厚街镇截污干管工程爆破顶管施工方案.doc
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1、第一章 工程概况1.1工程简介 某某镇截污干管管道总长约51.784公里,主要截取宝屯、某某、河田、珊美、涌口、双岗、桥头和新塘、汀山、环岗、新围和大迳、南五、溪头、沙塘、宝塘、白濠和下汴等村的污水。自2007年8月西环路发现地层为坚硬的花岗岩和砂砾岩难以采用普通工艺施工而被迫停工以来,经专家多次研究、讨论以来,到现在已有一年多。后来施工揭露地层有砂砾岩和花岗岩的还有园新路、康乐南路、福东路等路段和宝屯、新围泵站基坑。对于某某镇截污干管工程中遇到岩石工程情况,市、镇领导高度重视,领导曾多次亲临某某镇实地察看,并召开专家座谈会,比较了各种可能的变更方案。最后根据专家鉴定、讨论,针对某某镇坚硬岩石
2、,认为采用爆破顶管施工方案是经济可行的较优方案,同时确定了小管径管道爆破段皆改为管径为D1000管道,便于爆破施工。爆破顶管工艺是完成爆破开挖顶管工作井、接收井后,使用爆破方法掘进隧道,在开拓巷道内进行临时支护后在隧道内再进行顶管,顶管完成后再采用水泥、粉煤灰浆液(1:1)注满管道外壁与洞内壁之间的空隙,以稳固保护管道,加固地层。具体分布位置见某某镇截污干管工程需爆破施工段平面图,各路段揭露岩层情况见某某镇截污干管工程需爆破施工段一览表。该方案在2009年3月4日经市产业中心专家组和业主、设计及监理单位多名专业人士共同讨论、审议后,提出了较为详细的审查意见,特别是对于部分含流沙或淤泥的砂砾岩段
3、的安全支护方式和结构设计提出了宝贵意见,在此基础上进行了修改、完善。1.2工程地质条件1.2.1工程地质地形地貌:本次拟施工地段为第四系冲积平原,仅有小部分为水塘,现场大部分为水泥路面和街道。地形较为平缓,起伏不大,交通方便。地层特征:根据岩土工程勘察报告,将拟建工程范围内已揭露的地层自上而下依次划分为:第四系新近期填土层(Qml),第四系冲洪积层(Qal+pl),第四系坡积层(Qdl),第四系残积层(Qel),第三系砂砾岩(N), 下覆基岩(r)。本次爆破顶管主要穿过砂砾岩和基岩地层中,分述如下:第三系砂砾岩(N)-1全风化砂砾岩(N):褐红、褐灰、黄褐色,土状,矿物成分除石英外均已风化为土
4、状,可见原岩结构,暴露空气中或浸水易软化、崩解,砂土易分离,手捏成团,与上下层位成渐变关系,风化裂隙发育,岩芯呈土柱状。层厚为1.006.80米,平均厚度为3.04米,层顶标高为-7.0928.21米,层底标高为-11.2925.21米。-2强风化砂岩:褐黄色,岩石破碎,风化裂隙发育,岩块手可折断,敲击声哑,钻进较易.岩蕊呈半岩半土状碎块状.厚度:0.40.5m,平均0.47m。-3中风化砂岩:褐灰色,风化节理裂隙较发育,岩块手折不断,敲击声较脆。岩芯呈块状及柱状。下覆基岩(r)微风化花岗岩:浅灰色至浅黄色略带肉红色,岩石新鲜状,岩质坚硬。岩石呈块状构造。岩石主要由钾长石、斜长石、石英、黑云母
5、(少量已蚀变为绿泥石)等组成,主要具有花岗岩结构,局部由于钠化及细料状矿物重结晶,岩石呈致密构造。1.2.2 水文地质情况拟建管网场地地表水主要为沟渠和水库中的水。 拟建管网场地地下水上部主要为赋存于第四系填土层中的上层滞水;第四系冲洪积层中的中细砂层、中粗砂层、粘土层、第四系残积层亚粘土和粘土中赋存孔隙潜水,中细砂和中粗砂为主要含水层,水量丰富。补给主要靠大气降水和周围地下水的侧向补给;下部为风化基岩裂隙水,补给主要靠大气降水和上部潜水,上部潜水水位随季节变化明显,勘察期间测得地下水稳定水位为0.306.2米。1.3编制依据:1.3.1武汉华安设计工程有限责任公司设计的东莞市某某镇涌口、沙田
6、污水处理厂配套截污干管工程施工图第一册截污管道、第二册附属构筑物及节点大样图、第三册宝屯提升泵站、第四册新围提升泵站第五册基坑支护方案设计1.3.2 建设部综合勘察研究设计院深圳研究院提供的东莞市某某镇污水处理厂截污配套主干管网工程岩土工程勘察报告1.3.3建设部综合勘察研究设计院深圳研究院提供的东莞市某某第二次主干管网补充勘察岩土工程勘察报告核工业广州工程勘察院(国家甲级)提供的岩土工程勘察报告核工业广州工程勘察院(国家甲级)提供的某某镇截污管线工程泵站拟建场地岩土工程勘察报告广东省佛山地质局实验室提供的岩石鉴定报告1.3.4GB6722-2003爆破安全规程1.3.5爆破工程冶金工业出版社
7、1.3.6 广东省民用爆炸物品管理实施细则。1.3.7给水排水管道工程施工及验收规范(GB5026897);1.3.8锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-20011.3.9公路隧道施工技术规范JTJ042-941.3.10工程测量规范(GB50026-93)1.4爆破顶管施工工艺由于岩石坚硬,泥水平衡机械顶管机头无法切削当头岩石,采用爆破巷道掘进法,巷道成型后再采用人工顶管,工作井、接收井位段顶管完成后,封堵两端井壁墙面,进行巷道与管道外壁空隙注浆。爆破掘进巷道必须有工作面临时支护措施和巷道断面稳固措施,还需有通风排烟、除尘系统;为防止职业病,掘进巷内要有空气检测设施;掘进需要有高压风、
8、高压水系统作为凿岩动力;超前钻探、注浆巷内要有防爆电力系统保证;工作面和井底要有排水系统;巷内长距离运渣要有矸石运输系统;巷内长距离人工顶管要有管道导流槽,以保证管道的标高。附爆破顶管施工工艺图第二章 施工部署2.1施工组织管理施工中为了工作的有序进行,成立一个由公司负责人、爆破工程施工队和顶管施工队、超前注浆队组成的项目经理部负责各项工作的统一协调。爆破施工队下设钻孔组、爆破组、技术组、围岩支护组、后勤组、安全组、杂工组。各组分工如下:钻孔组:负责按设计要求钻孔;共50人爆破组:负责装药、接线、起爆并协助技术组开展各项工作。共20人技术组:负责孔网参数布置、爆破现场处理等一切现场技术指导工作
9、,按要求填写临时爆破点情况登记表。共4人围岩支护组:负责围岩混凝土喷射和注浆及钢筋网的制安。共40人后勤组:负责火工品验收、供应、检测、退库、并做好台帐记录;由持证人员具体办理。共2人安全组:负责安全警戒及现场安全保卫。共30人杂工组:负责洞内出渣及做安全防护工作;共40人顶管施工队:负责巷道内导向管基砼浇筑和管道顶进,管壁空隙注浆,共32人。超前注浆队:负责巷道掘进前棚顶钻孔、注浆加固顶管岩工作,分五个小分队20人。2. 2 工作面布置按现场分成4个施工段:1、WA34WA51,2、WA51WA65,3、WO5WO16及WH2WH6,4、WD5WD9、WD20WD21及宝屯、新围泵站。一个施
10、工段同时开6或7个工作面。第一、第二施工段平行作业,第一、第三施工段依次施工,第二、第四施工段依次作业。2. 3 机械、材料组织施工机械:名 称型 号单 位数 量进场时间发电机50KW台82008.11空压机6m台162008.11气腿式凿岩机CHY24台322008.11轴流送风机30 m台162008.11小型锚杆钻机SD70台52008.11砂轮机380/1KW台82008.11吊车16T台42008.12水泵5KW台202008.11混凝土喷射机PZ-5台162008.12注浆泵AG20E台162008.12千斤顶台322008.112. 4 工期安排爆破施工、通风、出碴、浇筑导轨、管
11、道顶进为一个循环,每个循环时间为7小时,每天2个循环,每个循环进尺0.91.0m,即每天进尺1.9m,第一、 二施工段90天,第三、四施工段90天,合计工期180天。见附图第三章 爆破施工方案首先顶管工作井、接收井上部非坚硬岩石段采用逆作法施工护壁,下部进入坚石段则采用爆破施工方法爆破再用挖机配合人工开挖,护壁可采用锚喷支护或逆作法护壁支护。宝屯、新围泵站基坑遇坚石段施工方法同顶管井。顶管井及泵站基坑爆破时,井口上部铺盖防飞掷的遮盖物。管道内遇坚石采用光面爆破,工作面采用工字钢作临时支护,工作面长约4米,工字钢临时支护顶棚加铺杂木棍和竹帘或毛草。特殊情况,顶棚来压大或遇软岩类,还需加超前钻注浆
12、以加固掘井巷道顶部。清出巷内矸渣,修整断面,再施工管道导向基砼,最后开始顶管,顶管前要注意棚顶支护稳固才开始拆除临时支护的工字钢,拆除方向从里向外顺序。根据现状,爆破施工分不同管径:D1000、D1350、D1800、D2000;分不坚石类:花岗岩、中风化砂砾岩、强风化砂砾岩。采取不同的爆破断面和支护措施施工。打眼3.1施工工艺流程图3.1.1顶管井爆破施工工艺流程图通孔装药爆破排烟、除尘、通风出渣、修边锚杆护壁喷浆井壁施工封底3.1.2巷道内爆破施工工艺流程图打眼通孔装药安全警戒爆破排烟、除尘、通风工字钢临时支护出渣、修边锚杆护壁、超前注浆喷浆拆除风管、水管、运渣溜槽下管顶管安装风管、水管、
13、运渣溜槽送风顶管完成后注浆3.2隧道爆破方案的选择3.2.1施工现场地形、地物WA34WA65施工段位于西环路西侧路面,路边有民房、商店,交通频繁;WD5WD9施工段位于康乐南路西侧路面,路边有民房、商店,交通频繁;WD20WD21位于康乐南路西边支路河边路面,南边紧邻厂房围墙;WO5WO16位于园新路、美和路路中,两边距民房较近,交通频繁;WH2WH6位于福东路西侧路面,距离高压线较近,路面交通频繁;宝屯泵站位于宝屯公园内,距离民房较近,周围地下管线较多,公园内常有游人;新围泵站位于新围村横岗水库边,紧邻河边,附近有桥、花卉园圃。3.2.2掘进断面尺寸考虑掘进人工操作和机械操作工作面,管内运
14、输及送风设施,断面形状圆形,管径D700D1000管掘进断面尺寸取直径1.5M,管道全部采用D1000管;管径D1350管掘进断面尺寸取直径2.1M,管径D1800管掘进断面尺寸取直径2.5M,D2000管掘进断面尺寸取直径2.8M。顶管工作井掘进断面尺寸取内径8X4M,顶管接收井掘进断面尺寸取内径4X4.5M;宝屯泵站基坑掘进断面尺寸取14.1M,新围泵站基坑掘进断面尺寸取12.4M。3.2.3爆破方法选择根据隧道各段土质和地面附近居民较多因素,在微风化花岗岩地层爆破设计炮眼深度为1.0-1.5m,在强、中风化砂砾岩地层爆破设计炮眼深度为1.5-2.0m。根据井巷爆破掘进原理及本公司多年类似
15、施工经验,炮眼直径为40mm,炸药使用具有防水性能的2岩石乳化炸药。洞壁采用密集孔爆破技术施工,对一次爆破装药量进行控制,为减少爆破震动效应,使洞壁保持稳定,爆破采用光面爆破,起爆电网使用毫秒延期,点火起爆选用高压(2000V)200发的容式点火机起爆机。爆破顺序分三次依次起爆:首先起爆掏槽眼,通过毫秒延迟雷管控制接着起爆底炮,其次起爆辅助眼,最后起爆周边眼。见下图。3.3爆破布孔及孔网参数爆破孔按爆破功能分为掏槽眼、辅助眼、周边眼和中心孔。中心孔是断面中心位置,方向平行于管道中心线,作为巷道定向作用;掏槽眼分布于中心孔周围,方向向中心孔倾斜约510度;掏槽眼间距0.40.6m;周边眼均匀分布
16、断面周围,间距0.50.7m,均匀分布,方向略向外倾斜1020度,作为光面爆破的关键;辅助眼位于掏槽眼和周边眼中间,加密布孔,间距0.60.8M,尤其断面较大,更要多布辅助眼。爆破孔的深度根据不同岩性:花岗岩、中风砂砾岩和强风化砂砾岩其深度不同,同时还依据爆眼作用不同也各异,也考虑爆破周围安全程度也作不同调整。在巷道内打眼必须保证支护安全下才准施工,打眼顺序是先根据测量确定管道中心位置施工出中心孔,延后再施工掏槽眼,再施工辅助眼和周边眼,最后施工底眼。炮眼施工完成后,要及时用高压风吹眼,并测量成孔后的深度是否满足设计要求,否则补打。3.3.1微风化花岗岩钻孔平面布置图3.3.2中风化砂砾岩遂道
17、中钻孔平面布置图3.3.3强风化砂砾岩遂道中钻孔平面布置图顶管井及提升泵站井内爆破。由于平面较大,采用分段施工,先施工掏槽眼,待挖出基坑内松动坚石后,再由内向外分层布置辅助眼,按矩形布置炮孔,孔距0.71.3M,排距0.61.0M;最后施工周边眼爆破,周边眼孔距0.50.8M。3.3.4钻孔深度控制花岗岩中钻孔深度挖制在11.5M,砂砾岩中钻孔深度控制在1.52.0M。通孔后装药量为孔深的2/3以内,孔口1/3深孔洞充填粘泥。3. 4爆破断面单回次炸药量计算3. 4.1爆破药量控制由于本爆破工程位于某某镇繁华地区,必须确保地面及周边构筑物不受爆破地震波影响和破坏,根据计算掏槽眼单孔装药量为0.
18、82.5kg,辅助眼单孔装药量为0.51.7kg,周边眼单孔装药量为0.41.5kg,且应控制一次齐爆的最大装药量不允许超过30kg。各单孔装药量可根据现场岩石坚硬程度和碎裂情况适当调整。3. 4.2装药结构周边孔采用密集孔,装药量相对掏槽眼减少药量,以确保爆破后减少对周边岩石的损坏。炮孔采用标准药卷(32)连续柱状装药结构。装药结构图如下:3. 4.3炮孔填塞填塞部分用砂土(40%50%)和粘土(60%50%)的混合料(手捏成团,落地散开)密实充填,要保证充填质量,周边孔填塞时要先用木棒轻填防止把装药的不耦合系数改变,填塞部分应严实。3. 4.4起爆方法和起爆网路设计采用微差电雷管和毫秒非电
19、导爆管雷管起爆,炸药采用防水乳化炸药。孔内采用电雷管同次爆破的全部串联起爆,在距井80米外采用GM-300型直流充电式起爆器进行起爆。起爆顺序先掏槽孔,再辅助孔,再周边孔。分三次启爆,每次爆破注意听响爆次数量以确定是否有瞎炮,爆破后先通风约30分钟后再进入接线,准备下一次爆破。不同岩石不同断面布孔及装药量不同,具体情况见下表:3.5.爆破安全验算爆破施工中的不安全因素有:爆破振动、爆破冲击波、爆破飞散物、爆破有害气体。3.5.1爆破地震效应测算,按爆破安全规程(GB67222003)中6.2.2地面建筑物的爆破振动判据,采用保护对象所在地质点峰值振动速度,保护对象钢筋混凝土结构物所在地质点振动
20、安全允许速度取值为4.25cm/s,由质点振速计算公式推得:Q=R/m/(K / V)1/a式中: Q为允许单孔最大段药量, R为爆区距被保护物的直线距离,m V为允许质点震速,取V=5/S K这与地震波传播地段介质特性等有关系数,据工程经验分析取K=150 a 地震波衰减指数,坚硬岩石取a=1.5m为药量指数,取1/2 代入式中那么计算得出离爆破中心8处即路面处的允许药量为1.66kg,本设计中段最大药量没有达到上述值,所以爆破时的震动对周边构筑物不会造成破坏。3.5.2 爆破飞散物的防护:顶管井爆破施工要求井内岩层面上铺上沙袋等防飞散、缓冲物,井上地面铺垫钢板,或在井口铺上细目钢丝网,钢丝
21、网上加铺毛草等;巷内爆破时最前端管口设置钢板安全门,安全门固定在管壁上,门高于管径2/3,安全门前2米处巷道内堆垒11.5m高沙袋。爆破前启爆员必需清点出工作面所有工作人员,关闭井下电源、压力水管、压力风管,并且大喊三声“放炮啦!”,井口周围警戒,地下工作面垂直地面警戒范围严禁人、车行驶。 3.5.3爆破有害气体浓度的监控要按照爆破安全规程(GB67222003)中表20的规定执行,放炮后用高压风对隧道进行通风时间不能少于30分钟,空气检测合格后方可进入施工。3.5.4爆破冲击波:爆破時所有人员要撤离隧道口正前方、預防冲击波伤人。3.5.5噪音:爆破时为防止炮声过大,影响附近居民,因此,要准时
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