暗沟岩石大跨度小跨径爆破技术

暗沟岩石大跨度小跨径爆破技术

1设计开挖断面,上跨地层uqp排水黑沟位于天湾核电站1#的南侧，东西走向，其中一些位于岩石上，需要轰炸和挖掘。该基岩段长约120m,基岩顶标高+2.0~+3.5m,设计开挖断面为梯形,底部标高-5.6~-5.8m,底宽20.8m,上口宽27.3m,断面面积220.2m2,开挖工程量约2×104m3。该区域地层自上而下为中-上古界海州群云台组第三岩性段,岩性为含岩块二长线粒岩,岩石坚硬,其岩石普氏坚固系数为f=18~20。该区域东侧和南侧6m处是已经浇筑好的临时防渗墙,西侧30m处是其他施工单位临时设施,北侧紧邻正在施工的钢筋混凝土结构汽轮机厂房,最近处仅30m。见图1。2爆破质量控制(1)该施工段周围建(构)筑物多,距离近,且土建正在施工,特别是临时防渗墙坐落在淤泥层上,稳定性差。业主要求保证这些建(构)筑物免遭爆破振动的破坏,因此必须控制爆破规模和最大一段装药量,减小爆破振动的影响,确保周围建(构)筑物的安全。(2)该施工段周围的塔吊和临建厂房,均在爆区飞石危险范围内,临建厂房可以搭棚架防护,塔吊无法防护,爆破时需进行飞石控制。(3)设计要求爆破开挖时必须保证沟槽基底和侧壁的完整性。因此施工时要采取有效的控制爆破措施,以保证工程质量,并为下游施工创造安全的工作环境。(4)工期紧,合同工期仅有2个月。因场地狭小,工作面只有一个,在爆破时间和爆破规模均受限的情况下,工期显得尤为紧张。3合同工期的做好根据工程的要求和周围环境的特点,选择爆破方案主要由3个关键因素来决定:选择的方案必须在合同工期内完成全部施工任务;必须保证周围建(构)筑物的安全;必须保证暗沟沟槽的开挖质量符合设计要求。3.1光面爆破试验这是控制爆破经常采用的爆破方案。该方案使用风动凿岩机钻孔进行小台阶爆破,周边采用光面爆破。其优点是:设备投入少、钻孔深度小、孔径小、单孔装药量少、容易控制爆破振动、对爆破安全有利。缺点是:采用人工操作风动凿岩机,劳动强度大、工作效率低;开挖分层多,爆前爆后要人工清理工作面浮渣、松渣,重复工序多;工期较长,成本较高。3.2周边预裂爆破这是石方钻爆开挖中较快速的施工方案。该方案使用液压钻机钻孔,可一次钻孔到位,不需分层爆破,周边采用预裂爆破。其优点是:机械化程度高、劳动强度小、工作效率高;不分层开挖、重复工序少;工期有保证。缺点是:钻孔深度深、孔径大、单孔装药量大、爆破规模大,对沟槽底板基岩的完好性很难保证,而且爆破振动会对爆区周围新浇混凝土的质量及邻近构筑物的稳定性产生不良影响,施工风险大。3.3地层爆破安全技术措施该方案采用底部预留0.6~0.8m厚岩体作为垂直保护层,垂直保护层用小孔径浅孔松动爆破方法一次炸除来保证爆破后基底岩石的完好性;保护层以上岩层分3层采用中孔径浅孔松动爆破,来加快施工速度;周边采用预裂爆破来保证沟槽边壁的完好性。其优点是:有利于保证沟槽开挖质量;施工速度也较快,能保证工期。缺点是:分层较多,增加了机械清理工作面的工作量;爆破安全问题仍很突出,需采取安全技术措施。根据以上对3个方案的综合比较,认为第3个方案对本工程较为适宜,决定采用中孔径结合小孔径浅孔松动爆破方案。4爆炸设计4.1预裂爆炸设计4.1.1爆破参数确定为保证沟槽侧壁基岩的完好性,采用预裂爆破技术进行周边爆破。采用液压钻机钻孔,孔径D=89mm,ue78832乳化炸药,其它预裂爆破参数按下列公式确定。孔距:a预=(8~12)D不耦合系数:Dd=D/d=2~4线装药密度:q线=0.127(σ压)0.5a0.84(d/2)0.24预裂缝的超长:b>(10~100)D通过计算和结合实践经验,选用如下预裂爆破参数,见表1。4.1.2分段微差起爆法采用间隔装药,将ue78832乳化炸药按设计的装药量绑在导爆索上,按编号装入炮孔中,然后用编织袋等松软材料堵塞在填塞段下部,再用岩屑、黄土等材料堵塞密实。为减少预裂爆破的振动影响,采用分段微差起爆。预裂爆破单响药量Q≤15kg。当主爆破与预裂爆破同时爆破时,预裂孔的起爆时间应超前主爆破至少100ms。4.2微差爆破技术为减少爆破振动,控制爆破飞石和保证开挖质量,以达到较好的爆破效果,采用减小孔距、减少单孔装药量,增加堵塞长度,保证堵塞质量,选用适当的单位炸药消耗量,采用微差爆破技术,V形起爆网路形式。4.2.1爆破参数选取(1)单位炸药消耗量q:通过该段前期工程的爆破实践,选用q=0.4~0.6kg/m3。(2)台阶高度H:根据开挖施工要求及钻孔机械的性能,确定H=3m。(3)钻孔直径D:根据现有机械及工程实际情况,确定D=89mm。(4)钻孔超深h:因台阶高度较小,且该段地处山体边缘,节理裂隙发育,取h=0.2m。(5)钻孔深度L:L=H+h=3.2m。(6)底盘抵抗线W底:W底=(20~50)D,或W底=(0.4~1.0)H。(7)孔距a:a=(0.5~1)L,或a=(1~2)W底。(8)排距b:b=(0.8~1)a。(9)单孔装药量Q:Q=qabH。(10)堵塞长度l:足够的堵塞长度和良好的堵塞质量,有利于改善爆破效果和控制飞石;过短的堵塞容易造成飞石,过长的堵塞容易在孔口造成大块。一般l=(0.7~1.0)W底,l=(1/3~1/2)L,l=(20~40)D。经综合分析与计算,决定选用如下爆破参数,此参数依据施工过程中的爆破效果和地形地质条件,再做调整。中孔径浅孔松动爆破参数,见表2。4.2.2爆破参数的确定采用气腿式凿岩机钻孔,钻孔直径40mm,炸药单耗q=0.4~0.6kg/m3,其它爆破参数根据经验公式和实践确定。小孔径浅孔松动爆破参数,见表3。4.2.3微差起爆者v形顺序微差起爆路网网络以t10m采用方形布孔,使用毫秒延期导爆管雷管,V形顺序微差起爆网路,网络中各段微差间隔时间t≥25ms,最大一段装药量Q≤50kg。见图2。5爆炸安全技术措施5.1爆破振动的防治为减少爆破振动对基岩的破坏,保证开挖质量,以及保护附近建(构)筑物和混凝土施工安全,针对开挖部位的实际施工条件,采用以下爆破技术措施。(1)采用微差爆破技术。(3)选用适当的单位炸药消耗量。通过爆破试验或给定点的爆破实践来确定最优的单位炸药消耗量。(4)为防止预裂爆破造成过大振动,采用延发雷管分段起爆,减少每个延发段的炮孔数量。(5)严格控制最大一段装药量。根据不同龄期的混凝土所允许的安全振动速度、爆区至被保护对象的距离计算对该处混凝土不造成危害的最大一段安全装药量,来进行施工,达到控制爆破振动的目的。最大一段安全装药量按公式Q安=[(V/K)1/αR]3计算。式中:Q安为安全上允许的最大一段装药量,kg;V为安全上允许的振动速度,cm/s;R为爆区中心至保护对象的距离,m;K为与爆破场地有关的系数;α为与地质条件有关的系数。K、α值由监测单位南京工程兵学院通过田湾核电站山体开挖爆破在核岛附近区域的地面振动衰减规律的爆破试验确定为:K=216,α=1.8。根据设计单位核工业第二研究设计院提出的不同龄期混凝土安全上允许的振动速度,计算出爆区至混凝土构筑物不同距离的最大一段安全装药量,据此来指导施工,控制一次爆破规模。最大一段安全装药量见表4。5.2装药量的修正(1)装药前认真复查,不符合实际情况的爆破参数要及时采取补救措施,修正装药量。(2)保证密实的、连续性的堵塞质量及堵塞长度。(3)对临建房搭设棚架进行重点防护,对混凝土构筑物排水暗沟边壁及顶板铺盖砂袋。(4)对爆区采用铺盖竹笆、钢丝绳网和上压砂袋等3层覆盖措施。6爆破振动控制(1)爆破飞石得到了控制。爆破后,爆区周边10m内无一飞石,防渗墙个别处虽遭遇到飞石袭击,但没有受到破坏,周围其它建(构)筑物安然无恙。(2)爆破振动得到了控制。在爆区各测振点测出的振动速度均小于安全值,符合建(构)筑物安全振动速度的要求。(3)工程开挖质量符合设计要求。局部超欠挖在20cm以内,地基和沟槽壁没有产生裂缝,预裂孔半孔率达90%以上。(4)保证了工期。采用上述爆破方案,经过紧张施工,按期完成了施工任务。7选择合理的爆破方案通过对UQP排水暗沟爆破开挖的具体实践,有以下几点体会:(1)在暗