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        城門洞型小斷面輸水隧洞光面爆破設(shè)計(jì)

        2017-11-01 13:11:28顧海濤
        山西水利 2017年9期
        關(guān)鍵詞:施工

        顧海濤

        (山西省漳河水利工程建設(shè)管理局,山西 長(zhǎng)治 046000)

        城門洞型小斷面輸水隧洞光面爆破設(shè)計(jì)

        顧海濤

        (山西省漳河水利工程建設(shè)管理局,山西 長(zhǎng)治 046000)

        以辛安泉供水工程總干1號(hào)隧洞工程為例,對(duì)城門洞型小斷面輸水隧洞光面爆破的炮眼布置、炮眼數(shù)目、鉆爆方式、裝藥構(gòu)造、起爆方法等爆破參數(shù)以及爆破質(zhì)量與安全的控制措施進(jìn)行論述,在施工實(shí)踐中取得了良好的爆破效果。

        輸水隧洞;光面爆破;爆破參數(shù);爆破質(zhì)量

        1 工程概況

        山西省辛安泉供水改擴(kuò)建工程總干1號(hào)隧洞工程,位于長(zhǎng)治市平順縣及潞城市境內(nèi),主洞全長(zhǎng)6667.86 m(ZG 0+000~ZG 6+667.86),設(shè)計(jì)坡度為1/2500,共設(shè)2條支洞,1號(hào)支洞長(zhǎng)117.44 m,2號(hào)支洞長(zhǎng)220.87 m,斷面為城門洞型。以Ⅲ類圍巖為主,開(kāi)挖斷面尺寸為3.26 m×3.715 m(寬×高),設(shè)計(jì)流量為5 m3/s。隧洞埋深一般為小于130 m,最大達(dá)300 m。洞身段地層主要涉及寒武系中統(tǒng)張夏組(∈2z)厚一巨厚層鮞狀灰?guī)r夾薄層灰?guī)r,泥質(zhì)條帶灰?guī)r。按照工程現(xiàn)場(chǎng)情況,采用光面爆破的開(kāi)挖方案。

        2 光面爆破施工方案

        2.1 爆破施工程序

        前期準(zhǔn)備、測(cè)量放線、布孔、鉆孔、清孔、裝藥、警戒、網(wǎng)絡(luò)連接、檢查、起爆、安全檢查、警戒解除、出石渣、爆破效果描述、地質(zhì)圍巖描述。

        2.2 開(kāi)挖方式及配套機(jī)械

        總干1號(hào)隧洞開(kāi)挖截面面積只有11.1 m2,采取光面爆破技術(shù)進(jìn)行隧洞開(kāi)挖,具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性。

        配套機(jī)械。在掌子面的鉆架上,布置2臺(tái)YT 24型氣腿式鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè);采用20 m3的電動(dòng)空壓機(jī),通過(guò)D108鋼管向隧洞內(nèi)供風(fēng);供水通過(guò)洞外供給;隧洞的進(jìn)口、1號(hào)支洞、2號(hào)支洞、隧洞出口,各安裝1臺(tái)變壓器,將電纜分別從4個(gè)洞口引入洞內(nèi)供電。

        2.3 參數(shù)設(shè)計(jì)

        2.3.1 炮孔數(shù)目

        爆破開(kāi)挖的方量、殘孔率、開(kāi)挖進(jìn)尺都取決于炮眼的數(shù)量。在開(kāi)挖過(guò)程中,炮眼數(shù)目按照實(shí)際情況可動(dòng)態(tài)調(diào)整。針對(duì)Ⅲ類圍巖,按公式(1)計(jì)算炮眼數(shù)目。

        式中:N——炮眼數(shù);

        q——炸藥單耗量,取3.0 kg/m3;

        s——開(kāi)挖面積,取11.1 m2;

        r——每延米的用藥量,取0.78 kg/m;

        n——炮眼裝藥系數(shù),取0.7。

        經(jīng)計(jì)算,N=61。

        2.3.2 每個(gè)炮眼的裝藥量

        掏槽眼裝藥量計(jì)算見(jiàn)公式(2)。

        式中:n——炮眼裝藥系數(shù),取0.8;

        L——炮眼深,取2.27 m;

        r——每延米炸藥量,取0.78 kg/m。

        經(jīng)計(jì)算,Q1為1.42 kg,取1.4 kg。

        輔助眼裝藥量計(jì)算見(jiàn)公式(3)。

        經(jīng)計(jì)算,Q2為1.24 kg,取1.20 kg。

        光面爆破參數(shù):

        根據(jù)每次爆破,統(tǒng)計(jì)殘孔率和表面平整度,對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行分析,及時(shí)修正各類參數(shù)。周邊孔間430~645 mm;密集系數(shù)0.65~1.0,Ⅲ類可選為0.7~0.8;最小抵抗線400~600 mm。

        隧洞開(kāi)挖爆破參數(shù)表如表1。

        2.3.3 光面爆破時(shí)注意以下事項(xiàng)

        取得很好光面爆破效果的前提,是周邊布設(shè)的孔應(yīng)同時(shí)爆破;爆破的程序?yàn)橄忍筒劭?,然后輔助孔,接著再起爆周邊孔,最后起爆底孔;為避免超挖和減少工程造價(jià),在施工的過(guò)程中要加大斷面測(cè)量的頻次,并實(shí)時(shí)處理個(gè)別欠挖的地方,提高開(kāi)挖斷面的平整度。

        表1 隧洞開(kāi)挖爆破參數(shù)表

        3 鉆爆施工工藝

        3.1 鉆爆方式

        采用光面爆破的開(kāi)挖方式進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì),光面爆破的孔間距為45~55 cm,采用間隔裝藥。首先非電毫秒導(dǎo)爆管雷管引爆導(dǎo)爆索,然后導(dǎo)爆索再將炸藥起爆傳爆,采取炮泥將孔口堵塞。炮孔要沿著開(kāi)挖輪廓線平均布置,炮孔殘孔率在80%以上,確保爆破斷面與設(shè)計(jì)輪廓線一致。掌子面附近的巖石中不得有顯著的裂縫,盡量避免欠挖。

        掏槽眼和輔助眼的裝填系數(shù)為0.7~0.85。掏槽方式,為避免圍巖夾制力的破壞,每次循環(huán)的進(jìn)尺控制在2 m,掏槽型式采用楔形掏槽方式,以保證掏槽的效果。

        3.2 鉆孔作業(yè)

        鉆孔前由專門人員標(biāo)出掏槽孔、輔助孔及周邊孔的位置。在施工掌子面采取2臺(tái)YT 24型氣腿式鑿巖機(jī)鉆炮眼,孔深為2.3 m,由經(jīng)驗(yàn)豐富的司鉆人員根據(jù)設(shè)計(jì)指定的炮眼位置及鉆孔深度、角度和孔徑依次進(jìn)行鉆孔。

        3.3 裝藥聯(lián)網(wǎng)起爆

        首先要提前備好炸藥和雷管,炸藥和雷管要做好防水,裝藥前要對(duì)炮孔參數(shù)進(jìn)行檢查,然后用空壓機(jī)進(jìn)行清孔,最后裝藥聯(lián)線。從上部到下部、從兩邊到中間進(jìn)行裝藥。裝藥完以后經(jīng)專職人員巡查后再進(jìn)行爆破。

        裝藥。掏槽眼、輔助眼、底板眼、光面眼均為直徑32 mm,裝2號(hào)巖石硝銨炸藥。

        起爆材料,孔內(nèi)的雷管采取MS 1~15段非電毫秒導(dǎo)爆管雷管,起爆雷管采取8號(hào)鋼質(zhì)電雷管;起爆方法,采取8號(hào)鋼質(zhì)電雷管,引爆非電毫秒導(dǎo)爆管雷管,然后再用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管來(lái)起爆炸藥;起爆順序,先掏槽孔,然后輔助孔,接著再起爆周邊孔,最后起爆底孔。

        4 爆破質(zhì)量與安全

        4.1 爆破振動(dòng)安全判據(jù)及允許標(biāo)準(zhǔn)

        我國(guó)采用安全判據(jù)和安全允許標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)爆破對(duì)不同建(構(gòu))筑物的影響。按照我國(guó)《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)規(guī)定,地面建(構(gòu))筑物爆破的振動(dòng)安全判據(jù),采取保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和主振頻率作為評(píng)判依據(jù)。其中水工隧洞的安全允許振速為7~15 cm/s。

        4.2 爆破振動(dòng)速度計(jì)算式

        計(jì)算爆破振動(dòng)安全容許速率見(jiàn)公式(4)。

        式中:v——隧洞質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)安全容許速度,cm/s;

        W——爆破裝藥量,kg;

        D——爆破藥量布置的幾何中心到保護(hù)對(duì)象的距離,m;

        K、a——與現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)圍巖特征、爆破條件以及構(gòu)筑物、保護(hù)對(duì)象相對(duì)位置等相關(guān)的常量,由現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)取得。初選時(shí),可按下面的數(shù)值選?。罕撇煌瑤r性的K、a,堅(jiān)硬巖石的K為50~150,a為1.3~1.5;中硬巖石的K為150~250,a為1.5~1.8;軟巖石的K為250~350,a為1.8~2.0。

        4.3 爆破振動(dòng)速度計(jì)算結(jié)果

        隧洞出口段裝藥量W最大一次為78 kg,距周圍最近的民宅距離D為1500 m,根據(jù)巖石的巖性,K取160,a取1.8,爆破振動(dòng)速度計(jì)算結(jié)果v為0.04 cm/s,符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求,工程爆破施工不會(huì)對(duì)周圍房屋產(chǎn)生影響。

        4.4 爆破施工質(zhì)量與安全控制措施

        總干1號(hào)隧洞工程的爆破施工,采取非電毫秒導(dǎo)爆管分段簇聯(lián)電雷管引爆系統(tǒng)。為保證爆破施工的安全性及提高隧洞爆破的開(kāi)挖質(zhì)量,避免遺留欠挖或者超挖的問(wèn)題,對(duì)后續(xù)工程產(chǎn)生影響,要求采取安全、質(zhì)量控制措施保證爆破施工質(zhì)量。

        4.4.1 安全控制措施

        不允許在同一施工面用不同批號(hào)、不同廠家的雷管,爆破工具要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn),不合格的不能在施工現(xiàn)場(chǎng)使用。同時(shí)要對(duì)爆破材料嚴(yán)格保管,每日登記炸藥的出入庫(kù)量、使用地點(diǎn)、炸藥型號(hào)?,F(xiàn)場(chǎng)做好安全巡視檢查,嚴(yán)禁爆破器材亂丟亂放。

        有以下情形的,不得進(jìn)行爆破施工:掌子面有冒頂或邊幫滑落危險(xiǎn);通道不安全或兩條支洞堵塞;掌子面有涌水或炮眼的溫度異常;危及設(shè)備安全,卻無(wú)有效防護(hù)措施;掌子面燈光昏暗。

        爆破作業(yè)以后,在檢查人員確認(rèn)爆破完成、沒(méi)有盲爆后,爆破施工人員方可進(jìn)入爆破作業(yè)點(diǎn)。

        爆破以后進(jìn)入掌子面時(shí),要立即檢查支護(hù)是否存在安全隱患、有無(wú)盲炮等情況,如果發(fā)現(xiàn)存在隱患,要立即由專業(yè)人員處置后才能進(jìn)行后續(xù)工作。

        應(yīng)在安全的地方制作起爆藥包及爆藥卷,加工量要與當(dāng)天爆破開(kāi)挖的需要量相匹配。

        裝藥前先對(duì)炮眼進(jìn)行清理和驗(yàn)收,裝藥時(shí)要采用木、竹制作的炮棍,裝完炸藥后要用炮泥堵塞,操作要輕柔,不使勁過(guò)大。

        發(fā)現(xiàn)有盲炮或感覺(jué)可能有盲炮,當(dāng)班爆破員應(yīng)立刻處理,無(wú)關(guān)人員不得在施工現(xiàn)場(chǎng)逗留。當(dāng)班來(lái)不及處理,應(yīng)詳細(xì)交班。沒(méi)有處理完盲炮之前,不得在掌子面進(jìn)行下一道工序。

        冬季施工時(shí),要及時(shí)將隧洞內(nèi)的霧氣及時(shí)排出,以免影響隧洞內(nèi)的施工作業(yè),特別是出渣人員的安全。

        爆破時(shí)要加強(qiáng)警戒與撤離,在臨近爆破洞口500 m以內(nèi),公告爆破的時(shí)間和爆破信號(hào),實(shí)行定時(shí)爆破,爆破前后10 min對(duì)距隧洞口200 m范圍實(shí)行封鎖和交通管制。在爆破施工前,嚴(yán)格執(zhí)行爆破作業(yè)的規(guī)章制度,通過(guò)多種形式對(duì)爆破作業(yè)人員進(jìn)行安全生產(chǎn)教育。4.4.2 質(zhì)量控制措施

        鉆孔質(zhì)量的好壞直接影響光面爆破的效果。在施工過(guò)程中,要保證鉆孔的孔徑、深度、位置及布局符合設(shè)計(jì)要求。

        每次爆破完以后,要及時(shí)復(fù)測(cè)開(kāi)挖斷面,保證巖石壁面起伏差的允許值為±15 cm。

        保證堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn),當(dāng)其他條件一樣時(shí),堵塞好的爆破效果及能量利用率,比堵塞不好的可以大幅度提高。

        5 結(jié)語(yǔ)

        辛安泉供水改擴(kuò)建工程總干1號(hào)隧洞,在施工過(guò)程中,采取的爆破設(shè)計(jì)方案,按施工現(xiàn)場(chǎng)具體圍巖情況,合理修正爆破參數(shù),爆破質(zhì)量好,滿足設(shè)計(jì)要求,炮眼利用率達(dá)到88%以上。

        TB41

        C

        1004-7042(2017)09-0026-02

        顧海濤(1987-),男,2012年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水利水電工程專業(yè),助理工程師。

        2017-07-22;

        2017-08-27

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