zjw-青岛扬帆船厂搬迁改造工程雨排水管施工爆破技术的应用

青岛扬帆船厂搬迁改造工程雨排水管施工爆破技术的应用上海宝冶集团有限公司2014年4月25日

青岛扬帆船厂搬迁改造工程雨排水管施工爆破技术的应用上海宝冶集团有限公司摘要：本论文介绍了青岛扬帆船厂搬迁改造过程雨排水管道沟槽施工中爆破的应用。通过采用Φ120mm履带式潜风钻进行钻孔代替采用Φ40mm液压凿岩机钻孔的施工工艺，来解决爆破施工过程中的施工效率低、施工成本高、安全隐患大、施工周期长等问题，从而安全、高效的推进工程进展。关键词：爆破炮孔盲炮施工效率工程概况青岛扬帆造船厂搬迁改造工程位于青岛即墨市田横镇山南村，南临黄海，西南与女岛港相邻，东靠王台山，西倚巉山，北面为规划城市道路。所建工程为船厂内部室外管网及道路工程。根据地质勘察报告揭示（具体见工程地质情况），其中有5368m雨污水管道埋设位置处于地表以下5m，此段管道沟槽不能采用挖机直接开挖，若采用镐头机破凿，一天破凿15m，而且需要挖机配合。采用爆破工艺，包括钻孔在内一天爆破50m。综合施工效率、施工经济性等因素，沟槽开挖选择爆破施工的工艺。本文通过青岛扬帆船厂搬迁改造工程，对爆破技术在排水管道中的应用进行总结，以指导今后类似工程的实施。2．工程地质情况勘探揭露主要地层为第四系的素填土及下卧硅化砂岩层，地层结构简单，在勘探深度范围内揭露的地层自上而下可分为6层，地基土的分布和性质分述如下：1）第eq\o\ac(○,0)1层素填土（Q4ml）黄褐色，主要成分为粉质粘土，内混粗砾砂及碎石，松散稍湿状态。场地南侧素填土以开山的碎石土为主。2）第④层粉质粘土（Q4al+pl）（相对应青岛标准层第eq\o\ac(○,11)层）黄褐色，饱和，可塑～硬塑状态，含少量粗砾砂、高岭土。3）第⑤层碎石土（Q4pl+al）（相对应青岛标准层第eq\o\ac(○,12)层） 黄褐色、黄绿色，饱和，密实状态，以卵碎石为主，内含粗砂颗粒、粘性土，碎石粒径一般在2～3cm，最大粒径8cm，碎石呈棱角状或次圆状。4）第⑥层全风化硅化砂岩（相对应青岛标准层第eq\o\ac(○,15)层） 灰褐色，风化剧烈，见原岩结构，风化呈砂状、土状。5）第⑦层强风化硅化砂岩灰黄色，局部为黄绿色，风化强烈，岩芯呈致密砂土状，碎块状，细砂粒结构，原岩结构清晰，岩芯易碎，结构面被铁、锰质浸染明显，局部夹有风化岩块，用手可掰碎。6）第⑧层中风化硅化砂岩青灰色，灰褐色，局部为黄绿色，风化中等，岩芯呈碎块状，细砂粒结构，原岩层里构造清晰，结构面被铁、锰质浸染明显，矿物组成基本为斜长石占45％；石英占40％；角闪石占10％；钾长石占5％左右。岩石矿物基本已角岩化，坚硬。3．工程水文地质情况设计水位（当地理论深度基准面，下同）设计高水位4.07米设计低水位0.36米极端高水位5.12米极端低水位-0.66米潮汐:潮汐属正规半日潮类型即每一太阳日（24小时50分）有两次高潮和两次低潮，但涨落潮不等现象较显着，落潮时间（6小时04分）长于涨潮时间（5小时37分），两者相差27分。最高潮位：530cm；最低潮位：-57cm；平均低潮位：108cm；平均高潮位385cm；最大潮差：461cm。4．雨污水管道爆破施工过程中所遇到的问题根据现场实际情况及本工程的地质情况采用浅孔分层松动爆破试验段施工，通过试验段施工发现问题，以指导后期的大面积施工。采用Φ40mm液压凿岩机钻孔。具体布置见下图。管沟爆破炮眼布置图在试验段爆破施工中发现，由于岩石质地较硬，不能一次性爆破到位，这就需要二次爆破。而二次爆破又衍生出相应的施工问题。具体问题总结如下：1）工期拖延，施工效率低。2）在一次爆破过程中，留有炮底，炮底有部分岩石开裂，在二次钻孔过程中，岩石容易剥落成碎片，致使钻孔机夹住，或者已经钻好的孔被剥落的岩石堵死，钻孔成功率低，从而导致二次爆破不彻底。3）一次爆破将下面的岩石震裂，地下水及潮水从岩石缝隙中流出，由于此种钻机向外吹石面功能有限，因此石面在水中越积越多，导致钻孔无法继续深钻。4）一次爆破完成后挖机将所爆破的岩石挖出，为二次爆破创造条件，二次爆破完成后，挖机还要将整个作业面回填后方能开挖。这样，费时费力，不仅拖延了工期，而且增加了施工成本。5）由于一次爆破完成后，已经将上层松动的石块挖出，形成了深沟槽，造成安全隐患，并且为二次爆破施工带来不便。5.爆破方案的确定通过试验段施工所反映的问题，提出大面积爆破施工的方法如下：根据施工现场的地质特征采用全粉碎性控制爆破方案。即在雨排水沟槽的整个长度方向上，按照施工作业面的大小均匀布药孔并装药爆破，使施工作业面岩体全部破碎，为顺利开挖及岩石清运，创造良好条件，从而大大节约工期，加快施工进度。6.全粉碎性控制爆破施工的施工过程6.1．工艺介绍全粉碎性爆破采用Φ120mm履带式潜风钻进行钻孔。根据孔的深度不同采用分层爆破。6.2.全粉碎性爆破施工技术6.2.1.施工工艺流程测量放样、确定爆破深度的顺序测量放样、确定爆破深度的顺序整理爆破工作面器材检验布置炮孔钻孔炮孔检查校核药量核定每孔炮孔装药线路检查炮孔堵塞网路连接覆盖炮被爆破警戒起爆爆后检查解除警戒盲炮处理施工流程图6.2.2.炮孔布置炮孔采用条形垂直孔布置。炮孔位置即为药包位置，炮孔布置的原则是力求炮孔排列规则整齐，使药包均匀的分布于爆破体之中，以保证爆破后破碎的块度均匀或切割面平整。6.2.3.炮孔参数设置1）B为爆破后施工过程中所需要的管沟宽度。2）w为最小抵抗线，是控制爆破的重要计算参数，通常w值应根据爆破体的材质、几何形状、结构尺寸、爆破后要求块度的大小或质量以及清渣时所具备的搬运条件等因素综合考虑加以选定。在本工程中，根据《新编爆破工程实用技术大全》w取值为B/2。3）a为炮孔间距，因在本工程中，所需爆破的管沟宽度在2.5m以内，因此只需布一排炮孔，所以在此不考虑多排炮孔的布置。炮孔间距a与最小抵抗线w成正比，当a＜w时爆破后爆破体往往沿炮孔连线方向炸开，从而导致大块，在满足施工要求和爆破安全的条件下，选用较大的炮孔邻近系数，即a/w的比值越大，钻孔工作量越少，从而相应的加快施工进度、节省费用。在本工程中，根据《新编爆破工程实用技术大全》a取值为a=（1.0～1.5）w。4）H为爆破的深度或设计爆除部分的深度。5）L为炮孔深度，炮孔深度是影响爆破效果的一个重要参数，合理的炮孔深度能够使炸药能量得到充分利用，保证良好的爆破效果。在施工过程中，应使炮孔深度大于最小抵抗线，确保炮孔装药后的净堵塞长度大于或等于（1.1～1.2）w。根据现场施工过程中的实际效果，炮孔越深，爆破效果越好，不但可以缩短每延米的平均钻孔时间，而且还可以提高炮孔利用率和增加爆破方量，从而加快施工进度和节省费用。故本工程在钻过程中炮孔深度L取值为1.0H。6）r为设计曝出部分的深度与炮孔深度的差值，在本工程中r值为0。6.2.4.装药量计算单孔装药量q是爆破中最主要的参数，直接影响着爆破效果的好坏，药量过大会出现飞石，造成安全隐患。药量过小，爆破后会产生大块或出现几道细微裂缝，给下一步施工带来麻烦。根据装药量计算原理，按照公式q=kBaH计算装药量。式中：q单孔装药量（g）；a炮孔间距（m）；B爆破的宽度，B=2w（m）；H爆破的深度（m）；k单位用药量系数（g/m3），根据本工程的地质情况及施工场地周围环境，k取值为400～500。6.2.5.施工要点1）钻炮孔前的准备工作，此施工区域目前的标高是山体炸平搬迁之后的标高，因以前经过爆破，在现状的地面中留有炮底，所以在钻孔前一定要将表面的渣土碎石等清理干净，直至清理到岩石表面。以防止钻孔过程中夹钻或者是已经钻好的炮孔被堵死。2）钻孔要严格按照设计的孔间距施工，不能因场地条件影响而随意更改钻孔的间距。采用潜风钻（孔径Φ120mm）打孔，钻孔角900，孔内石渣、尘土吹干净，应达到施工要求深度。3）装药前检查最小抵抗线是否改变，是否因挖运等因素，前排炮孔的最小抵抗线有无变化，若发生变化要采取必要措施。对爆破材料进行检验，爆破前选用合格的炸药和雷管以及其他起爆材料及器材。当炮孔深度L大于1.5w时，应分层装药。在本工程中均为分层装药。将计算出的单孔装药量分成两个或两个以上的药包，在每个药包中安装一个电雷管，然后将药包按一定间隔装入炮孔，药包之间填以堵塞物，药包中心距a1应满足20cm＜a1≤w。这样可使炸药均匀的分布于爆破体内，避免其能量集中，从而有利于防止出现飞石和过多的产生大块，并可降低爆破振动效应。使用瞬发电雷管和采用串联、串并联网路起爆。在装药过程中，清理好炮孔中的积水，在堵塞炮孔时必须仔细进行。4）爆破安全和警戒因本施工场地在扬帆船厂厂区内，船厂已经投产。施工周边人员、车辆、建筑物较多，因此必须加盖炮被，在重点区域及临近建筑物区域在炮被上再覆土以防止飞石损坏建筑物。在覆盖炮被时一定要注意导爆线，防止导爆线折断而形成盲炮。警戒员到指定位置，机械车辆离爆破区域不小于80m，人员不小于150m。并在施工区域布设警戒线。警戒信号按“爆破安全规程”规定三次信号：预警信号，起爆信号，解除信号。5）爆破后检查及盲炮处理爆破后，认真检查爆破工作面，发现盲炮和其他不安全因素，应当班处理。产生盲炮后应立即封锁现场，不得解除警戒。由原施工的人员针对装药时的具体情况，找出盲炮原因，采取相应措施处理。（1）如发现炮起爆网不合要求，经纠正可重新接线起爆。（2）对于不防水的硝铵炸药，可用水冲洗炮孔中的药包，使其失去爆破能力，对防水炸药装填的炮孔，可用掏勺小心的掏出堵塞物，在装入起爆药包将其爆破。（3）如果拒爆炮孔周围岩石尚未发生松动破碎，可以在据爆炮孔30cm处，钻一平行新孔，重新装药起爆，将拒爆炮孔炸毁。钻平行炮孔时，可将瞎炮的堵塞物掏出，插入一木制炮棍作为钻孔的导向标志。（4）处理盲炮时，不准把带有雷管的药包从炮孔内拉出来，或者拉住电雷管上的导线把电雷管从药包中拉出。装药炮孔堵塞覆盖炮被爆破完成后炮孔间距实测Φ120mm履带式潜风钻施工过程照片7.结束语通过对青岛扬帆船厂搬迁改造工程雨排水管敷设施工中的爆破施工方法的应用，对其总结如下：7.1.主要施工优势7.1.1.施工效率高通过此种全粉碎性控制爆破，钻孔成功率高，可以一次性爆破到位，一次性开挖完成，无需进行二次爆破，减少了爆破施工时间，这样大大缩短了施工周期。7.1.2.施工成本低按照本方案施工，无需进行二次爆破，这样就可以避免机械的二次开挖及为第二次爆破创造条件。减少了一道工序，避免了人、材、机的浪费。7.1.3.场地条件限制小因在施工中采用履带式潜风钻，相比液压凿岩机对施工场地及施工环境要求要小的多。7.2.不足之处1）因履带式潜风钻