泉州路桥公司科技楼基桩岩石开挖爆破.doc
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1、泉州路桥公司科技楼和泉州公路一公司科技楼基桩岩石开挖爆破设计方案中钢集团武汉安全环保研究院有限公司二O一O年九月十六日设计:金昌理 陈德志审核:丁帮勤1 工程概况1.1 周围环境泉州路桥公司科技楼和泉州公路一公司科技楼基坑石方控制爆破位于泉州市丰泽区东海泉州行政管理服务中心旁,本爆区北侧距泉州行政管理服务中心40m,西侧距泉州师范学院50m,东边距海星小区100m,南侧为紧邻泉州港务集团科研待建工地,距公路150m和滩地。科技楼基础开挖基础约140米,宽约90m。爆区周围环境见图1。基坑桩孔设计直径为1000mm,要求基础进入中风化花岗岩0.5 m以下,共计开挖桩孔B187+A140327根。
2、桩孔岩石为花岗岩,普氏系数f12,硬度大,难钻、难爆破,地下水极为丰富。图1 爆区周围环境图1.2.技术要求根据本工程周围环境特殊及基桩开挖要求,该区域基桩爆破必须满足如下技术要求:(1)严格控制爆破振动、飞石、空气冲击波,确保爆区海星小区、泉州市行政管理服务中心和泉州师范学院的安全。(2)桩井岩石应爆破松动,便于人工或机械清渣。(3)对上部护壁不致因爆破振动而破坏。(4)周围基岩爆破破裂范围要严格控制。(5)相邻桩井的爆破不能相互影响。2控制爆破方案的确定考虑到桩孔断面较小(直径为1000mm),作业空间狭小,在单自由面爆破条件下,岩体的夹制作用很大,因而只能采用直径为40 mm的小孔径爆破
3、;另一方面,由于必须严格保护桩孔周壁岩体,不产生宏观爆生裂缝,这就要求爆破主导方向应尽可能指向桩孔中央,并采取了一定的周壁保护措施。为此,在桩孔中央位置,需首先形成一个具有足够体积的补偿空间,以利于桩孔的掘进爆破,而在桩孔的周边则应用光面爆破方法进行围岩保护。综上所述,为实现桩孔全面掘进,爆破设计采用中间掏槽、四周崩落、周边光面的分段微差控制爆破技术,具体技术措施如下:(1)在桩孔断面内,由中央向周边分别布置掏槽眼、周边光爆眼。各类炮孔之间依次采用微差延期起爆,且要求掏槽孔与周边光爆孔之间的微差时间不小于50ms。(2)在断面的中心布置3个掏槽孔,深度比其它炮孔深1015 cm,首先起爆,从而
4、形成光爆孔爆破的新自由面和体积补偿空间。(3)为防止桩孔周壁受到爆破作用的损伤,光爆孔采用不耦合连续装药结构,并用2个半圆竹片绑扎,以使小直径药卷稳定传爆,同时又能达到聚能爆破的效果,保证周边孔光爆效果。3控制爆破参数的设计计算桩孔掘进爆破参数的设计计算,类似于竖井掘进爆破。由于开挖断面小,对桩孔周壁的保护十分严格,因而所设计的爆破参数,必须保证既能破碎岩石,又不破坏围岩。3.1中央掏槽孔爆破参数设计(1)炮孔直径 炮孔直径:D=40mm。(2)炮孔深度 0.9-1.0m炮孔深度不仅决定着爆破循环进尺与掘进速度,而且影响爆破效果,通常L取(0.60.9)B(B为桩孔直径)。本岩体属特坚石,硬度
5、大。在小断面条件下,炮孔深度大,岩体爆破的夹制性也大,炮孔利用率低,并且还可能形成爆破的内部作用,破坏围岩的完整性。经计算: L=(0.60.9)1.2= (0.721.08m),实际取L=0.91m。掏槽孔比其它孔深1015cm。(3)炸药单耗桩孔掘进爆破的炸药单耗(q)与竖井掘进炸药单耗一样,主要与岩性、开挖断面积有关,由下式给出: 式中q炸药单耗, kg/m3;f岩石普氏系数;s开挖断面积, m2。q=4.56kg/m3。施工时在保证达到开挖目的的前提下,尽可能减少炸药单耗,参考同类岩石的爆破经验,炸药单耗一般在4kg/m3左右较合适。(4)装药量按照一次爆破的岩体体积计算单循环爆破的装
6、药量。计算公式为:Q=qsl式中:为炮孔利用率,一般取0.8。计算得:Q=41.130.90.8=3.2 (kg)。取每循环装药量3kg。(5)炮孔间距掏槽孔距a取0.3m。3.2周边光爆孔参数(1)最小抵抗线最小抵抗线的确定与周边孔的间距大小有关。由于桩孔直径为1.2 m,考虑到周边孔与孔壁之间留有一定的保护层厚度,光爆孔的最小抵抗线(光爆层厚度)w取0.35m。(2)周边光面孔孔距通过现场试验应用,当a/w=0.8-0.85时,光面效果较理想,因此取a=0.30m。(3)不耦合系数通常,不耦合系数k取1.5-2.0,选取k为2.0。(4)线装药密度考虑到孔底加深装药后的全孔平均值,其线装药
7、密度=0.15-0.25 kg/m。4控制爆破施工设计4.1炮孔布置与单孔装药量桩孔全部掘进控制爆破共布置13个装药孔,中央3个掏槽孔, 10个周边光面爆破孔。各炮孔的装药量见表1。单循环爆破时,一次装药总量小于为3 kg。表1 桩孔掘进爆破的单孔装药量表炮孔类型深度/m装药量/g掏槽孔1.05260光面孔0.91504.2装药结构掏槽孔使用直径为35mm、长20cm的卷状岩石乳化炸药(200g/卷),连续装药采用反向起爆,雷管与药卷的聚能穴指向孔口。掏槽孔采用含砂粘土完全堵塞。掏槽孔装药结构见图2(a)。周边光面爆破孔使用自制直径22mm、长20cm的卷状岩石乳化炸药(100g/卷),以实现
8、环向不耦合装药结构,其不耦合系数k=42/22=1.9,孔径几乎为药卷的2倍。为防止装药段上相邻2个药卷不能完全接触,影响炸药正常传爆,光面孔采用导爆索药串, 采用2块竹片绑扎药卷。光面孔装药结构见图2(b)。 图2(a) 主爆孔装药结构 图2(b) 光面孔装药结构4.3起爆方法基桩开挖爆破工作面总有裂隙水或渗水,因此选用乳化炸药。基桩开挖爆破应该采用电导爆管网路起爆,电爆网路的接头一定要绝缘良好,并尽可能离开泥水表面。联接塑料导爆管网路时要注意导爆管内不得进入水珠或泥沙杂物。为提高爆破效果、保护井壁临时支护的稳定性,桩井开挖爆破宜用孔间微差起爆。周边眼比掏槽眼起爆时差应不小于100ms。起爆
9、方法采用一次分段微差起爆方式,实现桩孔的全断面掘进。为保证掏槽效果,使掏槽区域的岩体被充分破碎并抛离原位才起爆光面孔。掏槽孔采用1段非电雷管,周边孔采用3段非电雷管。全部13发非电雷管用两发电雷管串联一次起爆。5 安全防护措施5.1 现场作业人员安全 现场作业人员一律遵守爆破安全规程有关条例,上岗前需进行安全教育后方能进场施工,作业时一律戴好安全帽、穿工作服、工作鞋。爆破作业现场严禁烟火等。5.2 爆破器材储存与保管 爆破器材有专车运送,当天没有用完的爆破器材及时入库,现场作业时,炸药由专人看管,雷管由专用保险箱存放,并有专人看管。5.3 爆破有害效应控制基桩开挖爆破施工既要解决爆破安全问题,
10、也要排除其他作业安全隐患。5.3.1爆破地震桩井爆破地震对本井和临近桩井的临时支护都可能产生影响 ,桩井临时支护的抗震能力随其构筑材料、支护厚度、施工质量、养护时间、围岩条件和桩井直径的不同而变化很大,目前尚无衡量借鉴的标准。结合以往类似工程经验,同段起爆的最大药量不大于3000g一般不会震坏井壁,但是为防万一,临爆前与爆破井相邻基桩中的作业人员必须全部撤到地表上来,爆后清碴前也务必仔细检查支护情况,一旦发现井壁变形或坍塌,一定要首先排除险情,加固支护。 (1)质点振动速度控制标准 桩井开挖引起的爆破地震波强度大小,将直接影响海星小区、泉州市行政管理服务中心和泉州师范学院的安全,爆区周围建筑为
11、钢混结构建筑,根据爆破安全规程(GB6722-86)第8.2.1条规定,质点振动速度控制在3-5cm/s内是安全的。根据泉州市行政管理服务中心设计标准,泉州市行政管理服务中心可抗烈度为6度的自然地震(其对应的爆破质点振动速度为3.0-6.0cm/s)。为了确保泉州市行政管理服务中心不受爆破振动的破坏,泉州市行政管理服务中心的爆破质点速度应控制在2cm/s以内。 (2)最大段装药量的控制 为控制爆破震动效应,采用了微差起爆技术,分段起爆,以减少最大一次起爆药量Qmax。爆破振动用下式校核:式中:最大单响药量,kg; R保护目标至爆点距离,m;V建筑物允许振动速度,cm/s;K与地质条件有关的系数
12、,取K=150;地震波衰减系数,取=2.0。若以泉州市行政管理服务中心为保护目标进行震动校核,取v=2cm/s, R=40m, =11.3kg,若以泉州师范学院为保护目标进行校核,取v=2cm/s,R=50m。经计算=22.2kg,设计最大段药量为3Kg,由于本区爆破采用微差爆破,最大段药量不超过3kg小于最大允许药量,因此,海星小区、泉州市行政管理服务中心、泉州师范学院的和周边建筑是安全的。5.3.2爆破飞石为防止飞石冲出桩孔危及安全生产,在装药连线检测完毕后,用采用胶皮、竹跳板或竹片编席覆盖孔口,并在上面压土袋。5.3.3炮烟爆破后将风管放入桩孔内进行压入式通风,排除炮烟。通风30min后
13、,先由安全员检查是否有盲爆和其它安全隐患,在确认安全后,才能进行爆碴清运。5.4 安全警戒 为了确保人员、车辆安全,每次实施爆破前10分钟进行安全警戒,安全警戒圈半径150米,在主要路口设置警戒岗哨,每个哨点2人,配带红袖章,手持红旗,在实施起爆前严禁车辆人员通行。起爆后经技术人员检查确认安全后撤除警戒。6爆破实施6.1爆破施工1)画线布眼:使用经纬仪,在孔口定出孔桩中心点。再用大线锥将中心点落到孔底开挖面,最后用钢尺精确定出炮眼位置,误差应小于2 cm。2)钻孔过程中,角度必须正确,角度误差不得大于1,掏槽孔深度应超出掘进面30 cm。周边眼深度应超出掘进面10 cm。3)光爆孔底线一定要严
14、格控制在同一断面。4)在钻孔施工中,要确保孔距正确,过远或过近,都会对光爆效果产生不良效果。5)装药完毕后,所有炮眼必须全部用炮泥堵塞。掏槽眼堵塞长度不小于30 cm,周边眼堵塞长度不小于20 cm。6.2安全质量1)在钻爆施工全过程中,每一施工环节都要有人专项负责,严把安全质量关。2)钻孔专人负责,布眼专人负责,要求根据现场实际情况,必须做到光爆眼底面成同一平面。较计划掘进面深10 cm。以确保环向爆破整齐。3)钻孔完毕后在装药前要逐个检查每个孔,确保炮孔深度、炮孔角度符合设计要求。4)在装药前,孔内粉尘清理干净,炸药要用木棍捣实,雷管段位一定要确保正确无误。5)雷管连接元件要做到万无一失,
15、确保全断面雷管都同时点火起爆。7施工组织7.1 施工管理体系此次爆破环境条件复杂,工期紧张,安全要求高,如何安全有序地进行施工组织是爆破按时、按质顺利完成的关键。为实现高效、优质的目标,我们将按“项目法”施工,成立由责任心强、技术精、素质高并长期从事城市控制爆破的行政管理人员和技术人员组成项目经理部。项目经理部由项目经理和各部部长,各部门职责及人员组成见表1。项目经理部组成机构如下图5:项目经理部技术部施工部后勤器材部安全保卫部图5 项目经理部组成机构图表1 各部门职责及人员组成表部门名称职 责人员组成项目经理部负责全面组织,协调部门间关系,对外联系 项目经理金昌理 技术部负责技术设计、校核施
16、工质量监督(验收)部长陈德志 技术人员3人施工部负责组织钻眼、装药,联系填塞施工及实施爆破部长 康松管理人员2人工人15人后勤器材部负责爆破器材供应、机械设备、备品备件的采购及后勤工作部长 徐世朝管理人员5人安全保卫部负责施工安全检查,爆破警戒和爆后检查部长 杨伟参加人员15人7.2主要劳动力、材料、施工机具安排7.2.1 劳动力安排施工劳动力安排见附表2劳动力计划表。表2 劳 动 力 计 划 表 单位:人工种按工程施工阶段投入劳动力情况01010202030一、爆破队爆破员333爆破安全员222风钻工303030其它222二、综合队机械工111水、电工111测量工222司机111合计4242
17、42 7.2.2 主要施工设备拟投入本工程的主要施工机械设备见表3表3 拟投入工程主要施工机械设备表序号设备名称规 格 型 号数量产地制造年份备注1手持式钻机YT-24,Q=2.8m3/min8衢州2008爆破2空气压缩机HPY19-15/7-K型,Q=3M3/min6柳州2009爆破3起爆器3湖南2009爆破4测量仪器1(套)苏州2008测量5办公用电脑联想2(套)国产2009办公7.3施工总进度安排本项目主要工程有327根的基桩开挖,控制爆破的方量大,时间紧,任务艰巨,故需采用先进的施工工艺技术,先进配套的机械化作业线,周密的组织计划,合理调度,保证工程施工顺利实施。计划实施工期为30日历
18、天。8安全保证措施8.1控制爆破有害效应的综合技术措施(1)深入现场仔细勘查在设计之前首先要查阅原始地形,地质资料,深入现场仔细勘查,详尽地掌握被爆岩体的各种地质资料,尽量地避免将药包放在软弱的夹层里,防止从薄弱面冲出飞石(2)按照控制爆破的要求选取爆破参数 即按照多打孔、少装药的原则,采用较小的孔距和排距,降低单孔装药量,以达到控制爆破飞石的目的。(3)保证炮孔堵塞质量 保证堵塞质量有两个方面,其一是保证足够的堵塞长度,比一般爆破的堵塞长30%50%。其二是采用有效的堵塞材料,采用有粘性的黄土作为堵塞材料,堵塞物用竹竿必须填满捣实,不得夹杂碎石,保证堵塞材料与炮孔孔壁之间有一定的摩擦力,使炸
19、药能量不易从炮孔溢出而产生爆破飞石。(4)选取合理的炸药单耗 采用较低的炸药单耗进行小规模爆区试验炮,以找到即能保证爆破效果,有不产生爆破飞石的合理炸药单耗。(5)微差起爆 采用微差爆破,既能控制爆破地震和空气冲击波,又能改善爆破效果和控制爆破飞石距离。(6)控制爆区规模 每次爆破都须进行认真校核,控制爆破总药量。(7)作好安全警戒爆破时,爆破警戒区内的人员设备事先撤离。(8)加强覆盖,严格控制飞石8.2安全施工措施8.2.1确保施工安全的保证措施为了实现安全生产目标,针对本工程的施工特点,结合我单位的施工经验情况,特制定下列施工安全保证措施。1、成立工程质量安全生产领导小组,其成员由具丰富施
20、工技术、工程管理经验和经过安全知识培训并考试合格取得安全生产资格证者组成。实行项目经理部、施工工区、施工班组安全生产三级管理;实行利益分配与安全生产责任目标紧密结合的管理制度。层层签订安全生产责任承包合同,逐级落实安全生产责任制。2、工地设立项目安全保卫科,负责与业主、当地政府及治安管理部门联系有关工地治安保卫工作事宜和内部综合治理工作。3、安全生产管理工作,严格按照“五同时”的要求和“三级安全教育”制度进行。根据工程实际定期或不定期地对全体员工进行安全教育,提高全体员工的安全生产意识和安全技术操作技能,促使人人重视安全,人人安全生产。4、制定安全检查制度,加强安全检查工作:一是常规检查,二是
21、施工现场检查,三是重点部位检查,四是专业性检查,五是季节性检查。检查时间:日、旬、月、季检查。及时发现存在的安全隐患及时处理,把安全事故消灭在萌芽状态中。5、定期或不定期地进行安全生产总结,对安全生产做得好的单位和个人进行表彰,对安全工作做得差的单位和个人提出批评,并落实整改意见限期整改。工程结束按照安全生产承包合同奖罚兑现一次,以调动员工安全生产积极性。6、加强安全防护工作,在工程施工区域内设置各种警示、提示信号,如:标准的道路信号;危险信号;控制信号;安全信号;指示信号等。并指派专人随时检查维护使其处于正常状态。在施工危险地段,设立明显的安全警示标志,设置防护栏、安全网等可靠的安全设施,并
22、配备专职安全员坐阵指挥,当危险排除后才能解除。7、做好消防安全工作,在施工场内生活区、物资材料存放区、有关施工设备及停放区等配备足够数量的消防和灭火设备器材,并配备相应的消防队员组建消防队,不定期时处于良好待命状态。8、加强劳动保护和纪律管理,施工现场工作人员,根据作业种类和工作特点,按照国家有关劳动保护规定配备相应的劳保用具,包括安全帽、雨衣、手套、手灯、防毒面具、安全带、绝缘用具等。凡参加本工程的工作人员进入施工现场必须配戴安全帽及其它劳保用品,严禁穿拖鞋、高跟鞋或赤膊进入施工现场。9、加强机械设备管理,根据工程所用机械种类制定详细的安全操作规程,操作人员必须经过培训持证上岗,并实行专机专
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