爆破頂管施工方法

爆破頂管施工措施（一）工程概況本節(jié)僅將爆破頂管的施工工藝分述如下。（二）施工準(zhǔn)備（1）既有管線、電纜的保護(hù)1）施工前必須根據(jù)招標(biāo)文獻(xiàn)規(guī)定，選擇有資質(zhì)的物探單位，詳細(xì)調(diào)查既有管線、電纜的狀況，確定其數(shù)量、位置采用對應(yīng)的措施。2）施工前編制應(yīng)急預(yù)案，施工過程中聽從給水、排水、燃?xì)?、供電等單位對管道防護(hù)的安排3）選派經(jīng)驗豐富且對施工段線路比較理解的技術(shù)人員在現(xiàn)場監(jiān)測有關(guān)管線（纜）的狀況，如出現(xiàn)意外狀況，應(yīng)及時采用對應(yīng)措施。（2）技術(shù)準(zhǔn)備：動工前應(yīng)請業(yè)主和設(shè)計單位進(jìn)行施工設(shè)計交底，把握設(shè)計意圖，明確設(shè)計規(guī)定，澄清疑點(diǎn)，做到心中有數(shù)，同步進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，核算施工設(shè)計及工程地質(zhì)狀況，進(jìn)行設(shè)計圖紙審核，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，編制實行性施工組織設(shè)計，進(jìn)行施工技術(shù)交底。（三）爆破頂管施工工藝本工程開挖于軟巖中，擬采用小斷面，短循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺的巷道開挖方案，為保證掘進(jìn)的光面爆破效果，采用直眼掏槽、毫秒微差拋擲爆破的措施，人工清渣，管道及時頂進(jìn)的方案。該方案每循環(huán)進(jìn)尺的施工次序為：測量標(biāo)定孔位和角度－鉆孔、驗孔及裝藥－掘進(jìn)爆破－爆后檢查－人工清渣－鋪設(shè)導(dǎo)向管基－管道頂進(jìn)。施工過程中采用光面爆破技術(shù)，在巖層中按管體的每邊外徑加0.2-0.3m爆破成圓洞，掏出巖渣后在成洞內(nèi)澆筑砼導(dǎo)向管基（控制標(biāo)高、軸線），管基初凝后將管節(jié)頂進(jìn)。施工段管節(jié)所有頂進(jìn)到位后，運(yùn)用其管壁特制、預(yù)留的灌漿孔壓注水泥、粉煤灰漿，固定管道、防止?jié)B漏及地層沉降。詳細(xì)工藝流程見下圖。爆破掘進(jìn)和管節(jié)頂進(jìn)交替進(jìn)行，以兩個檢查井間的管道為一施工區(qū)段，一施工區(qū)段頂管施工結(jié)束后，進(jìn)行砌筑檢查井的工作，經(jīng)驗收合格，此一區(qū)段即告結(jié)束。（四）爆破掘進(jìn)頂管施工（1）施工場地爆破頂管工程處在既有道路邊，交通以便。每段工程量都在60～100m范圍內(nèi)，施工布置簡樸。一般根據(jù)施工狀況在對應(yīng)工作井口附近布置空壓機(jī)，在井口安裝提高設(shè)備和供水水箱，并搭設(shè)簡易避雨棚。工作井口運(yùn)用井架，搭設(shè)頂棚，井口挖掘水溝，排除地面流水。（2）測量定位先對頂管工作井進(jìn)行測量放樣，然后進(jìn)行爆破開挖；工作井到位后,在工作井內(nèi)布設(shè)高程控制點(diǎn)和軸線點(diǎn),管道平洞鑿巖前，必須進(jìn)行測量放樣，精確標(biāo)定開挖孔眼位置及深度，采用紅漆畫出水平爆破成洞炮孔的詳細(xì)位置，指導(dǎo)炮孔鉆進(jìn)。（3）鉆孔設(shè)備及工具用氣腿式7655型風(fēng)動鑿巖機(jī)作為鉆眼設(shè)備，電動空壓機(jī)供氣，設(shè)備臺數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)度狀況進(jìn)行調(diào)配，釬頭選用一字型釬頭，破碎地段則選用十字型釬頭；在標(biāo)定位置鉆孔。（4）最大齊爆藥量確定在城區(qū)進(jìn)行控制爆破，為保證周圍被保護(hù)建（構(gòu)）筑物安全、兼顧施工效率，設(shè)計應(yīng)先計算初定單段最大齊爆藥量，以指導(dǎo)施工，根據(jù)爆破狀況再加以調(diào)整。本工程根據(jù)周圍建筑物的構(gòu)造特性,取2.5cm/s值控制震動速度，以保證對爆區(qū)周圍的磚混建筑物和高壓線桿等設(shè)施不構(gòu)成危害。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB6722-計算裝藥量公式：Q=R3V3/a/K3/a式中：Q:單段最大齊爆藥量，kg；R:爆破震動的安全距離，m；V:爆破速度，取2.5cm/sK、а與爆破地點(diǎn)、地形、地質(zhì)條件有關(guān)的參數(shù)和衰減系數(shù)，此處暫取K=150,а=1.8。由此計算出的單段最大齊爆裝藥量，見下表：單段最大裝藥量表R/m68101620Q/kg0.2320.5491.074.398.58根據(jù)爆點(diǎn)相對于建筑物的距離，及時調(diào)整單段最大藥量，施工中的單段最大藥量應(yīng)控制在上表設(shè)計的范圍內(nèi)（表中容許插值計算）。（5）水平管道成洞爆破掘進(jìn)采用全斷面爆破掘進(jìn)成洞。本工程中管頂巖石層厚約2-6m,土層厚5m左右，本工程水平成洞尺寸小,爆破成洞精度規(guī)定高,爆破采用垂直掏槽、光面爆破法施工,局部欠挖的巖體，人工用風(fēng)鎬清理,嚴(yán)格控制成洞直徑為約不小于管道外經(jīng)400-600mm。爆破參數(shù)正常狀況下根據(jù)斷面及圍巖性質(zhì),確定炮眼深度為1.2m,掏槽眼加深0.3m,炮眼直徑均為40mm,采用直線掏槽方式,打掏槽眼4個及2個臨空眼,掘進(jìn)眼及光面爆破眼總數(shù)，根據(jù)管道直徑不一樣調(diào)整，見泵站雨污管道的爆破孔設(shè)計圖。經(jīng)初步計算開挖單位石方，用炸藥的量宜控制在1.7kg/m3左右。爆破參數(shù)見下表：頂管爆破參數(shù)表炮眼名稱孔徑mm眼數(shù)（個）裝藥量kg炮孔長度m堵塞長度m炮孔角度（度）空眼4021.590掏槽眼4040.41.50.890掘進(jìn)眼40見下圖0.31.20.8外傾10光面爆破眼40見下圖0.21.20.8外傾101、進(jìn)尺1.1m；2、炸藥約4.1kg；3、雷管1、2、4、6、8、10段,根據(jù)現(xiàn)場雷管段別狀況配置；4、出渣1.13m；5、光爆參數(shù)a/w=0.314/0.46=0.68注起爆次序：掏槽爆破－分層掘進(jìn)爆破－周圍輪廓光面爆破。圖3-7-1DN1200爆破頂管炮孔設(shè)計圖2）炮孔的布置及間距采用直眼掏槽，周圍眼采用光面爆破，分段微差起爆。中心區(qū)掏槽眼6孔，4孔正常裝藥，中心兩個炮孔不裝藥；沿D=1200-1440的圓弧線上布置周圍眼，孔距約為400mm，周圍眼的數(shù)量見下圖，裝藥量為正常裝藥的40～60％；中間為掘進(jìn)眼，孔距約400mm，掘進(jìn)眼的數(shù)量見下圖，裝藥量為正常裝藥的60－75％。炮孔應(yīng)防止穿過巖石裂隙,孔底與裂隙要保持20-30cm距離，炮眼直徑均為40mm。泵站雨污管道頂進(jìn)炮孔平面布置（以成洞直徑1.4－2.0m為例），DN1200、污水管道頂進(jìn)中布置炮孔的總量如下圖示。3)裝藥與堵塞爆破地點(diǎn)位于市區(qū)，周圍環(huán)境對爆破的安全規(guī)定較高,爆破應(yīng)少影響周圍居民正常工作、生活交通.針對實際狀況,炮孔無水時擬采用2號巖石硝銨炸藥，炮孔有水時采用乳化胺磺防水炸藥。裝藥前應(yīng)驗孔，并將炮孔內(nèi)清理潔凈。引爆雷管采用多段別毫秒雷管起爆。裝藥：孔眼打好后，清孔并進(jìn)行裝藥，裝藥時用木棍，嚴(yán)禁用鐵棍。裝藥長度一般控制在炮孔深度的1/3～1/2左右，且不可用炮棍用力擠壓或撞擊，防止碰撞雷管引起爆炸事故?？锥炊氯麘?yīng)用粘土作成炮泥，輕搗密實。裝藥前要檢查炮孔位置、深度與方向與否符合規(guī)定，將炮孔內(nèi)的巖粉、泥漿、積水除凈。周圍眼采用光面爆破，采用20～25mm直徑藥卷不偶合裝藥，其他輔助眼及掏槽眼采用32mm直徑藥卷裝藥。圖3-7-2裝藥及堵塞炮孔示意圖4）起爆網(wǎng)絡(luò)布置及次序通過對多種起爆網(wǎng)絡(luò)的比較，爆破現(xiàn)場所有采用塑料導(dǎo)爆管孔內(nèi)微差簇聯(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)，一般火雷管起爆。起爆前要認(rèn)真檢查導(dǎo)爆管的聯(lián)結(jié)與否牢固，與否有松動，確信無隱患后方可引爆。現(xiàn)場設(shè)爆破總指揮，負(fù)責(zé)整個爆破過程的指揮工作，沒有指揮員的命令，不得起爆。爆破前應(yīng)設(shè)置安全警戒。爆破排煙至少應(yīng)30分鐘以上，排煙設(shè)備為軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)管采用彩條布縫制或D100硬PVC管，風(fēng)管塞入管外壁與巖石成洞間隙，排煙完畢，炮手進(jìn)入工作面檢查爆破狀況，假如有瞎炮，應(yīng)立即處理，確信無隱患后方可引爆。起爆網(wǎng)絡(luò)布置如圖3-7-3圖3-7-3起爆網(wǎng)絡(luò)布置5）防護(hù)安全措施：各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的道路上來往車輛及行人較多，為防止爆破也許產(chǎn)生的危害，成洞20m之前的爆破（已不小于管道成洞直徑10倍），應(yīng)召開專門的爆破專家技術(shù)安全會議，請交警部門配合將該段道路封閉，制止車輛及行人通行，管道爆破初期時的重點(diǎn)是封鎖通往工作井的各路口，在此附近范圍所有無關(guān)人員必須規(guī)避，待平洞掘進(jìn)深度加大后，警戒范圍可漸漸縮小。6）清碴：當(dāng)爆破完畢后及時通風(fēng)，保證不少于30分鐘的通風(fēng)時間，確認(rèn)炮煙散盡后清除危石，必要時采用支護(hù)措施，然后開始出碴，由于管內(nèi)徑小采用自制小拉車兩頭系繩拽引。在出碴過程中要隨時觀測巖體穩(wěn)定狀況，對松動的危石要徹底清除，不留隱患。出碴人員將車推運(yùn)出洞，進(jìn)入工作井，再由提高設(shè)備提高出井，傾倒于指定地點(diǎn)。7）不穩(wěn)定圍巖加固：對施工過程中對也許出現(xiàn)塌方地段應(yīng)進(jìn)行加固，加固應(yīng)視現(xiàn)場狀況決定，可采用澆筑砼拱弧、噴錨網(wǎng)加固或鋼制拱形支架等措施。（6）導(dǎo)軌安裝及頂進(jìn)施工工作井施工完畢后，鋼筋砼管頂進(jìn)可采用輕型鋼軌、工字鋼做導(dǎo)向管基，導(dǎo)軌采用C15砼固定，并測量保證其高程精確，待導(dǎo)軌砼到達(dá)一定強(qiáng)度后，頂進(jìn)管節(jié)。洞內(nèi)砼導(dǎo)向管基最前端與工作面宜保持4m以便出碴，用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀配合定出管軸線和高程，用自制弧形刮尺控制砼導(dǎo)向管基弧面，為加緊施工進(jìn)度，砼澆筑時要摻加高效早強(qiáng)劑，以提高砼的初期強(qiáng)度，以便頂管工序盡早開始，在砼導(dǎo)向管基砼強(qiáng)度到達(dá)2Mpa后即可進(jìn)行頂進(jìn)工作。頂管前規(guī)定工作井具有規(guī)范（GBJ141-90）規(guī)定的強(qiáng)度，安放好后靠背及頂鐵。更換或加設(shè)頂鐵時應(yīng)輕拿輕放，頂進(jìn)時頂鐵上不準(zhǔn)站人。頂進(jìn)中如發(fā)現(xiàn)油路壓力忽然增高，要立即停止頂進(jìn)，查明狀況，采用措施后再頂，回鎬時，油路壓力不得過大，要緩慢進(jìn)行。管節(jié)頂進(jìn)過程中每頂進(jìn)1m測量一次高程和軸線，防止在頂進(jìn)過程中頂偏，如發(fā)生偏斜，要及時糾正，但必須緩慢進(jìn)行，使管節(jié)逐漸調(diào)整到設(shè)計線位。管道吊裝由一人統(tǒng)一指揮，洞內(nèi)洞外人員及時聯(lián)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)問題及時堅決處理。管道頂進(jìn)時的頂力重要為管道與管基的摩阻力，相對正常土中頂管而言，爆破頂進(jìn)的摩阻要小許多。管道糾偏是以管道導(dǎo)向基礎(chǔ)為準(zhǔn)的，假如發(fā)生偏差應(yīng)在下段頂進(jìn)前，在導(dǎo)軌基礎(chǔ)制安時注意漸漸校正。1）頂管的頂力計算A頂進(jìn)力計算：雨水DN1200管道頂進(jìn)距離最大為100m；爆破成洞的直徑每邊不小于管道外徑約0.2-0.3m，因此頂進(jìn)中管道周圍與成洞的石壁，是不會形成摩阻力，因管道在澆筑好導(dǎo)向管基礎(chǔ)上頂進(jìn)，故只有管道與導(dǎo)向基礎(chǔ)之間的摩阻力；單根2m管節(jié)的重量查表得2486kg;混凝土與混凝土之間的摩阻力可取0.65；由此可得管道摩阻力（即頂力）＝2.486×50×0.65=80.8(t)2）后背墻土抗力計算公式及數(shù)據(jù)取值見：頂管施工技術(shù)及驗收規(guī)范公式7.0.8中國非開挖技術(shù)協(xié)會行業(yè)原則R=a*В*{r*H2*KP/2+2c*H*√KP+r*h*H*KP}式中：R——總推力之反力a——系數(shù)，取1.5B——后背墻的寬度，（B為2.5m）r——土的重量18KN/m3H——后背墻的高度2.5mKP——被動土壓系數(shù)（2.46）c——土的內(nèi)聚力（10Kpa）h——地面到后座墻頂部土體的高度，（取平均值8m）R=1.5*2.5*{18*2.52*2.46/2+20*2.5*√2.46+18*8*2.5*2.46}=3.75*（138.375+1490)=6106KN安全系數(shù)取0.8，后背墻總承載力為4885KN。3）頂力校核后背墻尺寸為寬*高*厚=2.5*2.5*1.0，土體（被動土壓力）總承載力為4885KN，井的被動土壓力能滿足頂力規(guī)定；設(shè)計圖顯示工作井（增長內(nèi)襯混凝土壁厚及增大鋼筋時）的容許承受頂力為：kN，頂管最大頂力值不不小于工作井容許承受頂力，構(gòu)造滿足規(guī)定。由蘇州水泥研究院的管道容許頂力推薦值表，可查得，DN1200管節(jié)推薦可承受頂力為2800kN，管道構(gòu)造滿足頂力規(guī)定。經(jīng)校核計算：本工程管道頂力計算后，能滿足頂管工程的各項施工規(guī)定。（7）注漿一段管道（兩井之間）頂進(jìn)就位后，為保證注漿密實度，應(yīng)分兩次注漿。第一次注漿運(yùn)用管節(jié)自身預(yù)留的3個灌漿孔進(jìn)行壓注水泥漿，注滿管外壁與巖石之間的空隙。第二次注漿前拆除管節(jié)頂端注漿孔，放空砼管頂部與圍巖間隙水，自頂部注漿孔注漿。注漿材料為水泥、粉煤灰（重量比1：1）混合漿液，采用注漿泵進(jìn)行注漿，注漿壓力≧0.1Mp