光面爆破施工工艺

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光面爆破施工工艺

得:β=0.57,和查表值相差不大,按0.6取值。

将参数代入得:QK=××0.6×320×1=0.765kg,

装药集中度q=0.24kg/m.

通过现场试验和施工经验数据,确定q=0.15~0.25kg/m南宁市海绵城市建设技术--低影响开发雨水控制与利用工程设计标准图 集(试行)(南宁市城乡建设委员会 华蓝设计(集团)有限公司2015年5月).pdf,以上两组计算结果均符合要求。根据围岩情况取值范围见表2。

装药集中度(q)(kg/m)

注:1.fr为单轴极限抗压强度;2.孔间距随岩石强度或轮廓曲率半径变大,而增大;3.在本断面中,周边眼45cm,周边眼抵抗线60cm。装药集中度0.19kg/m。

(6)周边眼爆破死角处理

掘进眼布置主要是确定炮眼间距和最小抵抗线,炮眼间距和最小抵抗线大小的选取由岩石的坚硬程度和炮眼深度确定。抵抗线W与炮眼深度L的关系式为W=(0.2~0.5)L,在硬岩中,炮眼越深,取较小的系数,反之取较大的系数,结合本隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩的掘进眼环向间距通常控制在a=0.6~1.0m,掘进眼层间距为b=0.8~1.2m,且环向间距和层间距一般按由内向外逐渐减小的原则布设。

底板眼主要对岩石进行二次粉碎和起到翻渣的作用,布置原则一般为孔间距a=0.8~1.2m,距离二台眼距离b=0.8~1.0m。当底板眼位置位于隧道仰拱底部开挖轮廓线时,孔间距一般为0.5~0.8m。

(1)周边眼采用不耦合间隔装药结构,其余孔采用连续装药结构。

(2)各类孔装药量分配顺序为:掏槽孔→周边孔→二圈孔→掘进孔→底板孔。

掏槽孔一般按照0.8~0.9倍孔深连续装药;

周边孔按装药集中度计算单孔药量;

二圈眼按照0.6~0.7倍孔深连续装药;

掘进眼按照0.7~0.8倍孔深连续装药;

底板孔一般按照0.7~0.8倍孔深连续装药。

同样,由于下台阶和仰拱具有良好的临空面,装药量配置适当减小。

根据现场实际的爆破效果,并逐步调整,上台阶各孔布置及药量布置见图5、表3。下台阶各孔布置及药量布置见图6、表4。

图5上台阶各孔布置及药量布置

表3上台阶Ⅱ、Ⅲ级围岩钻爆参数表

图6下台阶各孔布置及药量布置

表4下台阶Ⅱ、Ⅲ级围岩钻爆参数表

10)总药量与总孔数核算

钻孔深度为3.2m(见第3页),

除周边孔外,炮眼数目按式计算。

上台阶轮廓线长22.6m,周边眼按间距45cm布孔,装药集中度取0.19kg/m,孔深3.2m。

得:N孔=22.6/0.45=50个,周边眼总药量=50×0.19×3.2=30.4kg

上台阶总药量Q=KSL=224.12kg

代入参数得:N=76个

则上台阶总炮孔N=76+50=126个。

计算得知,其上台阶布孔数和总装药量合理。

同理,计算仰拱和下台阶,其参数合理。

网络连接一般采用复式连接法,即每个主干线上的塑料导爆管雷管采用双管并联与孔内的塑料导爆管连接(见图7)。

6.2.2作业器具就位和测量放线

出渣结束后,将作业平台推往掌子面,将36V照明线路引至掌子面,检查水压、风压线路是否完好,风压力、水压力和蓄水池水量是否足够,送风设施是否完好。

测量人员用全站仪和水准仪,确定出隧道中心线、拱顶面高程和拱脚高程;并在开挖轮廓线上每间隔1~2m测设出开挖轮廓控制点,利用开挖轮廓控制点用红油漆画出开挖轮廓线。

按照爆破设计的要求,根据已绘制的开挖轮廓线标出周边眼炮眼位置,并利用中线和拱顶高程,用支距法画出掏槽眼和底板眼的位置。其余眼由外向内按照爆破设计布置,布孔要求如下:

1)掏槽眼布孔误差不大于±3cm。

2)周边孔严格按设计开挖轮廓线布置,在硬岩层中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线上;在软岩中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于8cm。

3)其余各孔不大于±5cm。

若遇挂眼困难,炮孔位置可适当调整,但必须保证调整后,相邻各孔间距均匀布置,注意掏槽眼需整体移动,孔间调整范围不得大于其误差值。

由于孔位为红油漆标识,为了防止钻孔过程中,将标识的孔位位置破坏,一般先用钻机在标识的孔位位置钻取一部分控制点位,然后才进行钻孔作业。钻孔必须做到“准、平、直、齐”四要素满足以下精度要求:

1)掏槽眼:钻眼位置、深度、角度按设计施工,眼口间距和深度允许偏差5cm。

2)掘进眼和二圈眼:钻眼位置、深度、角度按设计施工,眼口间距、眼底误差均不大于10cm。

3)周边眼:开眼位置在设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm;周边眼外斜率不得大于5cm/m,眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm,最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距,误差不得大于5cm;炮眼深度超过2.5m时,内圈眼与周边眼宜采用相同的斜率。

4)应按实际情况调整炮眼深度,力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一垂直面上。

6.2.5清孔与孔位验收

1)验收前,用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净。

2)逐孔检查孔深、孔的角度和孔间距,对不符合要求的孔须重钻,在验收的同时,根据掌子面的平整情况,局部修正装药量。

6.2.6爆破器材现场就位

6.2.7装药与炮口堵塞

(1)周边眼按设计装药量和设计的不耦合间隔装药结构进行装药。其他眼按连续装药结构和设计药量装药。

(2)当掌子面凹凸不平,其各孔装药量可随炮孔深度变化作相应的调整。当实际炮孔所处位置有软层或者裂缝通过,应取消该孔装药并适当减少相邻内圈孔的用药量。

(1)预制炮泥,每条长10~15cm。

(2)各孔堵塞长度周边不小于20m,其余各孔不小于40cm。

(3)堵塞过程要妥善保护网路。

(4)堵塞材料应选用粘土或砂子等材料,不得选用易燃性材料。

6.2.8网路连接与检查

1)每个击发雷管连接塑料导爆管数不多于24根。

3)网路连接自有下垂不得拉紧。

4)孔内雷管不得错段,具体操作时由班组长分发导爆管雷管并监督完成。

3)其他要求爆破安全规程办理。

6.2.10通风和排险

1)爆破后,一般通风时间不得小于15分钟。

2)爆破后,应该由专职安全人员对爆破点围岩稳定情况、有无盲炮进行查看,确认无危险源后,方可解除警戒。如有危险源,按相关安全规程办理。

3)派专人对爆破后松动岩石进行排除。

6.2.11光爆效果检查

由技术人员对残眼率、爆破进尺、轮廓圆顺度,超欠挖等参数进行检查,为优化爆破参数提供依据。检查要求按以下标准执行:

1)开挖轮廓圆滑,开挖面平整。

2)爆破进尺达到设计要求,爆出的石块块度满足装碴要求。

3)炮眼痕迹保存率〔(残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数)×100%〕,硬岩≥80%,中硬岩≥60%,并在开挖轮廓面上均匀分布。

4)隧道施工应严格控制超挖,允许超挖值见下表3:

表3隧道允许超挖值(cm)

爆破设计开挖断面周长(不包括隧底)

5)隧道开挖应严格控制欠挖,当围岩完整、石质坚硬时,允许岩石个别突出部分侵入衬砌不大于5cm(每1m2不大于0.1m2);拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。

6)两次爆破的衔接台阶尺寸不大于15cm。

6.2.12爆破参数调整

光面爆破参数检查后,如果光面爆破结果未能满足要求,应分析原因,找出其中的问题,对爆破设计进行优化。其分析的主要关键点如下:

1)若进尺不够,残眼率高,主要是掏槽眼的角度和排拒问题。

2)若周边眼眼间距之间有突出物,主要是眼间距过大,或者抵抗线过小的问题。

4)若错台明显,主要是周边眼外插角的问题。

5)若超挖严重,一般是周边眼外插角过大或装药量过大,增大了围岩的松动圈。

表4一个工作面劳力组织表(断面78m2)

钻爆设计、施工指导及盲炮处理

本表劳动力组织适用于一个工作面开挖施工,手持风钻钻爆作业在正常情况下,按以往施工经验,断面0.2~0.3人/m2布置钻爆人员比较合理;大断面取小值,小断面取大值。

目前常用为气腿式凿岩机,全断面开挖时,一般按0.2~0.25台/㎡配置数量。作业平台采用自加工简易钻孔台架。

表5机具设备表(以断面80m2为例)

注:在送风距离1000m内,风动凿岩机和空压机的配置比例一般为4~5:1.随送风距离的增加,比值减小。

9.1易出现的质量问题

1)周边眼角度和间距达不到设计要求。

2)由于掌子面不平整等因素,掏槽眼的深度和角度达不到要求。

3)因同一掌子面地质条件不均匀性,钻孔参数和装药参数未根据地质条件实时调整,造成爆破效果差。

控制好隧道的光面爆破必须做到以下三点:一是做好钻爆设计施工方案并优化钻爆参数;二是加强现场管理,严格钻爆工艺;三是对光面爆破质量进行现场考核,落实到人。

9.2.1钻爆设计与优化

根据不同的围岩和断面宽度,进行钻爆设计,选择合理的钻爆参数,用钻爆设计指导施工,并在施工中不断总结经验,优化钻爆设计,这是是提高隧道开挖光面爆破的重要环节。

9.2.2加强现场管理,严格钻爆工艺

1)测量人员必须将钻孔的孔位标识在掌子面上,特别是周边眼必须采取多点定位,统一联线,逐个标识其孔位。

2)司钻中,严格控制各类眼的角度、深度和平面位置,使隧道超欠挖符合规范要求。

3)严格控制掏槽眼的角度、深度和平面位置,确保掏槽深度满足钻爆设计的要求。

4)加强火工品的管理,控制火工品的质量,应选用同厂、同批号近期生产的合格产品,确保隧道爆破效果。

5)成立专门的爆破小组,熟记钻爆参数及炮孔位置尺寸,准确定位各孔位置,分工合作,分区定人定位钻孔装药,提高钻孔装药速度。

7)建立健全质量安全保证体系,加强现场施工管理,是确保隧道光面爆破的重要环节。

为了达到良好的光面爆破效果,除了加强技术和工艺管理外,我们还通过经济手段来加强现场的质量管理,其主要措施有:

2)组织以安质部为龙头的监管部门,对每个循环的情况进行记录和考核。

3)对参与光面爆破的管理人员和施工作业人员的职责分工进行明确,各项责任落实到人,细化奖惩标准,并根据各自的职责进行奖罚。

4)根据每个月的情况和考核结果由项目经理部按照奖惩细则进行奖罚。

1)隧道开挖爆破后,及时通风。

2)隧道开挖爆破后,应由专职人员找顶,防止落石,采用人工找顶时,至少配2名反应快的找顶工,先查清危石位置后方可进行,并时刻注意松动石块落下方向。危石没有清除完毕,其他人员不得进入工作面。

3)施工爆破人员必须由持有“爆破证”人员担任,爆破后30分钟方准进入工作面,经检查认为安全方可施工。瞎炮要由有经验的爆破工处理,处理完毕后才允许其他人进入现场。

5)洞内三管二线应按规范要求布置,各种电器设备应安装漏电保护器,洞内搭设的作业平台,必须经检验合格后方可使用。

6)加强现场监控量测,特别是拱顶下沉、围岩收敛、底板变形、地表下沉等及时量测记录,通过数据分析,进行判断及采取对策。

7)必须有防止开挖坍塌的措施,施工时要派专人查看地质变化,在施工现场佩戴安全帽,高空作业佩带安全带、防滑鞋,主要关口必须挂有安全标语或安全警示牌。

8)洞内要有充足的照明,除成洞地段可设220V电源外,其它作业地段照明均应设36V安全灯,动力线用橡胶绝缘电缆,并挂在衬砌或围岩上,高度符合有关规定。

11文明施工与环保措施

1)洞内的风水电管线沿边墙敷设,并挂高处理,应急物资分类摆放。

4)加强洞内通风管理GB/T 39166-2020 电阻点焊、凸焊及缝焊接头的机械剥离试验方法.pdf,确保良好的工作环境。

由中铁一局集团有限公司承建的石林隧道位于弥勒~石林板桥区间,全长18208m,设计为单洞双线隧道。隧道围岩主要为灰岩,局部含有玄武岩和白云岩,其中Ⅱ级围岩占17.4%,Ⅲ级围岩占51.7%,Ⅳ级围岩占21.9%,Ⅴ级围岩占9%。

本隧道采用“一贯通平导+二斜井”的辅助坑道模式,平导全长18135m;一号斜井全长938m,二号斜井全长998m。平导面积45m2,高×宽=680×720cm,采用全断面开挖;行车隧道开挖面积135m2,高×宽=1170×1380cm,主要采用台阶法开挖,上台阶高7.0m,下台阶高3.0m,仰拱高1.7m。按照先上后下,再仰拱的形式进行开挖。其中下台阶左、右分幅开挖。

施工过程中采用光面爆破施工技术,通过初选参数,调整参数、确定参数以及攻克光面通病等多种手段,光爆效果明显,除光面爆破试验段外,炮眼痕迹保存率Ⅱ、Ⅲ级围岩达80%~90%,两茬炮衔接台阶最大尺寸为8cm。根据断面测设结果,超欠挖量仅为5%左右,比非光面爆破的超欠挖量(达20%)要低得多。

12.3建设效果及施工图片

图8正洞拱部光爆效果图9平导光爆效果

2)光面爆破同普通爆破相比,使得围岩应力分布均匀GB50636-2010标准下载,对围岩扰动小,有利于围岩稳定,可有效减少应力集中引起的塌方,减少落石,安全效益明显。

3)光面爆破隧道轮廓光滑、平顺、美观,社会效益可观。

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