华新站南端基坑石方爆破方案.doc
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1、深圳市城市轨道交通7号线BT项目7305标华新站南端基坑石方爆破方案批准:审核:校核:编制: 中国水利水电建设股份有限公司深圳地铁7号线7305标项目部2014年10月目 录1 编制依据及编制原则31.1 编制依据31.2 编制原则32 工程概况32.1 概况32.2 场地工程地质与水文情况42.2.1 岩土工程地质特征42.2.2 气候与水文条件43 爆破需求54 爆区环境条件55 总体开挖程序65.1爆破开挖方案65.3爆破开挖分层分块及计划安排75.3.1开挖分区分块75.3.2计划安排76 开挖方案86.1爆破方案86.2 参数计算86.2.1堵塞长度计算86.2.2 主要爆破参数96
2、.3 爆破振动及爆破最大单响106.4 装药与堵塞126.5 最终确定参数136.6 起爆顺序、起爆方式与起爆网路147 爆破安全与防护167.1 爆破飞石与警戒167.2 爆破空气冲击波167.3 爆破有毒气体178 钻孔作业178.1 钻孔机械178.2 区段特点与分层高度189 格构柱保护措施1810 下翻梁开挖爆破1911 安全警戒与应急预案2011.1 安全警戒2011.2 爆后检查和处理2011. 3 事故预防措施与事故应急预案2111.3.1 爆破事故及其预防对策2111.3.2 应急救援组织机构2211.3.3 预案分级响应2311.3.4 各级单位的应急救援职责2412 爆破
3、指挥部组织2512.1 组织机构设立2512.2 岗位职责2513 爆破所需人员、机械和材料表26地铁7号线7305标华新站南端基坑开挖施工方案1 编制依据及编制原则1.1 编制依据 深圳城市轨道交通7号线工程施工图设计第三篇车站第二十一册华新站(电子文件), 铁道第三勘察设计院集团有限公司 ; 深圳地铁7号线工程详细勘察阶段华新站岩土工程勘察报告(电子文件),深圳市市政设计研究院有限公司,2011.3。 国家现行的土方与爆破工程施工及验收规范。1.2 编制原则 坚持实事求是原则,确保施工的安全性和合理性; 坚持工程爆破有关技术规范的原则,确保施工的可行性; 遵照设计和验收标准原则,正确组织施
4、工,保证工程质量;2 工程概况2.1 概况深圳城市轨道交通7号线工程华新站南端位于福田区红荔路与振华路间华强北路上,沿华强北路布置,基坑石方爆破开挖计划于2014年年底开工。车站采用盖挖逆做法施工,地面高程一般为14.2216.55m,基坑底板设计高程一般为-13m(具体点高程以设计为准)。土石方开挖在封闭的地下空间进行,上部为土层,见岩深度在地面以下约20m深处,最大爆高约10m,平均爆高约4m,岩石主要分布在60-80轴,涵盖4区和5区,6区99-102轴也有少部分岩石(靠近地铁3号线),预计石方开挖量约2.7万m3。基坑两侧为钢筋混凝土地连墙,墙体厚度1米,底端深度超过基坑底板设计标高1
5、.5米。爆破时负一层楼面施工完毕,为便于机械钻孔,负一层楼面与爆破面保留净空高度不小于6米,负二层楼面待爆破形成爆碴后再施工。爆区内有三排间距约4.5m的若干根型钢支撑柱,简称格构柱,矩形横截面,规格400mm1200mm,立柱超过设计开挖标高,底部浇灌固定,爆破时需要保护。2.2 场地工程地质与水文情况2.2.1 岩土工程地质特征施工区地层由上而下依次为第四系全新统人工堆积层(Q4ml)、残积层(Qel),下伏燕山期花岗岩(53),其中燕山期花岗岩由上而下分别为全风化花岗岩、强风化花岗岩、中等风化花岗岩和微风化花岗岩。其中全风化花岗岩呈褐红、灰褐色,风化剧烈,除石英矿物外,其它矿物已风化成土
6、状,钾长石手捏呈粉土、粉砂状,受扰动后易软化;强风化花岗岩呈褐黄、灰褐、肉红色,风化强烈,结构基本破坏,钾长石手捏呈砂状,岩芯呈砂土状,底部含较多强风化碎块,碎块手折可断,受扰动后易软化;中等风化花岗岩呈肉红、灰褐、浅褐黄色,粗粒花岗结构,块状构造;微风化花岗岩呈肉红、灰白、灰褐色,粗粒结构,块状构造,岩体裂隙节理不发育稍发育,裂隙面偶见铁质浸染,断面新鲜,岩芯多呈柱状,少数呈碎块或者短柱状。开挖区间地质纵剖图。2.2.2 气候与水文条件本地气候属亚热带季风气候,热量丰富,日照时间长,雨量充沛。气候和降雨量随冬、夏季风的转换而变化。每年5-9月为雨季。场地地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙
7、水。孔隙水主要赋存在冲洪积粗砂、砾砂层中,其次赋存在坡积粉质黏土、残积砾质黏性土、全风化花岗岩中;基岩裂隙水主要赋存于强中等风化花岗岩、强中等风化碎裂岩和中等风化细粒花岗岩中。深圳地铁3号线华强北站西南侧正在进行井点降水施工作业,勘察期间该地段地下水位较低,埋深7.209.00m,水位高程5.367.09m;其它地段本次勘察期间稳定地下水位埋深3.106.30m,水位高程8.6713.45m。地下水的排泄途径主要是蒸发和径流。主要补给来源为大气降水。根据北端基坑爆破情况,基坑底部地下水径流对钻孔作业影响较大,容易造成泥砂堵孔。3 爆破需求 根据基坑爆后的提升机械和出碴条件,需要获得小块度爆碴,
8、力争块度小于25cm,大块率小于10%; 工期紧; 梯段高度4m; 爆后底板平整,超深小于20cm; 大型炮机不能进入,尽可能不用二次破碎; 爆破振动速度严格控制,一般民房爆破振速控制值取1.0cm/s,周边商场楼房取1.5cm/s,地铁3号线取2.5cm/s; 开挖区格构柱密集,间排距为4.5m7.0m,开挖期间不得破坏格构柱稳定。4 爆区环境条件华新站南端基坑主体结构沿华强北路布置,位于华强北路路面下,目前正在进行车站主体结构盖挖逆作施工,爆破将在主体结构板下部空间进行。基坑西侧有国美电器商场、顺电商场、女人世界、港澳购物城、茂业百货等,上述建筑物与地连墙内的爆破点最近距离分别为16.0m
9、、26.9m、18.1m、18.4m和23.2m;基坑东侧有群星购物广场、赛格科技工业园(万商电器城)等,它们与地连墙内的爆破点最近距离分别为39.2m和20.9m,其它建筑物距离如图4-1所示。华强北路道路两侧存在密集的电力、电信、雨水、上水、污水、路灯等地下管线管道,地下管线管道的走向与道路平行或垂直,局部斜交,上述管线在爆破进行前的土方开挖时间内已进行处置,爆破点与管线位置有一定距离。地铁3号线沿红荔路地下通过,地铁下部已进行特别处理,南端基坑岩石出露点低于地铁3号线隧道,水平距离则靠近地铁3号线,但爆破点与地铁隧道保持距离在30m以上。爆破环境如图4-1所示。图4-1 华新站基坑位置与
10、分层爆破区域图5 总体开挖程序结合开挖区间岩体出露、开挖出渣通道及负二层楼面板浇筑情况,基坑开挖总体分为三层进行开挖,具体分层详见开挖分层分区图。开挖期间第一层岩体出露于负二层楼面板板面以上,出露范围较小,第一分层作为一个分区进行开挖,开挖至自负二层楼面板板面以下2米,分层高度为3.5米,总开挖量为165m3,开挖渣料通过3#、4#出渣口进行出渣。第二层开挖自负二层楼面板板面以下2米开始,台阶高度4米,总开挖量为3386m3,开挖完成后开挖渣料暂不挖除,负二层楼面板板面施工完成后,通过3#、4#、5#出渣口进行出渣。第三层开挖梯段高度为3.6米,总开挖量为9142m3,开挖渣料通过3#、4#、
11、5#、6#出渣口进行出渣。5#出渣口相应部位岩体开挖没有自由面,施工期间5#出渣口部位岩体可先行拉槽爆破形成自由面,减少倒渣距离。99轴102轴之间开挖方量较少,估算方量3500 m3,开挖期间穿插于60轴80轴之间施工。5.1爆破开挖方案根据技术条件、环境条件与工程要求,结合基坑开挖区底部岩石方分布特点,基坑底石方爆破方案基本设想如下: 采用直孔爆破方案,密集孔距爆破(间排距为1.2m1.0m); 覆土爆破,覆土厚度23m,以此实现上部岩石小粒径爆碴; 64轴65轴之间靠东侧岩石高度较高分三层进行开挖,其他部位分一至两层开挖,详见分层分区示意图; 采用挤压爆破技术,爆碴保留,逐段连续爆破;
12、孔内药包串点阵式微差分段爆破,控制单响药量; 侧壁靠近连续墙位置不采用预裂爆破; 底板不采用预裂爆破。5.3爆破开挖分层分块及计划安排5.3.1开挖分区分块本次爆破共分为3层进行开挖,第一层开挖方量较小作为一个小区进行施工;第二层根据岩体出露情况分为两个大区,分比为A区、B区,A区分为4个小区,B区分为10个小区;第三层根据岩体出露情况及出渣口布置情况可分为4个大区,分比为A、B、C、D区,总计可分为34个小区。具体分区可根据现场实际条件进行调整。分区分层详见开挖分区示意图。5.3.2计划安排 爆破施工根据分层分区情况,第一层分区施工时间为1天。第二层共有A、B两个大区,总计14个小区,每台钻
13、机每个班可完成1个小区造孔施工,共有4个自由面,按4个自由面同时施工计算,第二层开挖共需5天可以完成。第三层B区中间部位为强分化及全分化岩等,不需进行爆破即可进行开挖,则第三层自由面总计有4个,C区相应部位没有自由面;为加快施工进度,减少C区范围内倒渣工作量,可在5#出渣口相应部位先行拉槽施工或紧前施工,形成自由面;则第三层爆破开挖总计可形成6个自由面,由于B区及C区自由面相距较近,一天只开1个工作面,则第三层爆破施工共有4个工作面,全部爆破完成需要8.5天。爆破施工以开展所有工作面进行计算,全部爆破开挖完成总计需要14.5天。 出渣每个出渣口按每天800 m3进行计算。第一层总计169 m3
14、,一天可以出渣完成;第二层为负二层楼面板板面浇筑完成后再集中出渣,共有3个出渣口,第二层石方总计3386 m3,松方=3386 m31.3(松散系数)4408 m3,63轴76轴之间总计土石方(含土)量约为14219 m3,则第二层出渣时间为1421938006天;第三层共有4个出渣口,石方总量为9142 m3,开挖范围为60轴80轴之间,则出渣总量为181m28.1m3.6+9142 m31.3-9142 m321052 m3,则第三层开挖出渣总计需要21052 m348007天。综上所述,地铁7号线7305标华新站南端基坑爆破施工需爆破开挖区间总计开挖时间为:1天(第一层)+5天+6天(第
15、二层)+8.5天+7天(第三层)=27.5天。(以上时间计算均未考虑节假日、机械利用率、相关部位施工影响及可叠加时间等等相关因素)。 5.4 爆破试验根据地质资料显示,微风化花岗岩岩体节理裂隙不发育微发育,中风化岩呈粗粒花岗结构,块状结构;各种岩体物理性能不一;方案中造孔参数仅为计算参数;爆破效果能否满足出渣需求不能确定,鉴于以上原因需进行爆破试验,以确定合理的爆破参数。试验部位钻孔直径孔深单孔装药量最大单响药量间排距都塞长度单耗试验孔数6465轴7642米4.7kg2.2kg1.21.0m及1.21.2m1.25+1.25+2.8 ( 间 隔 回 填 )0.65kg20256 开挖方案6.1
16、爆破方案距离建筑物等保护物30m区域以外,采用大孔控制爆破作业,形成台阶爆破。通过微差爆破控制爆破振动对周边建(构)筑物的影响,采取弱松动爆破,覆盖防护,控制爆破飞石。选用密集孔网参数,孔间距1.2m,排间距1.0m,孔网加密后,在保持相同的炸药单位消耗量的前提下,装药高度下降了,形成孔底装药状况,填塞长度相对增加。这种情况可以解释为炸药能量中心的高度较之浅孔爆破有所降低,在炮孔底部集中释放能量,从北端基坑爆后效果看,爆破飞石完全被控制住,下部岩石破碎性好,根底处理好(或不存在根底现象),但表面岩石破碎稍差,或需要液压炮机处理。南端基坑爆破要获得小块度爆碴,必要条件有:一是提供的炸药能量要足够
17、充分,即炸药单位消耗量要大;二是各药包空间分布均匀,亦即炮孔分布均匀,并合理布置各装药点。这种控制爆破方法需要同时处理好以下关系:一是孔网参数与炸药单耗的关系,炸药单耗需严格计算,不能过量装药;二是填塞长度与表面大块率的关系,炮孔上部填塞长度不宜过大,可采取分段间隔装药法。76小爆深孔内分段装药台阶松动爆破,在加大填塞情况下,为安全起见,孔口和爆区表面仍需进行覆盖防护。6.2 参数计算6.2.1堵塞长度计算根据爆破施工基本情况,为控制爆破飞石,炮孔的填塞长度必须保证。在正常情况下,当爆破环境不好时,炮孔的填塞长度不应小于40D,D为炮孔直径,当炮孔直径为76mm时,填塞长度不应小于3m。上述填
18、塞方法会带来爆区表面大块。要将岩石炸碎,必须给定岩石足够的炸药能量,要将爆区表面层岩石炸碎,需要给定炮孔上部岩石的炸药能量,而上部岩层获得炸药能量后,会产生过远的飞石。解决这一矛盾的方法是加强爆区表面柔性覆盖,让表面岩石溢出的过多的炸药能量在柔性覆盖层内消失掉。本工程岩石上部的原土层本来就是很好的柔性覆盖层,即在土方开挖时保留2-3米厚原土层,在爆破时起到飞石防护作用,见图6-1所示。6.2.2 主要爆破参数 孔距a与排距ba=mW0b=a m深孔邻近系数,m=a/w0=1(正方形布孔);W底盘抵抗线,。孔间距正常取值为2.0-2.5m,为获得小块度爆碴特别定制的加密型孔间距、排间距取值a取1
19、.2m,b取1.0m。 炮孔倾角垂直向下布孔。 孔深 LHh()式中: H台阶高度,m。 h炮孔超深,。爆区一般为硬岩,取h(0.15 -0.35)W,计算后取h=0.3-0.5m。 W底盘抵抗线,。 底盘抵抗线W W0=D(7.85qt/qm)1/2式中:D炮孔直径,分米; q装药密度,取q=0.85kg/分米3; t装药系数,一般t=0.7-0.8,取t=0.78 q与炸药单耗相匹配的参数,取q =0.5kg/m3; m深孔邻近系数,m=a/w0=1(正方形布孔)。 代入公式:76mm时,计算W0=2.4m,取W0=2.5m; 炸药品种与炸药单耗炸药单耗与岩石可爆性、炸药特性、自由面条件、
20、起爆方式和块度要求有关,根据本地区多个工程条件类比和控制爆破要求,正常取值为0.40-0.50kg/m3。但本次爆破在纵向上属于覆土爆破,在横向上属于压碴爆破(又称挤压爆破),炸药单耗将比正常情况加大50%,本工程要获得小块度爆碴,采取加密孔爆破,在解决了爆区覆盖问题后,炸药单耗增加到0.60-0.75kg/m3。 单孔药量Q 后排 QH ()前排 QWH ()式中: Q单孔药量,kg; K炸药单耗,kg/m,取=0.65kg/m3; a孔间距,; b排间距,; W底盘抵抗线,;H台阶高度,。6.3 爆破振动及爆破最大单响爆破振动对周边建(构)筑物的影响与爆破点位置和装药情况有关,本工程的爆破
21、振动可能造成影响的是爆区周边建筑物,爆破施工中应对爆破振动加以控制。 爆破振动安全判据确定施工爆破所引起的地面振动与天然地震一样,是一个非常复杂的变量。它以波的形式传播,其振幅、周期和频率都随时间而变化。振动的物理量一般用质点的振速、加速度、位移和振动频率等表示。振动幅值是衡量爆破振动强度的标志,一般使用质点振动速度幅值、加速度幅值和位移幅值等,目前我国工程爆破行业大多以质点振动速度幅值作为判别标准。根据爆破安全规程(GB6722-2003)的规定,爆破施工时,必须对爆源点周边振动敏感建(构)筑物等进行振动控制,防止爆破振动对建(构)筑物等造成安全影响。相关爆破振动控制标准见表6-1。 爆破振
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