暗溝巖石大跨度小跨徑爆破技術(shù)

暗溝巖石大跨度小跨徑爆破技術(shù)

1設(shè)計(jì)開挖斷面,上跨地層uqp排水黑溝位于天灣核電站1#的南側(cè)，東西走向，其中一些位于巖石上，需要轟炸和挖掘。該基巖段長約120m,基巖頂標(biāo)高+2.0~+3.5m,設(shè)計(jì)開挖斷面為梯形,底部標(biāo)高-5.6~-5.8m,底寬20.8m,上口寬27.3m,斷面面積220.2m2,開挖工程量約2×104m3。該區(qū)域地層自上而下為中-上古界海州群云臺(tái)組第三巖性段,巖性為含巖塊二長線粒巖,巖石堅(jiān)硬,其巖石普氏堅(jiān)固系數(shù)為f=18~20。該區(qū)域東側(cè)和南側(cè)6m處是已經(jīng)澆筑好的臨時(shí)防滲墻,西側(cè)30m處是其他施工單位臨時(shí)設(shè)施,北側(cè)緊鄰正在施工的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)廠房,最近處僅30m。見圖1。2爆破質(zhì)量控制(1)該施工段周圍建(構(gòu))筑物多,距離近,且土建正在施工,特別是臨時(shí)防滲墻坐落在淤泥層上,穩(wěn)定性差。業(yè)主要求保證這些建(構(gòu))筑物免遭爆破振動(dòng)的破壞,因此必須控制爆破規(guī)模和最大一段裝藥量,減小爆破振動(dòng)的影響,確保周圍建(構(gòu))筑物的安全。(2)該施工段周圍的塔吊和臨建廠房,均在爆區(qū)飛石危險(xiǎn)范圍內(nèi),臨建廠房可以搭棚架防護(hù),塔吊無法防護(hù),爆破時(shí)需進(jìn)行飛石控制。(3)設(shè)計(jì)要求爆破開挖時(shí)必須保證溝槽基底和側(cè)壁的完整性。因此施工時(shí)要采取有效的控制爆破措施,以保證工程質(zhì)量,并為下游施工創(chuàng)造安全的工作環(huán)境。(4)工期緊,合同工期僅有2個(gè)月。因場(chǎng)地狹小,工作面只有一個(gè),在爆破時(shí)間和爆破規(guī)模均受限的情況下,工期顯得尤為緊張。3合同工期的做好根據(jù)工程的要求和周圍環(huán)境的特點(diǎn),選擇爆破方案主要由3個(gè)關(guān)鍵因素來決定:選擇的方案必須在合同工期內(nèi)完成全部施工任務(wù);必須保證周圍建(構(gòu))筑物的安全;必須保證暗溝溝槽的開挖質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。3.1光面爆破試驗(yàn)這是控制爆破經(jīng)常采用的爆破方案。該方案使用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔進(jìn)行小臺(tái)階爆破,周邊采用光面爆破。其優(yōu)點(diǎn)是:設(shè)備投入少、鉆孔深度小、孔徑小、單孔裝藥量少、容易控制爆破振動(dòng)、對(duì)爆破安全有利。缺點(diǎn)是:采用人工操作風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī),勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低;開挖分層多,爆前爆后要人工清理工作面浮渣、松渣,重復(fù)工序多;工期較長,成本較高。3.2周邊預(yù)裂爆破這是石方鉆爆開挖中較快速的施工方案。該方案使用液壓鉆機(jī)鉆孔,可一次鉆孔到位,不需分層爆破,周邊采用預(yù)裂爆破。其優(yōu)點(diǎn)是:機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、工作效率高;不分層開挖、重復(fù)工序少;工期有保證。缺點(diǎn)是:鉆孔深度深、孔徑大、單孔裝藥量大、爆破規(guī)模大,對(duì)溝槽底板基巖的完好性很難保證,而且爆破振動(dòng)會(huì)對(duì)爆區(qū)周圍新澆混凝土的質(zhì)量及鄰近構(gòu)筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響,施工風(fēng)險(xiǎn)大。3.3地層爆破安全技術(shù)措施該方案采用底部預(yù)留0.6~0.8m厚巖體作為垂直保護(hù)層,垂直保護(hù)層用小孔徑淺孔松動(dòng)爆破方法一次炸除來保證爆破后基底巖石的完好性;保護(hù)層以上巖層分3層采用中孔徑淺孔松動(dòng)爆破,來加快施工速度;周邊采用預(yù)裂爆破來保證溝槽邊壁的完好性。其優(yōu)點(diǎn)是:有利于保證溝槽開挖質(zhì)量;施工速度也較快,能保證工期。缺點(diǎn)是:分層較多,增加了機(jī)械清理工作面的工作量;爆破安全問題仍很突出,需采取安全技術(shù)措施。根據(jù)以上對(duì)3個(gè)方案的綜合比較,認(rèn)為第3個(gè)方案對(duì)本工程較為適宜,決定采用中孔徑結(jié)合小孔徑淺孔松動(dòng)爆破方案。4爆炸設(shè)計(jì)4.1預(yù)裂爆炸設(shè)計(jì)4.1.1爆破參數(shù)確定為保證溝槽側(cè)壁基巖的完好性,采用預(yù)裂爆破技術(shù)進(jìn)行周邊爆破。采用液壓鉆機(jī)鉆孔,孔徑D=89mm,ue78832乳化炸藥,其它預(yù)裂爆破參數(shù)按下列公式確定?？拙?a預(yù)=(8~12)D不耦合系數(shù):Dd=D/d=2~4線裝藥密度:q線=0.127(σ壓)0.5a0.84(d/2)0.24預(yù)裂縫的超長:b>(10~100)D通過計(jì)算和結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),選用如下預(yù)裂爆破參數(shù),見表1。4.1.2分段微差起爆法采用間隔裝藥,將ue78832乳化炸藥按設(shè)計(jì)的裝藥量綁在導(dǎo)爆索上,按編號(hào)裝入炮孔中,然后用編織袋等松軟材料堵塞在填塞段下部,再用巖屑、黃土等材料堵塞密實(shí)。為減少預(yù)裂爆破的振動(dòng)影響,采用分段微差起爆。預(yù)裂爆破單響藥量Q≤15kg。當(dāng)主爆破與預(yù)裂爆破同時(shí)爆破時(shí),預(yù)裂孔的起爆時(shí)間應(yīng)超前主爆破至少100ms。4.2微差爆破技術(shù)為減少爆破振動(dòng),控制爆破飛石和保證開挖質(zhì)量,以達(dá)到較好的爆破效果,采用減小孔距、減少單孔裝藥量,增加堵塞長度,保證堵塞質(zhì)量,選用適當(dāng)?shù)膯挝徽ㄋ幭牧?采用微差爆破技術(shù),V形起爆網(wǎng)路形式。4.2.1爆破參數(shù)選取(1)單位炸藥消耗量q:通過該段前期工程的爆破實(shí)踐,選用q=0.4~0.6kg/m3。(2)臺(tái)階高度H:根據(jù)開挖施工要求及鉆孔機(jī)械的性能,確定H=3m。(3)鉆孔直徑D:根據(jù)現(xiàn)有機(jī)械及工程實(shí)際情況,確定D=89mm。(4)鉆孔超深h:因臺(tái)階高度較小,且該段地處山體邊緣,節(jié)理裂隙發(fā)育,取h=0.2m。(5)鉆孔深度L:L=H+h=3.2m。(6)底盤抵抗線W底:W底=(20~50)D,或W底=(0.4~1.0)H。(7)孔距a:a=(0.5~1)L,或a=(1~2)W底。(8)排距b:b=(0.8~1)a。(9)單孔裝藥量Q:Q=qabH。(10)堵塞長度l:足夠的堵塞長度和良好的堵塞質(zhì)量,有利于改善爆破效果和控制飛石;過短的堵塞容易造成飛石,過長的堵塞容易在孔口造成大塊。一般l=(0.7~1.0)W底,l=(1/3~1/2)L,l=(20~40)D。經(jīng)綜合分析與計(jì)算,決定選用如下爆破參數(shù),此參數(shù)依據(jù)施工過程中的爆破效果和地形地質(zhì)條件,再做調(diào)整。中孔徑淺孔松動(dòng)爆破參數(shù),見表2。4.2.2爆破參數(shù)的確定采用氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔,鉆孔直徑40mm,炸藥單耗q=0.4~0.6kg/m3,其它爆破參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)踐確定。小孔徑淺孔松動(dòng)爆破參數(shù),見表3。4.2.3微差起爆者v形順序微差起爆路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以t10m采用方形布孔,使用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管,V形順序微差起爆網(wǎng)路,網(wǎng)絡(luò)中各段微差間隔時(shí)間t≥25ms,最大一段裝藥量Q≤50kg。見圖2。5爆炸安全技術(shù)措施5.1爆破振動(dòng)的防治為減少爆破振動(dòng)對(duì)基巖的破壞,保證開挖質(zhì)量,以及保護(hù)附近建(構(gòu))筑物和混凝土施工安全,針對(duì)開挖部位的實(shí)際施工條件,采用以下爆破技術(shù)措施。(1)采用微差爆破技術(shù)。(3)選用適當(dāng)?shù)膯挝徽ㄋ幭牧?。通過爆破試驗(yàn)或給定點(diǎn)的爆破實(shí)踐來確定最優(yōu)的單位炸藥消耗量。(4)為防止預(yù)裂爆破造成過大振動(dòng),采用延發(fā)雷管分段起爆,減少每個(gè)延發(fā)段的炮孔數(shù)量。(5)嚴(yán)格控制最大一段裝藥量。根據(jù)不同齡期的混凝土所允許的安全振動(dòng)速度、爆區(qū)至被保護(hù)對(duì)象的距離計(jì)算對(duì)該處混凝土不造成危害的最大一段安全裝藥量,來進(jìn)行施工,達(dá)到控制爆破振動(dòng)的目的。最大一段安全裝藥量按公式Q安=[(V/K)1/αR]3計(jì)算。式中:Q安為安全上允許的最大一段裝藥量,kg;V為安全上允許的振動(dòng)速度,cm/s;R為爆區(qū)中心至保護(hù)對(duì)象的距離,m;K為與爆破場(chǎng)地有關(guān)的系數(shù);α為與地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)。K、α值由監(jiān)測(cè)單位南京工程兵學(xué)院通過田灣核電站山體開挖爆破在核島附近區(qū)域的地面振動(dòng)衰減規(guī)律的爆破試驗(yàn)確定為:K=216,α=1.8。根據(jù)設(shè)計(jì)單位核工業(yè)第二研究設(shè)計(jì)院提出的不同齡期混凝土安全上允許的振動(dòng)速度,計(jì)算出爆區(qū)至混凝土構(gòu)筑物不同距離的最大一段安全裝藥量,據(jù)此來指導(dǎo)施工,控制一次爆破規(guī)模。最大一段安全裝藥量見表4。5.2裝藥量的修正(1)裝藥前認(rèn)真復(fù)查,不符合實(shí)際情況的爆破參數(shù)要及時(shí)采取補(bǔ)救措施,修正裝藥量。(2)保證密實(shí)的、連續(xù)性的堵塞質(zhì)量及堵塞長度。(3)對(duì)臨建房搭設(shè)棚架進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù),對(duì)混凝土構(gòu)筑物排水暗溝邊壁及頂板鋪蓋砂袋。(4)對(duì)爆區(qū)采用鋪蓋竹笆、鋼絲繩網(wǎng)和上壓砂袋等3層覆蓋措施。6爆破振動(dòng)控制(1)爆破飛石得到了控制。爆破后,爆區(qū)周邊10m內(nèi)無一飛石,防滲墻個(gè)別處雖遭遇到飛石襲擊,但沒有受到破壞,周圍其它建(構(gòu))筑物安然無恙。(2)爆破振動(dòng)得到了控制。在爆區(qū)各測(cè)振點(diǎn)測(cè)出的振動(dòng)速度均小于安全值,符合建(構(gòu))筑物安全振動(dòng)速度的要求。(3)工程開挖質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。局部超欠挖在20cm以內(nèi),地基和溝槽壁沒有產(chǎn)生裂縫,預(yù)裂孔半孔率達(dá)90%以上。(4)保證了工期。采用上述爆破方案,經(jīng)過緊張施工,按期完成了施工任務(wù)。7選擇合理的爆破方案通過對(duì)UQP排水暗溝爆破開挖的具體實(shí)踐,有以下幾點(diǎn)體會(huì):(1)在暗