沈海复线福安段A9标段石方爆破控制爆破设计书.doc
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1、 No:鑫爆字2013-02-18 沈海复线福安段A9标段石方爆破 技术设计说明书福安市鑫恒工程机械有限公司2013年02月18日沈海复线福安段A9标段石方爆破技术责任表职 责 姓 名 技 术 职 称 审 批 审 核 设 计 校 对 福安市鑫恒工程机械有限公司2013年02月18日目 录一、设计依据2二、工程概况2三、爆破方案选择、方法及参数计算3四、爆破安全校核20五、爆破安全警戒措施22六、爆破安全施工管理措施26七、火工材料计划31附图:1. 爆区现场照片2. 隧道开挖断面炮眼布置图3. 隧道起爆网路图一、设计依据1、爆破安全规程(GB6722-2003)2、民用爆炸物品安全管理条例3、
2、其他同类型工程的施工经验和工程技术总结4、工程爆破实用手册5、与中铁一局集团有限公司宁德沈海复线高速公路A9标项目经理部的爆破施工协议6、福建省交通规划设计院的设计图纸7、福建省交通规划设计院的地质勘探报告8、公路隧道施工技术规范(JTJ042-94)(JTGF60);9、福建省公安厅“关于印发福建省公安机关民用爆炸物品行政审批管理工作规范(试行)的通知”闽公综【2012】582号二、工程概况1、概况本工程项目为沈海复线福安段A9标段爆破工程,标段起点(YK70+840、ZK70+840.971)位于福安市潭头镇湾里岔,与A8标段对接,终点(YK79+700,ZK79+705)位于福安市康厝乡
3、铜岩,线路总长8.860公里,石方量约为165万立方。线路主要控制点为:交溪特大桥、牛头山隧道、坑里垄大桥、福安北互通、坂中枢纽互通、铜岩隧道。其中牛头山隧道、铜岩隧道采用隧道爆破;交溪特大桥、坑里垄大桥采用基坑小直径浅孔微差爆破;福安北互通、坂中枢纽互通采用深孔松动爆破与浅孔松动爆破相结合的开挖方式。中铁一局集团有限公司宁德沈海复线高速公路A9标项目经理部委托我公司对该工程进行爆破技术设计和施工。2、爆区环境本工程项目标段起点位于福安市潭头镇湾里岔,终点位于福安市康厝乡铜岩,线路总长8.860公里,分八个爆区。其中需爆破的沿线各爆区距离保护物较近的有:一爆区K71+130距104国道最近距离
4、约60m,且上下高差约15m;二爆区JK1+312距交溪河边水文站房屋(为框架结构)最近距离约145m;三爆区K73+055距110KV高压线最近距离约100m;四爆区K76+660距炉洋村(为砖混结构)民房160m;五爆区K76+920距崇福寺(为土木结构)30m,距上空110kv高压线150m;六爆区K77+180距福阳居民区(为砖梁结构)50m;七爆区K77+420距上空110kv高压线140m;八爆区K76+070距五帝宫(土木结构)35m。(见附图1.爆区现场照片)除以上爆区外,其余路段爆区周边300米范围内无需保护的建(构)筑物。3、地形、地质本段地处鹫峰山脉,东临东海,北与浙江省
5、相毗邻,路线段经地区地貌较为复杂,地形总的趋势是西北高,东南低,为丘陵及山区地形夹着一些山间盆地。本区属华南地层区东南沿海地层分区闽东地层小区,出露地层较为简单,中生代火山岩地层广布。据区域地质、工程地质调绘及钻探资料,线路经过区出露的地层岩性主要包括第四系堆积物和前四系基岩。第四系堆积物有:1、第四系全新统人工堆积物;2、第四系全新统冲洪积层;3、第四系残坡积层。前四系地层:出露主要为火成岩,公路沿线地段内发育的地层主要为燕山晚期侵入花岗岩,晚侏罗系潜火山岩的石英二长斑岩,凝灰熔岩,花岗斑岩,均为较硬质岩、坚硬岩为主。石方开挖工程量( 见下表) 表1 各爆区石方开挖工程量围岩类别区段(YK+
6、)长度m方量m3一爆区K71+1306602072.4二爆区JK1+312565(牛头山)31104三爆区K73+0551200342062四爆区K76+6601520433200五爆区K76+9201180336300六爆区K77+1881080307800七爆区K77+42031088566.6八爆区K76+0701978(铜岩)108895合计起点(YK70+840)终点(YK79+700)8860km(其中交溪大桥为367米)1650000三、爆破方法及参数设计本设计将八个爆区归纳为三种情况,即第三、四、五、六、七爆区为路基爆破,第二、八爆区为隧道开挖爆破,第一爆区为孔桩爆破。一、路基
7、土石方松动爆破1、爆破方案选择本工程中需路基开挖的有第三、四爆区福安北互通(K73+055)、第五、六爆区坂中枢纽互通(K77+188),土石方量约为151万立方,工程石方量比较大,交通便利。故采用深孔与浅孔松动爆破相结合的方法,自上而下分层进行,根据地形、岩石结构灵活布孔,严格计算药量,控制好爆堆朝向空旷地带。在距居民区或高压线较近的爆区,对爆体表面加盖竹排、沙包、胶管联等实行多重防护。 2、爆破技术设计 2.1、先机械剥离岩体上植被覆土和全风化岩体,岩体爆破设计采用深孔与浅孔松动爆破相结合。分台阶从上到下进行爆破作业。深孔爆破台阶高度为8米,严格安爆破设计方案实施,将爆破的危害(地震波、冲
8、击波、个别飞石)控制在安全范围内。2.2、安全警戒范围内有重要设施无法迁移时,对爆体与保护物实行三重防护,调整爆破规模,必要时实行机械破碎开挖。2.3、每次爆破均用毫秒差导爆管雷管。 3、爆破方法及参数设计 3.1深孔爆破技术基本参数如下: 最小抵抗线(W) 最小抵抗线是爆破设计中的重要参数,应从安全、经济、利于钻孔等多个方面综合考虑。本次深孔爆破钻孔孔径89mm,最小抵抗线2.5m。 孔间距(a) 孔间距a=3.5m 孔排距(b) 孔排距b=2.5m 孔深(L) 开挖梯段台阶高度H=8m,钻孔时应超深h=1.0m; 炸药单耗(q) Q取0.300.38kg/m3,具体单耗由试爆后确定。 单个
9、药包药量计算 单孔药量Q=qabH 式中:q-岩石标准单耗,kg/m3。试爆取q=0.32kg/m3(由试爆后确定具体单耗)。 单孔药量:Q=0.323.52.58=22.4kg 炮孔布置 深孔采用矩形或梅花形布孔方式。3.2浅孔爆破技术设计(1) 参数计算孔径:d=38-42mm台阶高度:H=4m孔间距:a=1.21.4m排间距及低抗线:w=b=1.01.2m超深:h=30cm采用梅花形或矩形布孔。药量计算:单孔药量:Q= qab H式中:q单位体积耗药量取(0.350.45kg/m3)岩性软取小值,岩性硬取大值,最低单耗经试爆确定。每孔标准药量:台阶高度4米时Q=qab H=0.41.41
10、.24.0=2.68kg (2)装药结构采用连续装药结构,每次爆破的前排孔深超过2m时采用分层装药结构,(上层装40%,下层装60%),以得到良好的爆破效果并控制爆破危害效应。装药结构示意图见图1。图1 装药结构示意图(3)堵塞采用密实沙土或炮泥堵塞,堵塞长度1W。4、起爆网路爆破主要采用非电起爆网路,深孔爆破每孔装两发毫秒微差导爆管雷管(浅孔爆破装一发),采用不同段别雷管(1、3、5、7段)孔内微差来控制单段齐爆药量。孔外用瞬发雷管或四通连接;露天深孔爆破也可根据爆区情况在孔内装11段导爆管毫秒雷管,每排各孔采用四通连接后,排与排间采用4段导爆管毫秒雷管接力,使用导爆管起爆器起爆(见图2)。
11、导爆管最外端接激发针,用导爆管起爆器,起爆整个网路。图2起爆网路示意图二、牛头山隧道、铜岩隧道隧道爆破开挖1、隧道概况本工程中需爆破的隧道有牛头山隧道、铜岩隧道,两条隧道净空均为10.9米8.5米,进口端采用端墙式洞门。其中牛头山隧道长565米,铜岩隧道隧道左洞长1978米,隧道右洞长1965米,共计石方量约14万方。隧道洞身段围岩主要为中-微风化花岗岩,岩石较新鲜,岩体完整,力学强度高,需要爆破开挖。2、隧道施工的主要技术要求2.1严格按新奥法原理组织施工,加强监控量测工作,施工中的必测项目为:洞外观测,地表下沉量测,拱顶下沉量测,净空收敛量测、每一施工循环工作面地质描述。及时预报变位状况,
12、以便制定加强措施,防止坍塌。2.2施工开挖必须采用光面爆破,施工中及时核对围岩级别,尽可能减少超挖及减轻对围岩的扰动和破坏。隧道不允许有欠挖现象(V级围岩应尽量采用无爆破施工),对于V级围岩,二次衬砌要求应紧跟掌子面,III级围岩段要求在围岩变形基本稳定后施作。当围岩变形过大,初期支护力不足时,应及时加强初期支护。2.3施工初期应做好洞口范围的排水,成洞时应选择有利的施工方法,严禁洞口大开挖,防止滑坡及坍塌。2.4隧道进、出口成洞面地质较差。成洞面采用喷射砼、锚杆群及挂网加固稳定,进、出口结合大管棚、超前小导管、型钢支撑或超前锚杆、钢格栅拱架成洞。仰拱应采用跳槽开挖,开挖后应及时施作,尽快形成
13、闭合环。成洞面刷坡只允许刷临时边、仰坡,待临时边仰坡按设计进行临时加固后才能开挖进洞;永久边仰坡的刷坡须待洞口二衬完成不少于20米后,方可进行。若按设计坡率边仰坡一次刷坡到位,则应按设计要求及时完成边仰坡的防护加固后,方可开挖进洞。2.5V级围岩采用小导管预注浆超前支护,采用单侧壁导坑加上下台阶法开挖,IV级围岩采用超前锚杆进行超前预支护;V级围岩采用“108管棚+注浆”预支护或小导管注浆预支护,开挖时宜采用人工挖掘,注意掌子面的观察及及时必要的支护。各级围岩开挖后应及时施作初喷砼,封闭围岩外露面,初喷厚度当初期支护设有钢支撑时不得小于4厘米,当初期支护不设钢支撑时不得小于2厘米,并紧跟掌子面
14、,对V、IV级围岩在初喷后应立即安装钢拱架、钢筋网、锚杆等。2.6本工程采用单向掘进施工但当两隧道爆破点相距15米时只能允许一个爆点施工,且在起爆时必须通知另一爆点施工人员撤出,绝不允许两个爆点同时施工。3、隧道开挖方案选择3.1隧道开挖总体方案隧道围岩为V、IV、III级。V级围岩占40%主要集中在洞口处,一般采用人工或机械开挖,无法开挖的部分采用爆破开挖。IV级围岩占34%采用台阶法开挖施工,配合超前锚杆支护。III级围岩占26%采用全断面法施工。爆破施工时多分段位,控制单段药量,减少对围岩的破坏。3.1.1该隧道采取由北向南单向、顺(反)坡掘进;3.1.2洞外、洞脸、洞口及洞身V类围岩采
15、取机械开挖。洞身V 类围岩采取CD法(中隔墙法)或CRD法(交叉中隔墙法)短进尺机械开挖,及时喷锚支护。对个别孤石或局部难挖处,采用小药量在加强履盖的前提下,爆破解小或弱松动后,机械挖运;3.1.3对III、IV类围岩采取短进尺、弱松动的上下台阶法开挖掘进;3.1.4隧道周边一律采用光面爆破,以减少爆破振动对围岩的挠动和保证隧道轮廓的平整度;3.1.5毛洞超欠挖:拱顶、侧墙超挖控制在1015cm,地沟、地坪超挖控制在10cm以内,整个隧道不允许有欠挖。4、隧道III级围岩开挖爆破参数设计4.1隧道开挖总断面面积约S=70 m2,周边眼采用光面爆破。爆破设计参数: 炮眼直径D=3842 mm;
16、炮眼深度L=3.63.8m,平均炮眼深度按3.6米计算;炸药单耗:据隧道工程施工经验及有关资料,III级围岩掘进炸药单耗为1.2kg/m3。工作面炮眼数量:用图解法确定炮眼数量为143个(见附图. III级围岩全断面开挖炮眼布置图)4.2炮眼数量计算(校核)炮眼数量N= =1.2700.850.20/0.650.15=146个式中: q炸药单耗,kg/m3; S巷道掘进断面积,m2;炮眼利用率,=0.85; m每卷炸药重量,0.15kg; b每卷炸药长度,0.2米; a炮眼平均装药系数a取为0.65。上述计算布置炮眼数为146个,而图解法确定的炮眼数量是143个。因此取N=143个是合理的。4
17、.3炮眼布置:掏槽眼:掏槽眼用来先掏出开挖面上的一部分岩石,增加临空面,改善其它炮眼爆破条件。掏槽眼开挖采用复式楔形掏槽。考虑到岩石坚硬程度,设计采用复式楔形掏槽。有4对对称的斜眼,成对的在炮眼地集中炸出一个楔形空间。楔形掏槽眼孔口距为分别80cm、40cm,底口距分别为20cm、20cm,孔深为1.9m、3.8m。炮眼数量为16个。辅助眼:辅助眼用以扩大掏槽的体积,为周边眼爆破创造有利条件。辅助眼应交错均匀地布置在周边眼与掏槽眼之间,并垂直于开挖面打眼,力求爆下的石渣块体大小适合装渣要求。辅助眼炮眼间距为0.850.95m,抵抗线W=0.70.9m,炮眼深度为3.6m,炮眼数量为72个。 边
18、眼(光面爆破):周边眼是指沿边缘轮廓线布设的炮眼。周边眼炮眼数量为35个,炮眼间距a=0.50m,抵抗线W=0.65m,炮眼深度为3.6m,孔底向轮廓线外倾斜10cm。底眼:垂直于开挖面打眼,炮眼间距为0.550.6m ,底眼抵抗线W=0.65m,炮眼深度为3.6m,炮眼数量为20个,孔底向轮廓线外倾斜10cm。4.4炮眼装药量计算:爆破一次总装药量计算:Q=KsL, kg式中: Q爆破一次总装药量,kg;K爆破每岩石所需炸药消耗量,kg/m3;L炮眼深度,m;s隧道断面积,m2;炮眼利用率,=0.8-0.95。Q=KsL=1.2703.60.81=246.1kg掏槽眼:Q孔1=P=0.151
19、.21kg/孔Q孔1=P=0.152.42kg/孔辅助眼:Q孔2=P=0.151.89kg/孔底眼: Q孔3=P=0.152.16kg/孔周边眼:光爆眼线装药密度:q线=0.3kg/m每孔装药量:Q孔=q线L=0.33.6=1.08kg表2 隧道III级围岩全断面钻爆参数表炮 眼 名 称炮眼类型掏槽炮眼辅助眼周边眼(光爆眼)底眼 炮眼数量(个)88723520炮眼深度m1.93.83.63.63.6每孔装药量(kg)1.212.421.891.082.16每孔装药量(节)81612.5714小计装药量(kg)9.6819.36136.0837.8243.2起爆顺序135、7、91113共计装药
20、量246.14kg炮孔总数143个隧道断面面积70m2单耗药量1.2kg/m35、隧道IV围岩台阶法开挖爆破参数设计IV级围岩采用台阶开挖法,隧道开挖分为上下两层向前掘进,上下断面按顶板下来5.4米为界。上断面先开挖7.8米左右时,再开挖下断面。隧道总面积约73平方米,其中上断面约50平方米,下断面约23平方米。周边眼采用光爆。5.1 IV围岩上断面爆破设计参数:5.1.1上断面积为50 m2炮眼直径D=3842 mm; 炮眼深度L=2.62.8m,平均炮眼深度按2.6米计算;炸药单耗:据隧道工程施工经验及有关资料,IV级围岩掘进炸药单耗为1.1kg/m3。工作面炮眼数量:用图解法确定炮眼数量
21、为100个(见附图:隧道炮眼布置图)5.1.2炮眼布置:掏槽眼:掏槽眼用来先掏出开挖面上的一部分岩石,增加临空面,改善其它炮眼爆破条件。掏槽眼开挖采用复式楔形掏槽。考虑到岩石坚硬程度,设计采用复式楔形掏槽。有4对对称的斜眼,成对的在炮眼地集中炸出一个楔形空间。楔形掏槽眼孔口距为分别80cm、40cm,底口距分别为20cm、20cm,孔深为1.5m、2.8m。炮眼数量为16个。辅助眼:辅助眼用以扩大掏槽的体积,为周边眼爆破创造有利条件。辅助眼应交错均匀地布置在周边眼与掏槽眼之间,并垂直于开挖面打眼,力求爆下的石渣块体大小适合装渣要求。辅助眼炮眼间距为0.850.95m,抵抗线W=0.70.9m,
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