45mm
查炸药单位消耗药量,取q=1.5kg/m3
钻孔深度h=1.0·H=1.0×1.0=1.0m
最小抵抗线W=0.5·H=0.5×1.0=0.5m
炮孔间距a=1.0·W=1.0×0.5m=0.5m
炮孔排距距b=1.0·W=1.0×0.5m=0.5m
每孔需要用炸药量
Q=0.33·q·a·H·b
=0.33×1.5×0.5×1.0×0.5
=0.1kg
最小炮孔堵塞长度s=1.3·W=1.3×0.5=0.7m
⑵施工工艺要求
①钻孔时要合理选取合理炮位。
炮位的选取方法主要有以下几种:
a、零星孤石的炮位应尽量使炸药分布在各临空面距离大致相等的地方;
b、拉槽式爆破的炮位应排列有序,严禁将炮位打在槽外;
c、底台阶爆破时的炮位应避开岩层裂隙处。
②装药、堵塞:
炮孔装药必须由持证爆破作业人员来进行操作,各孔装药量和装药结构必须严格按照技术人员的技术交底来进行,同时要确保孔根长度、各药段长度、堵塞长度和堵塞质量。
堵塞物一般采用粘性沙土,粘土与砂的重量比为3:
1,加10~20%的水,搓成圆柱形炮泥,炸药、炮泥装孔捣实宜用木制圆柱形炮棍来进行。
装药过程中应注意以下几点:
a、要防止起爆药包中药包与雷管在装药过程中脱接。
炮孔中放入起爆药包后,不能用炮棍使劲捣压起爆药包。
b、装卷装药包时,各药卷之间不能有异物;
c、孔内有水时应尽可能使用防水炸药和防水起爆系统,如不得已必须使用非防水炸药时,应清除孔中的水并对炸药做好防水处理,尽量缩短装药和起爆的时间差。
③导爆管网络接线、起爆:
所有导线经引出炮孔外,仔细检查连通,确认正常,最后才和主线连接。
一切非施工人员必须撤离现场,接完爆破网路之后,进行检查,如果符合要求,通知警戒人员,开始合闸起爆。
⑶施工工艺流程见图6-2
图6-2浅孔爆破施工工艺流程图
编制爆破计划书
钻孔
装药
炮孔堵塞
起爆
安全警戒
检查爆破效果
处理瞎炮
爆破结束
技术总结
5、预裂爆破
⑴预裂爆破参数选择、计算
炸药选择
①炮孔直径D=120mm根据现有机械情况,选择φ120炮孔。
②不耦合系数Kd=2.9
③炮孔间距a=k·D
④线装药密度
由于影响预裂爆破装药密度的因素有很多,很难从理论上得到一个完整的解答,工程中经常采用一些经验计算式加以确定,其基本的形式为:
式中:
—线装药密度,kg/m3;—岩石极限抗压强度,兆帕;a—孔距,m;D—孔径,m;k、、、—系数,在设计中
分别取3、1/2、1/2、1/3。
在工程实际以及实践的爆破效果对比下,最终确定=420g/m。
⑵施工工艺要求
①精确测量放设每一个预裂孔口位置。
②钻机就位后,钻头要对准放设的孔位,其偏差不得小于钻头直径的1/8。
③开钻前,应采用整体样架放样(或用坡度架)来调整钻杆的倾角、其偏斜度与设计要求误差控制在1°以内。
④当钻进5~10cm时,要对钻孔方向、倾角等进行一次检查,若有误差,及时纠正。
以后,每钻进一定距离,要检查一次,直至终孔。
⑤炮孔堵塞时,先用纸团(或草等松软物资)“卡”在炸药柱之上,然后使用干砂、石粉等松散材料堵塞。
⑥采用导爆索一次,同时起爆。
⑶装药结构
预裂孔装药采取间隔装药的方式,用竹竿和胶带将炸药和导爆索绑成“药串”的形式,“药串”置于炮孔中部;
为克服根部抵抗线,预裂孔根部装药为线装药密度的2倍。
炮孔顶部1m进行堵塞。
⑷施工工艺流程见图6-3
图6-3预裂爆破工艺流程图
施工准备
爆破设计
审批
测量定位
钻孔
调整偏差
装药
炸药运输
堵塞
准备草(纸团)和干砂等材料
敷设起爆网路
安全警戒
检查爆破效果
处理瞎炮
起爆
爆破结束
技术总结
6、深孔松动爆破
本工程深孔爆破深度分别在15m左右和7m左右,方案设计按15m和7m深度计算,实际操作应在场地平整和开挖后进行精密测量,并以对应的技术交底为准。
⑴深孔松动爆破参数选择与计算
①爆破15m深的爆破计算
炸药使用岩石硝铵2号炸药,炸药换算系数取e=1.0
松动爆破单位消耗药量取q=1.5kg/m3×0.33=0.495kg/m3
假定钻根长h=0.5m,则炮孔深度l=15+0.5=15.5m
炮孔直径D=0.120m,
炸药密度取△=900kg/m3
装药长度系数τ=0.5
炮孔密度系数m=1.0
最小抵抗线长度
W=D·√[(0.785×△×l×τ)/(e·q·m·H)]
=0.1·√[(0.785×900×15.5×0.5)/(1.0·0.495·1.0·15)]
=0.1·√[5475.4/7.425]
=2.7m
钻根长h=0.2W=0.2×2.7=0.5m
炮孔深H=15+0.5=15.5m
炮孔间距a=1.2·W=1.2×2.7m=3.2m
炮孔排距距b=0.87·a=0.87×3.2m=2.8m
每孔需要用炸药量
Q=·e·q·a·H·W
=1.0×0.495×3.2×15×2.7
=64kg
最小炮孔堵塞长度s=1.3·W=1.3×2.7=3.5m
②爆破7m深的爆破计算
药使用岩石硝铵2号炸药,炸药换算系数取e=1.0
松动爆破单位消耗药量取q=1.5kg/m3×0.33=0.495kg/m3
假定钻根长h=0.5m,则炮孔深度l=7+0.5=7.5m
炮孔直径D=0.1m
炸药密度取△=900kg/m3
装药长度系数τ=0.6
炮孔密度系数m=1.0
最小抵抗线长度
W=D·√[(0.785×△×l×τ)/(e·q·m·H)]
=0.1·√[(0.785×900×7.5×0.6)/(1.0·0.495·1.0·7)]
=0.1·√[3179.25/3.465]
=3.0m
钻根长h=0.2W=0.2×3.0=0.6m
炮孔深H=7+0.6=7.6m
炮孔间距a=0.7·W=0.7×3.0m=2.1m
炮孔排距距b=0.87·a=0.87×2.1m=1.8m
每孔需要用炸药量
Q=·e·q·a·H·W
=1.0×0.495×2.1×7×1.8
=13kg
最小炮孔堵塞长度s=1.3·W=1.3×3=3.9m
⑵施工工艺要求(浅孔爆破工艺中提到的不再重复)
①钻孔开门时,风量要小,压力要轻,在碎石堆积层上,可先用小风量打到冲击器完全进孔时停风,再提钻加入粘土,放下钻机旋转下钻使粘土挤入碎石,造成牢实的孔口。
②钻孔时发生卡钻现象,要先分析原因,然后采取相应的处理方法。
一般处理卡钻方法有以下几种:
a.石缝卡钻。
先提升钻具再正转,如不行可反转一下后再提升正转。
b.孔内石渣过多引起卡钻。
先吹风排渣一段时间,再上提同时旋转钻具。
c.孔壁坍塌卡钻。
可以不断地提、压、反转之后,正转一下,时而开风,时而关风。
不断上下窜动提升。
注意在处理过程中提升力不宜过大,不能性急。
提起钻具后要用回填粘土的方法处理孔壁。
⑶深孔松动爆破工艺流程见图6-4
图6-4深孔松动爆破工艺流程图
场地清理
布置炮眼
钻机进场、对位
钻孔
装药
炮孔堵塞
爆破设计
放警戒
敷设爆破网路
起爆
土石方挖、装、运
处理瞎炮
解除警戒
平整场地,施工结束
技术总结
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- 关 键 词:
- 开挖 专项 施工 方案