旋流池爆破开挖施工方案.doc
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1、一、工程概况1.1承德新新钒钛股份有限公司热轧钢带易地改造工程,由中冶京唐建设公司承担施工任务,其中旋流井基坑开挖拟委一公司组织并进行松动爆破,然后进行开挖清渣。土方开挖上开口直径经放坡后达到70.8m,岩石层上开口直径达到39.7m,锥底直径18.4m。预计土层开挖总方量为:3.3万立方米。预计爆破开挖岩石总方量为:1.9万立方米。1.2地质情况山体岩体初步勘察显示:岩石种类为花岗片麻岩,上层强化厚度为9.10m,下层及中风化厚度为8.3m,岩石色泽为灰褐灰绿色,主要成份石英、斜长石、角闪石等。地质报告介绍没有地下水涌出,按岩石可爆性划分,属于中坚和特坚硬岩石之间。花岗岩,硬度约为8级,岩石
2、结构致密,层理、节理和裂隙较发育,较难破碎,土石比例为1:9。1.3工程环境目前改造工程场地四通一平正在进行之中,爆破中心点距离150m半径范围内,暂无建筑物和构筑物,但后期搅拌站于4月10日投入使用,距离基坑边50米,南侧及西侧厂房柱基础陆续进入砼施工阶段。目前环境适宜开展爆破作业,对周围建筑不会构成破坏。-22.35m以上部位占总爆破任务量的85%,剩余的15%工程用凿岩机小钻进行爆破,地震波对周围新建基础不会产生破坏性影响将。1.4工期要求:总工期为210天。二、施工总体布属2.1施工总体布置施工总体布置包括:场地内外施工道路、风、水、电系统及临时住房等。2.1.1施工道路:根据现场施工
3、特点,只能开挖2个工作面即南侧和北侧,因此修建二条由工作面通向场外公路的宽8m石渣施工便道。2.1.2供风:主体采用高风压潜孔钻机一台, 21 m3/h 1.2MPa空压机一台供风。边坡钻眼采用四台风动凿岩机, 9m3/h 0.8MPa电动空压机一台供风。2.1.3供电:本工程施工供电电源已接至工地,采用3*70+2*35铜芯电缆架空敷设。2.1.4供水:采用DN40焊接钢管从搅拌站引接至施工区域4 m3铁制水箱。2.1.4.1生活用水,与施工用水公用(施工用水从甲方临时生活水管道引接)。2.1.4.2生产用水:拟在空压机附近安装4 m3铁制水箱蓄水。2.1.4.3现场炸药库和雷管间:由公安机
4、关指定地点筹建。2.2边坡护壁施工方案设计因施工区域场地极其狭窄,边坡坡度设计受到很大限制;地层地质情况在粘土层与岩石层之间夹有中砂及卵石层,存在较大安全隐患。为保证施工安全及质量要求,施工方案作如下设计:2.2.10.000m-11.000m 为粉质粘土层,局部存在中沙层。采用1:0.5放坡进行分层开挖。开挖至-11.10m时,沿池壁外侧交圈做砼围护墙,围护挡墙底部在岩石基层面上采用建筑胶进行植筋,确保围护墙与岩石基层有效连接。砼围护墙顶部制作安装1.2m安全围栏,结构类型采用标准图集。2.2.2 -11.000m-22.350m为角闪斜长片麻岩,呈强风化层,局部呈中风化层。局部存在中砂及卵
5、石层,呈透镜体状分布。随爆破施工进度,沿池体外壁边缘自上而下做双层防护网护壁。冲渣沟图纸未到本次不做考虑,但冲渣沟随旋流井跟进施工,冲渣沟与旋流井相接处采用凿岩穿孔,预留插筋。配电室基础待冲渣沟施工完毕回填后方可施工。2.2.3 -22.350m-34.500m为角闪斜长片麻岩,呈中等风化层,局部存在中砂及卵石层,呈透镜体状分布。爆破清除后做300mm厚C15砼垫层压实赶光。2.3爆破及排渣施工方案设计为减少二次边坡处理工作量,便于防护网安装,减少爆破对邻近建筑物的震动冲击,沿筒壁外侧边坡采用光面爆破技术。基坑从上至下分台阶采用宽孔距小排距爆破施工。排渣施工采用两台50吨履带吊配自卸抓斗,进行
6、垂直吊运自卸装车。为最大限度提高吊运效率,夜间厂外运输停止时,石渣吊运出基坑后,就近堆放,白天采用装载机和履带吊配自卸抓斗同时装车外运。坑内石渣采用两台挖掘机配合装填,吊运工具也可以采用自制钢斗,斗容量4。三、土体支护及岩石护壁施工方案3.1工艺流程:定位放线、测量自然地面标高-11.00m 以上分层放坡开挖施工0.00-11.00m钢筋砼围护墙及回填-11.00m-22.350m爆破、机械挖岩、吊渣、运渣、防护网施工、喷涂(300mm厚砼倒挂护壁)-22.35m-34.50m爆破、机械挖岩、吊渣、运渣与砼垫层施工旋流井底板旋流井外壁及稳流板C20素砼旋流井封底平台及下部旋流井内、外壁0.5m
7、平台及下部旋流井内、外壁旋流井外围填石粉露天栈桥柱基础及露天栈桥现浇柱、渣池、旋流井内钢梯、栏杆等。3.2 操作要点:3.2.1 -11.00m 以上粘土层土方开挖采用自然放坡,放坡系数根据现场实际情况确定为1:0.5。为避免下雨时塌方及滑坡,坡顶距基坑边1.5m设地面截水沟。坡底沿基坑边设四个800800800集水井,集水井与盲沟相连,集水井内设水泵将水抽至地面排水沟排走。开挖方法如下图:3.2.2开挖完毕后,施工-11.00m以上的钢筋砼围护挡墙,围护挡墙底部在岩石基层面上采用建筑胶进行植筋,钢筋型号为22,钢筋外露长度为900mm,沿长度方向双排设置,间距500mm。围护挡墙从-11.0
8、0m0.00m,沿基坑周边封闭设置。围护挡墙施工完毕后,挡墙外围下部回填粘土4m厚,上部回填石粉及碎石,每300mm分层夯实。3.2.3 -11.00m以下至-34.50m岩石层开挖属于深井开挖工程,-11.00m以下土质为中风化砂岩层,采取爆破及机械分层凿除的方法,分层厚度m。清除石渣采用挖掘机及人工配合,装入吊斗由履带吊吊出,再用装载机与汽车运走。-11.00m以下至-22.350m往下凿岩的同时,施工井筒防护网护壁,也可采用砼倒挂护壁施工。-22.350m-33.500m爆破清除后,采用风镐对边坡进行修整,然后做300mm厚C15砼垫层压实赶光。3. 3边坡防护网施工3. 3. 1-11
9、.00m以下至-22.350m岩石层爆破过程中,每次爆破深度为3m,爆破施工完毕,采用风镐及液压镐头对边坡进行修整,剔除松散岩石块,尽量确保岩石表面光滑平整,减少因松动而掉落的安全隐患。3. 3. 2岩石分层清运完毕,及时对边坡进行防护网施工。防护网分为两层,紧贴岩石表面第一层为防沙网(钢丝波纹方孔网BW1.2-66)及第二层为防石网(钢板网4-38*100)。岩石区域防护网采用321000mm锚杆固定,纵横间距为500mm,在锚杆螺栓上加1001004方垫后螺栓固定。如遇卵石层无法固定时,采用324000mm锚杆固定,成15夹角。3. 3. 3在防护施工中,注意观察边坡地质情况,如遇沙层时,
10、采用防护网加喷浆护壁施工方式(流沙严重时,采用300mm砼倒挂护壁的施工方法),进行局部处理,防止塌方和落石。3. 4施工用爬梯因井壁垂直高度较高,边坡较陡,在池壁四周设置上人爬梯四座,采用M20160的膨胀螺栓固定于池壁岩石层面上,如遇松软沙层或卵石层无法固定时,采用土层锚杆进行锚固。结构类型采用标准图集。四、爆破及排渣施工方案4.1总体施工方案从地勘报告获悉高程-11.0m进入基础岩石平面,向下开挖深度分别是: 11.35m+8.35m+2.8m,全深处22.8m予留0.3m垫层。为确保在规定的工期内完成整个石方爆破开挖任务,从上至下分台阶采用深孔、宽孔距、小排距微差爆破施工,边坡采用光面
11、爆破技术,严格按爆破设计方案实施,将爆破有害效应(爆破地震波、爆炸冲击波、个别飞石等)控制在安全范围内。设计分五层爆破开挖至坑底标高,平均每层钻孔深度为6.5m,这样,可以降低单孔炸药装药量为26kg左右,设计的目地是便于发挥挖掘机工作效率,更主要的是控制单孔装药量,降低爆破产生的地震的危害程度,保持予留边坡的稳定,避免产生坍塌和滑坡。基坑开挖最大的技术难题是排渣,排渣施工方案的选择至关重要,它将直接关系到工程施工进度。从工期要求及现场操作面极其狭窄的环境特点进行综合比较,本工程排渣方案最终考虑为两台50t履带吊排渣的方案。4.2设计原则4.2.1从由南向北推进,进行加强松动爆破。4.2.2为
12、了提高石方爆破日产量,主要采用潜孔钻进行机械钻孔作业,钻孔直径为115mm。4.2.3对高度较低的山体及不便于清除的大块孤石进行二次破碎等,可采用手持风钻浅眼钻孔爆破。4.2.4每次爆破的布孔形式,都要根据地形灵活掌握(主体采用宽孔距布孔,微差起爆),但总体原则是由整个施工区域由南向北推进,这样便于钻眼设备的进场和清碴机械的出渣。在实际操作中,钻孔与清碴二者必须紧密配合,做到边钻孔边清碴,钻清结合,平行作业,加快进度。4.2.5每次爆破均用毫秒雷管微差延期,以减小爆破地震波的危害。起爆药量可通过计算或实际测得的震动数据修正后最后确定。4.3深孔爆破技术参数设计、计算4.3.1深孔宽距爆破技术基
13、本参数如下:4.3.1.1最小抵抗线(W)最小抵抗线是爆破设计中的重要参数,应从安全、经济、利于钻孔等多个方面综合考虑。本次深孔爆破钻孔孔径为115mm,深孔爆破最小抵抗线为2.5m。4.3.1.2孔间距(a) 孔间距a=4m,4.3.1.3孔排距(b) 孔排距b=2.5m,4.3.1.4孔深(L)由于开挖梯段高度H=5m,故对孔径为115mm的炮孔,钻孔时超深h=0.5m,钻孔深度为L=6.5m4.3.1.5炸药单耗(q)q取0.350.55kg/m3,具体单耗由试爆确定,暂定0.4 kg/m3。4.3.1.6单个药包药量计算单孔药量Q=qabH单孔标准药量(孔径70 m m)Q=k.a.b
14、.H代入公式中得:Q=0.442.56.5 Q=26kg其中:Q单孔装药量,kgk炸药单耗,kg/m3(取0.4kg/m3)a孔距,m(取4m)b排距,m(取2.5 m)H孔深,m(取6.5 m)4.3.1.7药孔布置深孔采用梅花形布孔,起爆时采用非电微差起爆的顺序,实现孔与孔之间、排与排间延时起爆,避免重叠,利用其相互碰撞达到块度均匀的效果。4.3.1.8本标段岩体岩性单一,为肉红色花岗岩,以强风化中风化为主。根据施工方案,岩石开挖的典型梯段高度为H=3.0m,根据类似工程的施工经验和相关资料,设计爆破参数如下:梯段爆破参数表梯段高度H=5.0m钻孔直径d=115mm钻孔倾角近似垂直孔钻孔超
15、深H=0.5m钻孔深度L=6.5mm炸药单耗Q=0.350.55kg/ m钻孔排距b=2.5m钻孔间距a=4.0m最小抵抗线W=2.5m装药长度3.0m布孔方式梅花形宽孔距布孔单孔药量Q单=26 kg在岩石爆破开挖施工前,应对爆破参数进行爆破试验,根据试验情况进行参数调整,试验结果用于指导现场施工。根据施工特点和地形情况,爆破试验可在施工初始时结合现场施工进行。炮孔平面布置见附图。4.3.2装药、充填设计填塞长度:深孔爆破的填塞长度一般取2530倍孔径;本标段的典型梯段爆破中,孔径70mm的爆破孔填塞2.0m,并且采用密度较大的粘土进行密实堵塞。堵塞质量:对于堵塞段无水的炮孔,孔口一律用湿黄土
16、,土中不得夹有石块,堵塞时应边填土边轻轻捣实,少填勤捣,防止卡孔,并注意保护好雷管线。对于孔口堵塞段有水炮孔,先将水抽干,立即进行堵塞。装药结构:选用硝铵炸药装药。采用连续装药,详见附图。4.3.3爆破规模本段石方开挖的日均工程量约为480m,考虑工作面小,仅设一个爆破工作面进行爆破作业。4.3.4爆破的主抛方向为南北向。4.4光面爆破参数计算4.4.1最小抵抗线W根据边坡预留岩体的情况取值1.0 m 2.0m,边坡顶留层不宜过大,否则正常的药量无法克服岩石阻力,容易造成欠挖。4.4.2炮眼直径d=115mm,光爆炮眼间距取150cm。4.4.3光面爆破单位体积耗药量q=0.2kg/ m30.
17、3 kg/ m3,每个炮孔装药量Q=qaWH(kg),线装药密度为0.36 kg/ m,线装药密度应该进行严格控制,以防药量过大而损伤边坡。预裂孔线性装药量Q线=0.034【压】0.5【a】0.67代入式中得:Q线炮孔的线性装药密度,48/m压岩石单轴抗压强度,MPa(65MPa)炮孔间距,m(取1.5m)Q线=0.034【65】0.51.50.67 =0.2741.31 =0.36kg/m(即每m装360g炸药)4.4.4补助孔装药量:Q补=k.a.b.H =0.42.51.27 =19kg 按20kg装药分段(式中:注 同主炮孔)4.4.5装药结构采用不耦合间隔装药法,施工中选用直径32m
18、m的硝铵炸药,不耦合系数为3.13,装药时将炸药间隔捆装在竹片上,再装入炮孔,炮孔堵塞长度1.5m。4.5起爆网络4.5.1深孔爆破本次爆破采用非电毫秒差导爆管雷管及即发电雷管组成的复合网路。即每孔内装二发非电毫秒差导爆管雷管,孔外用二发即发电雷管连接的并串联的电起爆网路见附图。4.5.2光面爆破光爆炮孔采用同段毫秒雷管传爆,保证各药包同时起爆,以减少飞石和爆破震动。4.6爆破安全校核爆破安全技术措施有二个方面:一是施爆过程中的安全,二是爆破个别飞石、地震波、空气冲击波、爆破噪音方面的安全。本工程通过精心设计、精心施工、严格控制,达到既能满足工程需要,又能保证安全要求的目的。4.6.1个别飞石
19、的控制深孔爆破只要最小抵抗线准确,按设计要求保证堵塞长度和质量,一般不会产生飞石现象,为防止意外的地质小构造造成飞石,但设计采用了以下几种措施,能有效地控制爆破飞石。4.6.1.1爆破抵抗线朝向宽旷地带,避免影响临时建筑物。4.6.1.2选择合理单位耗药量是控制飞石的关键,单孔装药量过大,必然造成大量飞石过远等现象,必须选择合理的单位耗药量。4.6.1.3处理好有水孔,加强堵塞,保证良好的堵塞质量。堵塞长度不够或堵塞质量完好,特别是有水炮孔,势必造成冲炮,出现大量飞石。4.6.1.4必要时采用两层草袋覆盖,先在草袋内装入沙土,覆盖后将排间草袋用绳子连成一片,草袋覆盖时要保护好网络。4.6.1.
20、5搅拌站水泥罐采用立防护网保护的方法。4.6.2爆破安全距离计算4.7排渣施工吊车选用两台履带吊CC200作为垂直运输工具,16m回转半径最大起重量11t,既满足单斗吊重11t,又可以满足在爆破前两台抬吊将单重20t挖掘机吊出基坑。设计石方量为实方1.9万m3,虚方为剩以1.4系数为2.66万m3,如吊斗设计容积为4m3,需要吊至少6650斗。吊装一次往返时间为10min/4m3,每天10小时工作,两台折合480m3,排渣时间为26600m3/480m3,需56天。再加上打眼炮时间30天,计划用时86日完成爆破排渣。五、爆破施工方法5.1施工准备5.1.1本工程系深孔爆破工程,从装药到起爆等各
21、工序都具有一定的风险性,因此,必须有严格、周密的施工组织,才能保证设计的顺利实施,施工前应保证以下几项准备工作。 成立专业职能领导机构和爆破指挥部。 爆破火工品进场时应组织安全保卫、由公安或保安人员对爆破现场及爆破器材进行保卫工作。 联系落实有关爆破器材来源,确保按设计提供高质量器材品种。5.1.2施工前首先进行原始地形测量,校核开挖工程量,并将复核结果报监理审验备挡。5.1.3表土清除时,对于土层中的孤石、小范围突出的岩石部分,采用手风钻浅孔爆破。5.2钻孔施工5.2.1钻孔深度的控制为了实现钻、爆、运循环作业和连续的机械化施工,钻孔深度取11m。5.2.2钻孔精度的控制5.2.2.1钻孔孔
22、位精度:钻孔作业应尽可能地按爆破设计的炮孔间距和排距钻孔,在实际钻孔时,由于受地形、地质等因素的影响,不能完全准确地按设计的位置钻孔,但是,为了保证爆破效果,钻孔孔位误差为100mm,对于一些不能按设计钻孔的炮位,应适当地前后左右移动,不能轻易地取消炮孔。必须严格地控制孔位精度,否则,不仅爆破效果不好,还将有根坎,对下一层钻爆作业十分不利。5.2.2.2钻孔角度的精度:为了控制爆破飞石,改善爆破效果,有时设计斜孔,一般倾斜角度为75-85,在钻孔作业时,对于倾斜的炮孔应按设计的角度钻孔,特别是同一排炮孔,倾斜角度的误差不能大于1.5。5.2.2.3钻孔深度的精度:无论是一次性爆破,还是分层爆破
23、,钻孔孔深(包括超钻)是十分重要的,深度不够,爆破效果就不好,炸不到设计的深度,使下一层钻爆作业十分困难,因此必须严格控制钻孔深度,一般误差不应大于300mm。对于个别的堵孔、卡孔现象,应作好处理工作,用炮棍捣通或用高压风管吹通,否则,应重新补孔。5.2.2.4钻孔数量:在进行深孔爆破,一般不允许大规模大吨位的爆破,但是,为了减少放炮时对周围的干扰,应尽可能地减少爆破次数,一般一次爆破的炮孔数为20-80个。5.2.3钻孔技术5.2.3.1钻孔平台的修建无论是一次性爆破,还是台阶式爆破,都应为钻机修建钻孔平台。平台的宽度不得小于10 m,保证一次布孔也不少于2排。平台要平整,便于钻机行走作业,
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