高井电厂热力管网隧道爆破开挖施工方案

高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]1高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案一、工程概况1.地质条件热力管网隧道穿过的岩层为中等风化的砂页岩和玄武岩，岩质密实、强度大，围岩分类为Ⅳ和V类。隧道全长约960m。该段隧道所处区域地下水埋深4.0~10.40m，爆破开挖区域位于距地表20m的以下，爆破开挖区域上方为京门公路，且有通讯电缆和光缆通过，爆破条件较为苛刻。该段隧道爆破开挖单循环进尺必须控制在1.0~1.2m以保证隧道围岩稳定和周围建(构)物的安全。2.施工机具爆破开挖施工主要选用施工机械有：7655风钻30把、凿岩台车2台、9/12m3空压机8台、风镐16台、WY16型小挖掘机器1台、0.7m3小型矿斗车24台。3.爆破器材由于爆破区域位于地下水埋深以下，所以选用抗水爆破器材。爆破用炸药选用岩石乳化炸药，雷管选用1~20段非电毫秒雷管。周边孔光面爆破配用导爆索。4.爆破施工总体安排由于开挖隧道较长(全长约960m)，采用双工作面从隧道两端掘进显然不利于撑子面获得良好的通风效果，根据高井电厂热力管网工程总体设计布置，沿该段隧道至少有9个竖井可以利用。因此，隧道爆破施工应首先进行竖井开挖和隧道两端的掘进爆破，然后再利用开挖好的竖井增加隧道爆破开挖撑子面。高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]2二、爆破施工工艺中等风化、微风化基岩均采用双台阶光面微差控制爆破技术开挖。爆破开挖工艺流程图如下：三、爆破设计原则为确保良好的爆破效果、爆破施工质量与施工安全，爆破开挖遵循如下原则：①、竖井全断面开挖；隧道开挖采用上下断面微台阶开挖，上半断面超前下半断面3~5m；②、掏槽采用楔形掏槽。实践表明，楔形掏槽是一种爆破震动较小的掏槽方式。③、掘进眼的钻孔深度不大于1.4m，循环进尺1.0~1.2m左右。④、为降低爆破振动和获得良好爆破掘进效果，采用毫秒微差爆破，单段爆破药量根据爆破震动计算控制。装药爆破钻眼、校核测量放样布眼施工准备碴土外弃排烟、清尘清危、排险出碴[图1]爆破开挖施工工艺流程图高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]3⑤、周边眼采用光面爆破，爆破后炮孔痕迹的保存率不小于80%。⑥、竖井开挖爆破完成后，管网隧道多个断面同时爆破施工。四、爆破设计方案1．管网隧道的爆破设计方案管网隧道为半圆形隧道，采用上、下半断面微台阶爆破开挖方式，上半断面超前下半断面3~5m。上半圆直径以上部分为上半断面，以下部分为下半断面。上下断面划分如图2所示。上下断面同时爆破，爆破后找顶清理危石，找顶后将作业面交给下道工序。上半断面的爆破顺序依次为：掏槽眼爆破→掘进眼爆破→周边眼爆破。下半断面的爆破从上至下逐层微差爆破，周边眼最后起上半断面下半断面[图2]半断面微台阶爆破开挖上下半断面划分示意图2.1m2.25m4.35m高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]4爆。爆破采用非电起爆网络系统，爆破单响药量可依据最大允许爆破震动速度和掏槽眼、掘进眼及周边眼起爆顺序关系进行调整，如果某一排(比如掘井眼)总装药量大于允许最大单响药量时，可将该排药量调整为两次起爆或多次起爆，但必须保证有利于爆破自由面的形成和良好的爆破效果。对于隧道上部的通讯电缆和光缆在没有特殊保护要求的情况下可参照有关爆破安全规程进行爆破震动速度控制，切实保证通讯电缆和光缆的安全。1.1掏槽爆破设计采用垂直楔形掏槽，由于爆破进尺较小，采用双层掏槽，掏槽范围为1.5m×1.5m。掏槽眼布置及装药起爆参数如图3与表1所示。掏槽眼爆破参数表表1钻孔序号孔数单孔装药量起爆雷管段别16500g1241000g41.2上半断面爆破设计[图3]楔形掏槽炮孔布置图高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]5掏槽眼外逐层布置掘进炮眼，开挖轮廓边界布置光面爆破孔。掘进眼孔深1.4m，抵抗线0.8~1.0m，孔间距1.0~1.2m，梅花形布孔，堵塞长度0.3~0.5m。光面爆破孔孔间距0.5~0.6m，抵抗线0.7~0.8m，堵塞长度0.4m，间隔装药，掘进眼爆破后起爆。光爆孔沿开挖轮廓线布置，外插量控制在3~5%。上半断面的炮孔布置、光爆孔装药结构、光面爆破参数分别如图5、图4、表2所示。1.3下半断面爆破设计下半断面炮孔抵抗线0.8~1.2m，孔间距1.1~1.4m，堵塞长度不小于0.4m。自上而下爆破单耗逐渐增加，最上一层的爆破单耗取0.50kg/m3左右，向下一层单耗增加20%，最大不大于0.8kg/m3。布孔时对应抵抗线与孔间距自上而下递减。下半断面的炮孔布置如图5所炮眼间距E抵抗线WE/W装药集中度炮眼深度(cm)(cm)(g/m)(m)50700.712001.460800.752501.4光面爆破参数表表2药卷导爆索雷管竹片炮泥[图4]光面爆破装药结构图高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]6示。1.4施工安排热力管网隧道掘进施工一个循环，爆破所需时间约为7.5~8小时。由于爆破开挖与隧道支护交替进行，作业顺序安排如下图6和图7所示。钻眼：上断面：150分钟、下断面：120分钟；装药：上断面：45分钟、下断面：45分钟；排烟、除险：上断面：45分钟、下断面：45分钟；初喷砼：上断面：60分钟、下断面：60分钟；格栅拱架：上断面90分钟、下断面：90分钟；锚杆挂网：上断面：120分钟；超前支护：180分钟；复喷砼：上断面：180分钟、下断面180分钟；弃碴：上断面：180分钟、下断面：210分钟。说明：1单位：分钟；2每循环作业时间1050分钟（17.5小时）0复喷砼（180分钟）超前支护（180分钟）锚杆挂网（120分钟）弃碴（180分钟）格栅拱架（90分钟）初喷砼（60分钟）排烟、除险（45分钟）装药（45分钟）钻眼（150分钟）[图6]隧道拱部爆破开挖施工作业循环时间分配图说明：1单位：分钟；2每循环作业时间1050分钟（15.5小时）0初喷砼（60分钟）弃碴（210分钟）辅助支护（60分钟）格栅拱架（90分钟）锚杆挂网（120分钟）复喷砼（180分钟）钻眼（120分钟）装药（45分钟）排烟、除险（45分钟）[图7]隧道下台阶爆破开挖施工作业循环时间分配图高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]72.竖井爆破设计竖井爆破设计以断面为6.5×8.5m2例，其它断面依此类推。竖井围岩掘进时的凿岩爆破工作，主要包括凿岩、爆破和爆破图表编制等三项工作。凿岩拟采用湿式凿岩，钻孔直径为42。爆破工作均在距地表较近地区进行且建筑物距爆源最近距离约为20m,故宜采用浅眼微差控制爆破技术。根据地质条件（为中硬以上微风化或中风化玄武岩和砂岩）和施工条件（爆破掘进深度小于20m，采用7655手持式风钻掘进），本方案选择全断面光面爆破开挖技术进行施工。3.1爆破图表的编制3.1.1.爆破器材选择竖井掘进时，要求使用威力高，防水性好的炸药，宜采用乳化油炸药；无水地段则可使用2#岩石硝铵炸药。雷管宜采用塑料导爆破管非电ms雷管。3.1.2.炸药单耗竖井掘进断面为6.5×8.5m2，岩石为微风化及中风化砂岩和玄武岩，岩石坚固系数可取12~14。根据竖井掘进炸药及雷管削耗定额，炸药单耗可取1.78kg/m3，周边孔采用光面爆破方式，炸药单耗取0.30kg/m。3.1.3.炮眼深度（L）的确定根据施工及周围环境条件，炮孔深度控制在1.50m左右。高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]83.1.4.炮孔数目（N）的确定根据单位炸药削耗量进行估算，可采用公式NqsmaG(个）由竖井掘进断面S=55.25m2，单位炸药削耗量q=1.78kg/m3,炮孔利用率为0.85，炮孔装药系数a=0.72，药包重量G=0.15kg，则可估算炮孔数目：N=154(个)3.1.5.炮孔布置竖井掘进时，炮孔的种类及作用、炮孔的布置原则和要求与水平巷（隧道）基本相同，尤其矩形竖井的炮孔布置，与水平巷（隧道）完全相同。a.掏槽方式。竖井掘进断面为矩形且面积较大，根据施工条件，采用楔形掏槽较为理想,且该方式降震效果最好。由于炮孔深度L2.5m，故采用一次掏槽方式。其布置方式与隧道爆破断面设计掏槽眼布置相同。b.中心孔深度。中心孔深度可取1.7m。c.爆破孔网参数设计见图8所示，具体参数见表说明。3.1.6.炸药单耗量的确定a.削耗总量QQqsL=1.78×55.25×1.3×0.85=108Kg。b.各类炮孔装药量的确定每个炮孔平均装药量q平：高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]9q平=Q/N=108/154=0.70kg/孔同样，可根据相应公式计算：每个掏槽眼的装药量q掏=1.2kg；每个辅助眼的装药量q辅=1.0kg；每个周边眼的装药量q边=0.40kg。c.每循环实际炸药消耗总量Q实：Q实=q掏×n1+q辅×n2+q边×n3=1.0×14+1.0×41+55×0.4=98.2kg3.1.7.爆破图表编制爆破图表包括以下三部分内容：原始条件、炮孔布置及其说明表和预期爆破效果。A.原始条件1.竖井掘进断面6.5×8.5m24.炸药类型2#岩石炸药及乳化油炸药2.岩石种类微风化及中风化砂岩和玄武岩5.药卷尺寸32mm×200mm×150g3.竖固系数12~146.雷管类型非电ms雷管B.炮孔布置图及其说明表B.1施工竖井爆破参数表炮孔序号孔数孔距(m)炮孔角度孔深孔径装药量(kg)高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]10充填长度联线方式190.6~0.7901.74210.80.3m复2160.6~0.793~951.764219.20.3m式3171.05901.542210.3m网4320.8901.542320.3m络5730.5~0.693~951.54229.20.3m合计122+25*82.2+30*注：表中*所注为掏槽眼孔数及炸药用量。图8中红色罗马数字表示起爆顺序，如果风井断面尺寸有所变化，可直接参照图8竖井基础爆破开挖参数设计图作相应调整。C.预期爆破效果序号指标名称单位数量1炮孔利用率0.85高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]112每循环进尺m1.33每循环实体岩石量m371.834每立方m原岩炸药消耗量kg/m31.565每m进尺炸药消耗量kg/m86.36每立方m原岩雷管消耗量个/m31.877每m进尺雷管消耗量个/m108D、施工进度安排竖井为全断面开挖，爆破循环作业时间为12个小时。其循环作业顺序图与隧道爆破开挖作业顺序图类似。五.爆破施工质量与安全技术措施1爆破施工质量措施①设专职爆破工程师负责爆破技术与爆破施工质量安全；②爆破工程师和爆破工必须持证上岗；③周边孔必须由具有两年隧道爆破钻孔经验的风钻工钻凿，高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]12确保周边孔钻孔质量，控制超挖量和取得良好的光面爆破效果；④每一循环钻孔前必须在开挖掌子面标出开挖断面中线、水平和开挖设计轮廓，并依据钻爆设计标出钻孔位置，经爆破工程师检查后方可开始钻眼；钻孔位置的设计位置的偏差不得大于5cm；⑤依据掌子面围岩的变化情况和爆破效果及时修改钻爆设计；⑥周边孔必须沿开挖轮廓线钻凿，外插量不得大于孔深的5%；⑦装药及起爆网路的连接必须在爆破工程师的现场指导与监督之下进行。⑧每次爆破后爆破工程师都应到掌子面查看爆破效果，及时解决爆破质量问题，掌握围岩状况，为下一循环爆破施工提供依据。2爆破安全措施2.1隧道爆破地震效应的安全措施：城市隧道爆破开挖，直接影响爆破区域地面临近建构筑物和地表以下各种管线设施的安全。本段爆破区域所邻近的地面建筑物，离竖井爆破开挖的最近水平距离为20m。依照《爆破安全规程》的规定，按爆破引起的地面质点振动速度作为安全判据，计算公式采用：V=K(Q1/3/R)α高井电厂热力管网隧道爆破开挖工程施工方案[北京城建集团]13式中，K为地质系数，对该地区可取K=180；α为