北總干渠取水隧洞工程爆破試驗和施工期安全監(jiān)測大綱

北總干渠取水隧洞工程爆破試驗和施工期安全監(jiān)測大綱1、概述我部承擔(dān)的北總干渠取水隧洞工程主要包括取水隧洞主洞，出口豎井、控制閘室及消力池段，2#施工支洞及相應(yīng)的臨建設(shè)施等。本工程隧洞段為樁號北取0+536.233～10+128.404m，為J1～2z、J2s紫紅色粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。本段洞室樁號北取1+300～2+900和4+260～4+465段埋深大于200m，最大埋深達(dá)365m(樁號北取2+050附近)，其余洞段埋深一般為45m～200m。圍巖以Ⅳ～Ⅴ類為主，少量Ⅱ～Ⅲ類圍巖。圍巖一般為微至弱透水，在出口段和穿越?jīng)_溝部位可能出現(xiàn)中至強(qiáng)透水。為了確保地下洞室開挖質(zhì)量和進(jìn)度，滿足對工程周邊建筑物爆破安全控制標(biāo)準(zhǔn)要求，擬進(jìn)行一系列的生產(chǎn)性爆破試驗，獲得地下洞室開挖的最優(yōu)爆破參數(shù)；了解爆破對周圍非開挖巖體的破壞情況和范圍；掌握爆破質(zhì)點振動衰減規(guī)律，預(yù)報地震波的振動量級。同時通過實際監(jiān)測反饋資料，進(jìn)而控制爆破規(guī)模，降低爆破振動效應(yīng)，以確保爆區(qū)周圍被保護(hù)建筑物安全穩(wěn)定。由于開挖卸荷效應(yīng)，地下洞室圍巖會松弛變形，可能對施工產(chǎn)生不利影響，需布置變形觀測點，以掌握變形發(fā)展情況，為安全施工提供保障。施工期安全監(jiān)測是通過對洞壁、高邊坡以及受結(jié)構(gòu)面切割和地質(zhì)薄弱帶測試或監(jiān)測，了解開挖爆破產(chǎn)生振動和變形情況，并反饋監(jiān)測信息，為施工調(diào)整爆破參數(shù)、施工安全預(yù)報、決策提供參考依據(jù)，達(dá)到控制爆破規(guī)模，降低爆破震動效應(yīng)，指導(dǎo)工程施工，確保施工期人員、機(jī)具、新澆混凝土、灌漿區(qū)、儀表、設(shè)備等安全。2、編制依據(jù)（1）南、北總干渠首部取水隧洞工程施工招、投標(biāo)文件；（2）《水利水電工程施工地質(zhì)規(guī)程》DL/T5109-1999；（3）《水利水電工程爆破施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5135-2001；（4）《爆破安全規(guī)程》GB6722-2011。3、爆破試驗和安全監(jiān)（檢）測的主要目的和內(nèi)容3.1試驗和監(jiān)（檢）測的主要目的（1）確定在各類圍巖中開挖爆破的掏槽方式、爆破參數(shù)，以及提高洞室爆破效率；（2）為洞室光面爆破和預(yù)裂爆破獲取最優(yōu)爆破參數(shù)；（3）了解爆破對保留巖體的破壞情況及影響范圍；（4）了解爆破對相鄰永久建筑物的影響程度，以及確定質(zhì)點安全振動的速度值及最大單段起爆藥量；（5）通過爆破試驗，確定洞室爆破振動相關(guān)參數(shù)（K、α值）；（6）了解大型洞室開挖后圍巖收斂變形情況及其規(guī)律；（7）了解爆破作業(yè)與支護(hù)施工的距離關(guān)系；（8）了解支護(hù)錨桿的應(yīng)力變化。3.2試驗和監(jiān)（檢）測的主要內(nèi)容（1）火工材料試驗（不少于2種炸藥和雷管性能試驗）；（2）基巖保護(hù)層爆破和圍巖控制爆破（水平預(yù)裂、光面爆破等）試驗；（3）爆破起爆網(wǎng)絡(luò)試驗；（4）爆破質(zhì)點振動速度衰減規(guī)律測試；（5）破壞范圍試驗（含彈性波測試）；（6）爆破質(zhì)點振動速度安全監(jiān)測；（7）圍巖收斂變形監(jiān)測；（8）邊坡及建基面聲波測試，巖體松動范圍檢測；（9）錨桿軸力監(jiān)測；（10）巡視檢查。4、爆破試驗與安全監(jiān)（檢）測部位根據(jù)招、投標(biāo)文件的要求，爆破參數(shù)試驗將在進(jìn)行洞室開挖的前期進(jìn)行，選擇首先出露的弱風(fēng)化～微新巖區(qū)域進(jìn)行有關(guān)的爆破試驗，完成爆破質(zhì)點振動速度衰減規(guī)律測試和聲波檢測破壞范圍，火工材料試驗結(jié)合生產(chǎn)性鉆爆試驗進(jìn)行。監(jiān)測部位包括已澆混凝土、灌漿區(qū)、金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備、大型施工設(shè)備、混凝土系統(tǒng)、永久觀測設(shè)備等。在開挖鉆爆過程中，選擇有代表性的部位和項目進(jìn)行爆破質(zhì)點振動速度跟蹤監(jiān)測。根據(jù)洞室圍巖的地質(zhì)情況，選擇合適的斷面進(jìn)行圍巖收斂變形監(jiān)測。選擇有代表性的部位進(jìn)行聲波測試，檢測巖體松動范圍。結(jié)合施工期洞室內(nèi)噴錨支護(hù)情況，針對地質(zhì)情況較差部位的錨桿上設(shè)置錨桿應(yīng)力計，以監(jiān)測錨桿軸力變化。施工期間派專人對各施工區(qū)進(jìn)行巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)險情并系統(tǒng)地記錄、描述施工、支護(hù)和周邊環(huán)境變化等過程，及時發(fā)現(xiàn)被揭露出來的不利地質(zhì)條件，根據(jù)現(xiàn)場具體條件，可設(shè)置簡易工具進(jìn)行監(jiān)測，確保工程安全和施工期內(nèi)的施工安全。5、爆破試驗及安全監(jiān)（檢）測方法5.1爆破試驗方法爆破參數(shù)試驗結(jié)合施工生產(chǎn)進(jìn)行，前期以各單項措施的爆破設(shè)計為主進(jìn)行生產(chǎn)性試驗，每一次爆破試驗均進(jìn)行監(jiān)測試驗，以檢查爆破效果。主要是對基巖保護(hù)層、水平預(yù)裂、光面爆破、掏槽方式等項目，結(jié)合孔眼布置、鉆孔、炸藥單耗、網(wǎng)絡(luò)連接方式，以及爆破質(zhì)點振動速度衰減規(guī)律測試、爆破破壞范圍測試進(jìn)行試驗。爆破后對爆渣堆頭、飛石距離、塊度、水平預(yù)裂和光面爆破殘孔率、平整度、炮孔壁細(xì)微裂隙發(fā)育情況，以及挖裝效率等項目進(jìn)行調(diào)查和分析，以優(yōu)化調(diào)整爆破參數(shù)，指導(dǎo)施工。5.2爆破質(zhì)點振動速度衰減規(guī)律測試及監(jiān)測方法本測試系統(tǒng)經(jīng)湖北省計量研究中心標(biāo)定合格后使用，爆破質(zhì)點振動速度衰減規(guī)律測試、分析系統(tǒng)程序見圖1。拾振器拾振器TOP爆破自記儀計算機(jī)打印機(jī)成果圖1爆破質(zhì)點振動速度測試、分析系統(tǒng)程序示意圖①爆破質(zhì)點振動速度衰減規(guī)律測試結(jié)合爆破試驗進(jìn)行，振動測點布置在爆區(qū)起爆的后沖方向?，F(xiàn)場采用電測法測量，采用topbox508型爆破自記儀記錄，拾振器采用DZJ－70型和CZS－ZP28型拾振器傳輸信號。為了全面準(zhǔn)確地了解爆破地震效應(yīng)，每組測試均布置5個測點，每個測點設(shè)置垂直向和水平向兩個分量。測點距離按照“近小遠(yuǎn)大”的原則布置，初擬為10m、20m、30m、40m、50m，具體布置將根據(jù)現(xiàn)場實際優(yōu)化調(diào)整。②對現(xiàn)場爆破試驗取得的一系列試驗數(shù)據(jù)，在室內(nèi)用微機(jī)配topview界面，用DASP數(shù)據(jù)分析平臺軟件進(jìn)行處理分析。利用該分析平臺采集并存儲的振動時域波形圖進(jìn)行時域信號的極值分析和處理，便可得到各測點爆破振動的最大振速Vmax，打印機(jī)輸出成果。將各測點的振速V、測點距爆源的距離R以及爆破藥量Q，利用經(jīng)驗公式進(jìn)行回歸分析，求得爆破振動質(zhì)點振速公式系數(shù)k，α。便可得出適用于本工程項目的爆破振動質(zhì)點振速經(jīng)驗公式。根據(jù)國家爆破安全規(guī)程及國內(nèi)外研究成果爆破振動傳播與衰減規(guī)律一般用薩道夫斯基的經(jīng)驗公式，其表達(dá)式為：式中：V—質(zhì)點振動速度，cm/s；Q—與振速V值相對應(yīng)的最大單段起爆藥量，kg；R—測點與爆心的直線距離，m；K，α—場地、裝藥等情況有關(guān)的擬合參數(shù)。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果以及經(jīng)驗公式計算來控制每次爆破規(guī)模，調(diào)整爆破參數(shù)為爆破施工提供依據(jù)。③爆破質(zhì)點振動速度安全控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)招、投標(biāo)文件，《爆破安全規(guī)程》以及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各部位質(zhì)點安全振動速度見表1:表1爆破質(zhì)點振動速度安全控制標(biāo)準(zhǔn)序號監(jiān)測部位質(zhì)點振速安全控制標(biāo)準(zhǔn)(cm/s)1新澆混凝土（初凝～3天）1.5～2.02新澆混凝土（3～7天）2.0～3.03新澆混凝土（7～28天）3.0～5.04混凝土（齡期＞28天）5.0～8.05建基面及洞室圍巖＜10.06灌漿區(qū)≤1.27永久邊坡≤10.05.3爆破破壞范圍試驗方法爆破破壞范圍試驗采用鉆孔聲波法進(jìn)行檢測，對單孔測井檢測圍巖聲波速度，分析判斷爆破對圍巖垂直影響深度。由于直達(dá)波法具有探測范圍大、抗干擾能力強(qiáng)、波形清晰、易于辨認(rèn)等優(yōu)點，爆破破壞試驗范圍檢測采用直達(dá)波法進(jìn)行聲波檢測，測試方法見圖2。聲波檢測儀器選用SYC－2型聲波巖石參數(shù)測定儀。在隧洞斷面布置5個扇形孔，單孔深5m，孔位布置見圖3。量測時，根據(jù)孔傾斜情況向孔內(nèi)注水或用凡士林作耦和劑，自孔底向孔口方向施測，測點距為20cm。發(fā)射發(fā)射接收1接收2水聲波儀電腦圖2聲波檢測現(xiàn)場聯(lián)結(jié)示意圖圖3聲波檢測孔編號示意圖5.4圍巖收斂監(jiān)測方法內(nèi)空變位的量測方法，是判斷圍巖動態(tài)的重要手段之一。為了掌握隧洞頂拱巖體和圍巖穩(wěn)定情況，支護(hù)效果，采用鋼尺式收斂計進(jìn)行變形監(jiān)測，根據(jù)變形速度推斷以后變形量和支護(hù)、混凝土襯砌澆筑情況。主洞斷面收斂觀測測點布置方式見圖4，2#施工支洞斷面收斂觀測測點布置形式見圖5，具體設(shè)置型式，可根據(jù)設(shè)計和監(jiān)理工程師的要求及施工現(xiàn)場的需要對監(jiān)測斷面數(shù)量進(jìn)行必要的調(diào)整。收斂斷面將盡可能靠近開挖掌子面，收斂測樁牢固地埋設(shè)在圍巖表面，其深度不宜大于10cm；收斂測樁在安裝埋設(shè)后應(yīng)注意保護(hù)，避免因測樁損壞而影響觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。圖4主洞收斂觀測點布置示意圖圖52#施工支洞收斂觀測點布置示意圖鋼尺式收斂計埋設(shè)后，前3天內(nèi)必須每天觀測一次，每次放炮后必須觀測，7天后根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況可逐漸減少。當(dāng)發(fā)現(xiàn)圍巖變形異常，加密觀測次數(shù)，并及時向監(jiān)理工程師報告，以便采取適宜的處理措施。5.5錨桿應(yīng)力監(jiān)測（1）根據(jù)設(shè)計要求造孔，鉆孔直徑應(yīng)大于錨桿應(yīng)力計的最大直徑，鉆孔方位符合設(shè)計要求，鉆孔內(nèi)應(yīng)沖洗干凈，并嚴(yán)防孔壁沾油污。（2）按照觀測設(shè)計要求裁截錨桿長度，然后再與錨桿應(yīng)力計對焊，應(yīng)保證同徑同軸，焊接過程中注意對儀器感應(yīng)部位冷卻，同時裝好排氣管。（3）組裝檢測合格經(jīng)監(jiān)理工程師同意后，將組裝的監(jiān)測錨桿緩慢地送入鉆孔內(nèi)。安裝時，應(yīng)確保錨桿應(yīng)力計不產(chǎn)生彎曲，電纜和排氣管不受損壞，錨桿跟部應(yīng)與孔口平齊。（4）錨桿應(yīng)力計入孔后，引出電纜和排氣管，裝好灌漿管，用水泥砂漿封閉孔口。（5）安裝檢測合格后，進(jìn)行灌漿埋設(shè)。5.6巡視檢查高度重視經(jīng)常性的現(xiàn)場巡視檢查，及時收集掌握施工現(xiàn)場各種環(huán)境因素變化的有關(guān)信息，建立施工日志制度，通過有關(guān)部門了解水文氣象、土建施工形象及其它施工大事等，以便對監(jiān)測資料的整理分析。建立并完善記錄制度。使用統(tǒng)一設(shè)計、印制的經(jīng)業(yè)主和監(jiān)理認(rèn)可的表格填寫監(jiān)測活動中所有觀測到的原始記錄。巡檢人員或主管負(fù)責(zé)對填寫的原始記錄進(jìn)行認(rèn)真、系統(tǒng)的校核，確保原始記錄的真實性、有效性。原始記錄字跡工整、清晰，內(nèi)容齊全，無省略和涂改，并且監(jiān)測、記錄和校核人員均在記錄上簽名。6、爆破試驗及施工期安全監(jiān)（檢）測工程量計劃（1）爆破參數(shù)試驗工程量計劃光面爆破、掏槽方式、鉆孔、炸藥單耗、火工材料與爆破起爆網(wǎng)絡(luò)試驗相結(jié)合7組，預(yù)裂、光面爆破、基巖保護(hù)層爆破試驗相結(jié)合4組。（2）爆破質(zhì)點振動速度衰減規(guī)律測試工程量計劃隧洞開挖爆破質(zhì)點振動速度安全監(jiān)測，總計監(jiān)測250點/336次。質(zhì)點振動速度衰減規(guī)律測試結(jié)合爆破試驗進(jìn)行，共布置8組，但以滿足規(guī)律測試擬合要求為準(zhǔn)。爆破質(zhì)點振動速度安全監(jiān)測按照取水隧洞、2#施工支洞爆破開挖，各自按照爆破開挖進(jìn)度，每次選擇10個典型部位，每次布置5個測點，根據(jù)現(xiàn)場實際布點實施。測點分配如下，并根據(jù)具體情況調(diào)整：①相鄰隧洞，50測點；②新澆混凝土、錨噴混凝土、灌漿區(qū)，100測點；③金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電，20測點；④大型施工設(shè)備（施），20測點；⑤其它監(jiān)測部位，60測點。（3）爆破影響范圍試驗工程量計劃取水隧洞聲波檢測孔布置84個斷面，共計420個聲波檢測孔。共造孔2100m。2#施工支洞聲波檢測孔布置10個斷面，共計50個聲波檢測孔。共造孔250m。（4）隧洞收斂觀測工程量計劃取水隧洞按每隔30m設(shè)置一個收斂斷面，每斷面布置3個收斂測點，即圓形斷面隧洞段設(shè)置319個收斂斷面957個收斂測點。2#施工支洞按每隔30m設(shè)置一個收斂斷面，每斷面布置5個收斂測點，即設(shè)置17個收斂斷面85個收斂測點。（5）錨桿軸力監(jiān)測工程量計劃取水隧洞布置319支單點式錨桿應(yīng)力計，2#施工支洞布置17支單點式錨桿應(yīng)力計，總計336支。（6）巡視檢查分為日常巡視檢查、年度巡視檢查和特別情況下巡視的巡視檢查，對不同的巡視檢查采用相應(yīng)的巡檢次數(shù)。①日常巡視檢查。施工期，一般一周一次，巡視檢查資料反映在每期月報中。②年度巡視檢查。每年汛前、汛后及高水位低氣溫時，對取水隧洞（包洞內(nèi)、洞外）進(jìn)行全面的外觀巡視檢查。同時審閱維護(hù)記錄、監(jiān)測數(shù)據(jù)等資料檔案，每年不少于2次。③特殊情況下的巡視檢查。發(fā)生有感地震、監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象以及發(fā)生其它影響取水隧洞安全的特殊情況，及時進(jìn)行巡視檢查。7、爆破試驗與安全監(jiān)測的工期安排爆破試驗和質(zhì)點振動速度安全監(jiān)測，將根據(jù)開挖爆破施工進(jìn)度進(jìn)行，時間在2013年3月～2018年2月。圍巖松動檢測，將在開挖工作結(jié)束后進(jìn)行。洞內(nèi)收斂觀測、錨桿軸力觀測和巡視檢查與開挖工程進(jìn)度同步進(jìn)行。8、觀測資料的整理分析與成果提供（1）施工期爆破振動安全監(jiān)測的次日，將實測數(shù)據(jù)資料反饋監(jiān)理工程師，測試后的兩日內(nèi)編制出測試成果簡報。（2）聲波檢測后的兩日內(nèi)將實測數(shù)據(jù)資料反饋監(jiān)理工程師，階段測試結(jié)束五日后，提交測試成果簡報。（3）每月出一期洞內(nèi)收斂觀測、錨桿軸力觀測和巡視檢查成果報表。（4）現(xiàn)場測試工作完成后45天，提交《隧洞開挖工程爆破試驗與施工期安全監(jiān)（檢）測成果報告》。8、爆破試驗與安全監(jiān)（檢）測主要儀器、設(shè)備配置計劃爆破試驗與施工期安全監(jiān)（檢）測主要施工儀器、設(shè)備配置計劃見表2。表2主要安全監(jiān)測儀器、設(shè)備配置計劃編號名稱規(guī)格單位數(shù)量1爆破自記儀Topbox臺202速度換能器DZJ5-70、CZS-ZP28只203巖石參數(shù)測定儀YSC-Ⅱ型套34聲波換能器φ25mm對35記憶示波器DS-8608A臺16收斂儀套47錨桿應(yīng)力計支1208應(yīng)力計讀數(shù)儀臺39計算機(jī)臺310交通車輛39、爆破試驗與安全監(jiān)（檢）測施工質(zhì)量、安全、文明保證措施安全監(jiān)測施工是一個系統(tǒng)工程，從儀器訂購、率定檢驗、電纜聯(lián)接到安裝埋設(shè)、電纜牽引、設(shè)施保護(hù)及觀測反饋，每一個環(huán)節(jié)都密切相關(guān)，十分重要，為了保證儀器長期穩(wěn)定工作，必須對每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。9.1質(zhì)量保證措施安全監(jiān)測儀器及電纜的安裝、埋設(shè)會給施工帶來一定的干擾，為保證儀器埋設(shè)工作能順利進(jìn)行，儀器及電纜不受損傷，將把儀器埋設(shè)工作納入總體施工計劃，使儀埋工作與土建施工在計劃安排上做到協(xié)調(diào)一致，為儀埋工作順利進(jìn)行創(chuàng)造條件。按規(guī)程規(guī)范及業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理要求制定適合本工程的觀測實施細(xì)則，并嚴(yán)格執(zhí)行。5.2安全生產(chǎn)措施由于安全監(jiān)測施工與其它施工作業(yè)相互交叉、相互干擾大，存在施工環(huán)境差和許多不安全隱患的特點