顶管穿越岩层段施工技术探讨.doc

顶管穿越岩层段施工技术探讨摘要：文章结合工程实际，对顶管施工过程局部碰到强风化岩、花岗岩等岩石层时，为穿越岩层段采用爆破施工技术进行探讨。 关键词：顶管；穿越；岩层；爆破  近年来随着城市建设的飞速发展，对城市市政配套管道设施建设中的技术性、环保性、经济要求越来越高。大口径管道非开挖顶管技术在市政建设中的应用越来越广泛，但顶管技术对地质条件，要求较高，适用于淤泥质黏土、砂性土、黄土等土质，效果明显、效率高，而广西地处丘陵地带，多山、地质情况复杂，强风化、中风化岩层埋深较浅，限制了该技术的充分利用。本文结合工程实际，对顶管施工过程局部碰到强风化岩、花岗岩等岩石层时，为穿越岩层段采用爆破施工技术进行探讨。 一、工程概况 南宁市某市政管道采取顶管施工，顶管沿线地质情况复杂，顶管需穿越一个岩层。岩层主要成分为花岗岩，岩层以上土层特征为饱和、流塑、高压缩性淤泥。对顶管施工工艺而言，穿越此类土层具有极高的风险和难度。 二、方案选择 顶管穿越岩层时，可选用机械破碎或爆破的方法对岩层进行破碎，破碎后由人工进行清理。 （一）机械破碎 鉴于岩层上部土层为流塑性淤泥，为加强顶管头部土层的稳定性，确保施工的安全顺利，有必要对淤泥层进行加固。加固采用高压旋喷桩工艺，在顶管进入岩层之前，提前足够的时间进行施工，使水泥土形成强度，满足机械破碎施工对上部土层稳定性的要求。 （二）爆破 爆破施工危险性相对较大，但施工效率高，有利于顶管的迅速推进。若通过计算和监控，能将爆破的有害作用降到最低，消除其对工具管的不利影响，保证施工人员的安全，则不失为一种可行的方法。综合各方面因素，并经过周密计算，本工程选用爆破法。 三、光面爆破方案的确定 （一）难点 本工程工具管内岩层爆破主要有以下难点：（1）工具管内操作空间小；（2）爆破需在气压条件下进行，在国内还没有类似的施工经验可以参考的情况下，需充分考虑爆破瞬时气压对设备的影响；（3）工具管上部岩层覆盖厚度较小，且局部上部是淤泥，需确保岩体周围土体不受爆破有害效应的破坏，防止突然塌方及涌水；（4）爆破面距离工具管较近，爆破施工时要确保工具头关键部位不受爆破震动及冲击波的破坏，确保工具管的安全；（5）爆破时需确保巷道周边平整，方便顶管推进，保持轴线的准确；（6）爆破后的石块大小适合人工搬运。（7）需确保爆破有害气体的快速排放，确保施工人员的安全。 （二）解决方案 1岩层上部土体加固。为在岩层上方形成稳定的覆盖层，防止爆破过程出现塌方、涌水，需对岩面以上的淤泥进行加固。加固深度分两种情况，当顶管管顶低于岩层面时，加固至岩层面以上5m；当顶管管顶高于岩层面时，加固至顶管管顶以上5m，加固宽8.8m。 2复合式气压平衡工具管设计为满足在全气压条件下从工具管内对岩层进行爆破施工的需要，本工程采用专用的复合式气压平衡工具管。本工具管除普通气压平衡工具管功能外，特别设计了全气压施工生命呼吸空气保障系统、减压仓、物料仓、活动格栅、超前注浆管及挡土板、帽檐小导管等。 四、爆破方案设计 光面爆破参数选择主要与地质条件有关，其次是炸药的品种与性能；断面的形状与尺寸，装药结构与起爆方法。本工程采用2号防水乳胶炸药，周边眼采用空气间隔装药，其他炮眼采用连续柱状装药，采用火雷管和非电毫秒导爆雷管起爆。 严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。在光面爆破中，炮眼间距E、最小抵抗线W、炮眼密集系数K、装药密度q是相互制约的。 光爆层厚度（B）。光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。在断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，光爆层厚度可以大些，断面小，光爆眼所受到的夹制作用大，光爆层厚度可以小些，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造也有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。本工程确定光爆层厚度（B）为0.500.80。 光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼辅助眼周边眼底板眼。采用多段微差起爆（由内向外），其中主爆区的周边眼比辅助眼眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆区使用非电毫秒雷管。光爆层的光爆眼用用导爆索一次同时起爆。 五、施工方法及工艺 （一）钻爆机具材料 钻孔采用YT18型凿岩机和3台20m³空压机，人工钻孔，钻孔直径为42mm，一字形合金钢钻头。采用35mm×200mm 2号防水乳胶炸药炸药。引爆雷管为8号工业纸壳火雷管，炮眼内的起爆传爆，四通管连接，双雷管引爆，掏槽眼采用跳段雷管以利用扩大掏槽效果。 （二）光面爆破施工工艺 1放样布眼。钻眼前，测量人员用经纬仪和水准仪，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；用红油漆画出开挖轮廓线，并标出炮眼位置，其误差不得超过5cm；每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。 2钻眼要求：（1）掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。（2）辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于10cm。（3）周边眼：开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm；炮眼方向可以3%5%的斜率外插，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距；误差不得大于5cm；内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。钻眼装药率调整，当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度（相应调整装药量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后，方可装药爆破 3炮眼布置要求。布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理，掏槽眼应比其他眼加深20cm。周边眼严格按设计开挖轮廓线布置，在硬岩层中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线上，眼底超出轮廓线小于10cm；在软岩中，周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于8cm，眼底落在轮廓线上。 4孔口堵塞长度L0。 L0=（0.20.5）W 一般堵塞长度浅眼不超过20cm，深眼不超过30cm。 5清孔装药。装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，装药需分片，分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20cm，其他眼不小于35cm。周边眼采用小药卷配导爆索，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，炮孔装药均采用反向装药结构。 6连接起爆网络。起爆网络采用复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。导爆管采用四通管连接，不能打结和拉伸，各类炮眼雷管连接段数相同。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处，聚能穴背向传爆方向，网络连好后要有专人负责检查后再起爆。 六、结语 本工程施工过程严格按照方案和监控数据进行，根据岩石成分和构造的实际情况，施工人员通过修正参数，最终使本次爆破施工圆满完成。  参考文献 1于亚伦工程爆破理论与技术M北京：治金工业出版社，2004 2徐鼎文给水排水工程施工M北京：中国建筑工业出版社，1993 3余彬泉，陈传灿顶管施工技术M北京：人民交通出版社，19984