施昌权
摘 要通过工程实践,介绍地下爆破成洞顶管施工技术, 对施工工艺和关键工序质量控制要点进行总结,为顶管遇到岩石地段提供借鉴,希望和广大同行交流探讨。
关键词爆破;岩石;顶管;应用
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0135-01
1工程概况及周围环境
1.1工程概况
合肥市蒙城北路梅冲泵站重力流出水管道工程,位于合肥市蒙城北路梅冲泵站,沿梅冲湖路、凤霞路、谷河路敷设,最终排入板桥河。其中F型Ⅲ级顶管188米,F型Ⅱ级顶管1504米,管径均为内径1500mm。梅雨11#井--梅雨15#井段,位于地下坚固的岩石之中,岩石强度为28-40Mpa,属于较软岩。采用爆破成孔施工,管道内径为1.5米,爆破孔径为2.0米。
1.2周围环境
本次爆破施工在梅雨11#--梅雨15#之间进行,其中梅雨12#--梅雨13#穿越一条新建水泥路,梅雨13#--梅雨14#穿越一条老水泥路,老水泥路东侧有部分居民房屋,爆破点距最近居民房屋约三十米。由于爆破施工在地下进行,且每次爆破方量大致只有几个立方米,一次爆破药量较小,同时为了保证工程的进度,采用延期爆破,从而对周围环境的要求不高,且对周围环境不会造成影响。
2技术方案
2.1总体设计
根据管道开挖具有自由面只有一个的特点,同时为提高工程进度,拟采用以下总体设计原则:充分考虑岩石的特性,采用中间掏槽,周边光面的爆破方案,但考虑到条件的局限性等诸多因素,采用耦合装药方式、非电毫秒雷管爆破,保证起爆的可靠性与操作的方便性,以及爆破效果。
为了严格控制飞石,保证爆破的安全,可在爆破时在管道口部覆盖竹篾,由于本身采用延期技术以及每次爆破药量较小,噪声冲击波对周围环境不会造成影响。
2.2设计原理
通过光面爆破,用延期起爆技术,在中间进行掏槽爆破,然后周边眼同时起爆。由于管道爆破只有一个自由面,增加了爆破的难度,先用爆破的方式进行掏槽爆破,为周边眼形成两个自由面,减小了爆破的夹制作用,再引爆周边眼,可以较好地保证管道周围的形状,并且可以通过对每一循环进行一次爆破,提高工程进度和质量。
1)炮孔直径的确定。考虑到选用炸药的规格为直径35mm,炮孔直径取38-42mm。
2)炮孔深度(L)的确定。每一开挖循环为1.5m,则周边眼的深度L=1.5m,掏槽眼的深度为L`=1.65-1.70m。
3)每一开挖循环装药量(Q)的确定。每一开挖循环装药量(Q)的确定可由以下公式求得:
Q=qv=∏qR2L
其中:Q—装药量;V—被爆破石方体积;q—炸药单耗,考虑到岩石的f=8-12,故取q=2.74kg/m3;R—底面半径,1m。
故计算出Q=12.91kg/m3。
4)炮孔数目的确定:N=qS/rη
其中:q—炸药单耗,2.74kg/m3;S—开挖断面面积,S=∏R2 =12∏;
η—炮孔装药系数,取周边眼为0.65,掏槽眼为0.70;r—炸药线密度
kg/m,直径35mm炸药r=096kg。
可计算得N=9.3,取N=10。
5)炮孔布置。因断面较小,掏槽眼设计为正三角形垂直掏槽,炮孔间距为500mm,周边眼为10个,均匀分布在断面的周边,每相邻的炮孔间同心夹角为51.4度,且炮孔略向外斜,角度为8度。具体分布如下:
6)填塞装药与填塞尺度。掏槽眼:装药尺度为1.19m,填塞长度为0.51m;周边眼:装药长度为0.98m,填塞长度为0.52m。
7)起爆方式与网络。掏槽眼采用瞬发导爆管雷管,周边眼采用3段毫秒导爆管雷管,用雷管或击发导爆管方式起爆,爆破震动安全距离管道建筑物的震动安全性的要求,采用如下公式对爆破震动的安全距离进行估算:
R=(k/v)1/aQm
式中:R—被保护建筑物的距离m;Q—一次性最大爆炸药量kg;m—药量指数,m=1/3;a—爆炸震动衰减,a=1-2;v—安全临界震动速度v=5mm/s;k取200-300。
8)炸药的选用。穿越岩层基本上为较软岩,强度较高,岩层局部破碎、裂隙较多,雨季中有少量地表渗流的裂隙水。故选用2#岩石乳化炸药(防水型炸药)。
3爆破安全检查和处理
为防止爆破后毒气中毒,在通风排烟20分钟后,爆破员首先进入爆区检查爆破情况,查看后有无盲炮,确认安全后,其他人员才能入内作业。如发现盲炮,按“爆破安全规程”规定的处理方法,由爆破员进行处理。
4修边、出渣、管床处理
出渣过程中要注意岩体的稳定性,避免伤人。对爆破不够的断面,进行修边,对出现坑面用碎石黏土泥饼找平,使管床在顶进管节时不发生塌陷、脱节、隆起。
5顶进
按常规顶进,但每次顶进过程中都要观察推进的顶力、偏位、管床变化等情况并及时进行测量检查。
6管外注浆
顶管地下对接管道贯通后,对工具管、中继站等进行处理。然后用拌、注浆设备,通过管路接头、连接注浆孔闸阀等对管外空隙进行注浆,将管道与土层之间空隙充填。
注浆压力控制在0.2mpa-0.3mpa浆液配合比:水:水泥(425#):早强剂=1:1:0.02。
7安全教育、检查保证措施
1)安全生产制度。根据合肥市建委有关文件规定,并结合本工程的实际情况制定关于安全教育、安全检查、安全交底、安全活动等四项制度,要求所有进入本施工现场的人员以班组为单位进行检查,同时制定本工程《安全生产奖罚条例》以确保制度及各项措施的落实。
2)工程施工阶段的防护措施。做好坑洞口及洞口临边的防护:在工作坑、接收坑周围设置高度1.5米的双层钢管护栏,采用彩钢板把工作坑、接收坑与外界分隔,并设立警示警告标志、夜间设置红灯警示井口;洞口设置高于四周地表0.2米坡度为5%的流水坡,以防雨天地表水的流入,对工作坑安全产生不利影响。施工中随时检查工作坑洞口观察点洞口、临边的防护措施情况,因施工需要拆除的防护,应在施工结束后及时恢复。在洞口上下施工需要设警戒区,派专人看守。
现场所有机械设备必须按照施工平面图布置图进行布置和停放,机械设备的设置和使用必须严格遵守《施工现场机械设备安全管理规定》,现场机械有明显的安全技术操作指示牌,所有机械设备应经常性清洁、润滑、紧固、调整、不能超负荷运转和带病工作,并设置在离工作坑1米以外的安全地点。
8结束语
对合肥市建设中爆破顶管施工工艺进行了总结,根據现场的条件提出浅埋小截面巷道掘进光面爆破施工方案。该方案将爆破成硐与顶管施工相结合避免了拆迁工作、减小了环境污染、加快了工程进度、节省了项目投资,对类似工程有很好的借鉴、指导作用。
参考文献
[1]GB50218-94工程岩体分级标准.
[2]最新煤矿爆破新工艺,新方法,新技术与爆破参数计算实用手册.中国煤炭科技出版社,2010.
[3]GB6722-2003爆破安全规程.