東苕溪橫山石方段工程水下爆破施工

xx段工程水下爆破施工介紹1工程概況導(dǎo)流港拓浚及東大堤加高加固xx段石方開挖工程位于杭嘉湖平原西部，xx導(dǎo)流港境內(nèi)，屬于東西苕溪防洪太湖治理的骨干工程之一。導(dǎo)流港河道不僅是承泄上游洪水入湖的主要通道，也是當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源銷售外運的水上運輸通道；東大堤是防止洪水東侵和保障杭嘉湖東部平原600萬人口、32萬hm2耕地的重要屏障。由于xx石方段的阻水影響，已成為導(dǎo)流港行洪泄流的瓶頸。工程位置南距上游吳沈門大橋約1500m,其正前方約80m處有一碎石場，左前方約180m處有一加油站，右前方約200m處有一碎石場及幾間民房,山體左側(cè)約60m處有一條30kV高壓線，左后方約200m處為六家灣村；陸路交通有一條堤埂路經(jīng)吳沈門大橋與場外連通，水路交通依靠xx與外界溝通。石方段多為孤山和剝蝕殘丘低坡，相對分散，巖石均有不同程度的風(fēng)化；土層主要由第四紀(jì)海相～湖相堆積，靠山坡為沖積～洪坡積及殘積組成。合同項目含新增加工程量主要為水上、水下石方開挖工程量為10.81萬m3，山坡錨噴支護(hù)0.3萬m3和水下土方疏浚工程量為4.06萬m3。xx石方段設(shè)計河道中心線長約190m（HD362～HD366）?？紤]現(xiàn)場施工和運輸條件，大型設(shè)備從鄉(xiāng)間機耕路運達(dá)施工現(xiàn)場。由于開挖山體在航道、加油站、石礦附近，爆破環(huán)境較為復(fù)雜，故施工中提高爆破效率，降低爆破震動和飛石對附近建筑物的破壞影響，是影響本工程施工進(jìn)度和安全的關(guān)鍵所在。2水下爆破施工根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗和投入本工程水下鉆爆機械設(shè)備力量綜合考慮，對▽3.5m以下水下爆破選用鉆孔爆破法施工。其施工工藝流程如下：爆孔設(shè)計—→錨定鉆孔作業(yè)平臺—→移機就位—→確定孔深—→套管護(hù)孔—→鉆孔—→成孔沖洗—→測量驗孔—→裝藥—→連線—→平臺撤離—→起爆—→解除警戒—→下一施工循環(huán)施工中的幾項主要技術(shù)措施分述如下：2.1鉆孔作業(yè)平臺設(shè)計為順利實施石方開挖工程水下爆破的施工任務(wù)，因地制宜就近制作了浮箱式簡易起升鉆爆作業(yè)平臺船(16m×6m)。作業(yè)平臺采用鋼體浮箱結(jié)構(gòu)，兩浮箱間距5m。浮箱內(nèi)徑Φ1100mm，單長12m，扣除浮箱、平臺鋼結(jié)構(gòu)自重，浮力約為15t。通過槽鋼、工字鋼將兩浮箱焊接為承載鉆機及附屬設(shè)備的船體。潛孔鉆鉆機由腳手架鋼管鉸接固定在平臺上，組成鉆機作業(yè)平臺。浮箱兩側(cè)各向外伸出0.5m，另外焊接兩個小平臺，可供4臺KSZ-100型潛孔鉆機工作之用。為加快鉆機就位速度，鉆機平臺可沿槽鋼軌道滑動移位。見圖1。xx河道行駛船只較多，波浪較大，根據(jù)以往工程的施工經(jīng)驗，測量定位后，采用八只鐵錨及100m以上的錨繩，由機動小駁船牽引到達(dá)爆破區(qū)域后，依靠船上人工收縮錨繩配合準(zhǔn)確就位。利用5t手拉葫蘆人工控制將四根立柱（Φ240mm）沉入河底，使鉆孔平臺升起基本脫離水面，此時整個鉆孔平臺上的荷載完全支承在四根鋼管立柱上。鉆孔施工時，不會受到波浪起伏的影響，保證成孔質(zhì)量。鉆孔平臺移位時，先收回立柱，使鉆孔平臺浮在水面上，此時通過拉動錨繩將平臺移到下一鉆孔位置施工。見圖2。2.2鉆爆技術(shù)措施水下爆破條件采用垂直鉆孔作業(yè)。其優(yōu)點是鉆孔定位易于控制，簡便操作，利于裝藥，提高工效。鉆孔機具選用KSZ-100型潛孔鉆，孔徑Φ90mm，藥卷為Φ70mm，炸藥選用抗水性能良好的乳化炸藥。在鉆孔之前，先將一根下端帶有環(huán)形(鉆徑Φ117mm)的中空套管鉆透覆蓋層（淤泥層），并鉆入基巖一定深度，然后在套管中下鉆桿(鉆徑Φ98mm)，在基巖中進(jìn)行鉆孔。為了確保開挖達(dá)到設(shè)計的深度，鉆孔應(yīng)有一定的超鉆深度，一般情況下，超鉆深度取1.5～2.0m?；鸸て返钠贩N及防水：選用具有防水性能良好的乳化炸藥，在炸藥廠定制，由Φ90mm硬質(zhì)塑料殼包裝。非電雷管用環(huán)氧樹脂灌封后，再用防水白粘膠布密封。起爆網(wǎng)絡(luò)采用孔內(nèi)高段位、孔外低段位毫秒微差復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)，以確保傳爆的準(zhǔn)確性。每船（平臺）可鉆4排共24個炮孔，一般8～10船為一爆破區(qū)域，當(dāng)設(shè)計的爆破區(qū)域全部鉆孔完畢后，利用潛水員進(jìn)行集中裝藥，裝藥時應(yīng)注意對雷管腳線的保護(hù)。雖然水和淤泥覆蓋層是天然的堵塞材料，但為了確保安全，應(yīng)用粗砂將炮孔堵滿，防止沖炮。在每只爆孔孔口用砂袋封口覆蓋，砂袋系一浮球露出水面，其作用有二：1、作為爆破孔位標(biāo)記，便于集中裝藥；2、裝藥后便于連接導(dǎo)爆管腳線沒，形成起爆網(wǎng)絡(luò)。在水中放置浮胎，使其固定的飄浮在水面上，將“每船同排”的導(dǎo)爆管按綁在一只輪胎上，按照“從后到前的順序”將輪胎上的導(dǎo)爆管用“同段”非電雷管連接起來，為了不使傳爆雷管將其他導(dǎo)爆管炸斷造成拒爆現(xiàn)象，連接時應(yīng)將雷管置于浮胎上面，并用泡沫盒包住扎緊，不能浮在水面隨波漂移。2.3布孔方式和孔網(wǎng)參數(shù)水下炮孔布置原則上越簡單越好。介于本工程水下爆破為中深孔開挖，采用矩形鉆孔排列方式，即孔距3m，排距2.5m，最小抵抗線為2.5m。2.4裝藥量計算考慮到水下石方爆破時需克服的水體阻力，因此其裝藥量計算包括破碎巖石所必須的能量和克服阻力所作的功，水下爆破的炸藥單耗較陸地爆破大，根據(jù)本工程水下巖石性質(zhì)較陸地偏破碎風(fēng)化的判斷分析，結(jié)合水下爆破產(chǎn)生的水中沖擊波的危險半徑考慮，水下石方爆破只需達(dá)到松動效果即可，炸藥單耗控制在0.4～0.6kg/m3左右。2.5起爆設(shè)計采用電雷管起爆法起爆。即用導(dǎo)爆管并串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，采用1段非電雷管將各個炮孔內(nèi)雷管連接起來，為了確保每個孔的準(zhǔn)爆，每孔裝4發(fā)非電雷管。2.6水下炮孔的施工程序①測定孔位：根據(jù)xx河道中心線坐標(biāo)建立與陸上平行關(guān)系的基準(zhǔn)線，依照水下爆破地形圖，采用經(jīng)緯儀和測繩測定孔位。拉動纜繩將鉆機對準(zhǔn)孔位，開鉆前將四周纜繩拉緊，拋錨就位。人工手拉5t葫蘆將平臺上四根立柱逐漸沉入水底固定，鉆機就位準(zhǔn)備開鉆，鉆孔過程中不能讓平臺移位。②下套管：鉆孔定好位后，下套管穿過淤泥覆蓋層。其作用：一是隔離覆蓋層與碎渣，使其不能進(jìn)入到孔內(nèi)；二是套管在裝炸藥時起導(dǎo)向作用，使炸藥順利的裝到孔底，減小潛水員在水底裝藥的難度。③鉆孔：套管鉆好后即可下鉆具鉆孔，鉆孔的深度可根據(jù)水面的標(biāo)高控制。④裝炸藥：在鉆孔達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，拔出鉆具將帶有雷管的炸藥裝至設(shè)計高程。⑤拔套管：當(dāng)炸藥裝好后，拔出套管，導(dǎo)爆管首先固定在平臺上，待平臺移位時，將導(dǎo)爆管移到系有繩索的浮胎上，漂浮在水面。通過五道工序，形成一個水下鉆爆孔的施工循環(huán)。2.7爆破方法①每鉆完一孔，即裝藥并引出導(dǎo)爆管至平臺上。②鉆完每炮設(shè)計工作量后(每排6孔，共4～5排)，即進(jìn)行聯(lián)線。③起爆網(wǎng)絡(luò)：采用復(fù)式非電起爆網(wǎng)絡(luò)，為了確保每個孔的準(zhǔn)爆，每孔裝4發(fā)非電雷管。④火工品的品種及防水：選用具有防水性能的乳化炸藥，并用塑料袋包好。2.8水下爆破主要參數(shù)孔徑：D=100mm，炸藥直徑為70mm；孔距：a=3.0m；排距：b=2.5m；超深：h=1.5m；孔角：垂直；耗藥量：0.4～0.6Kg/m3。2.9水下清渣利用自行研制的挖渣船清渣，配備3艘60～80t駁船運渣。挖渣船為承載近300t的改裝挖泥船，在船體的1/3部位停放2m3挖機，工作臂長為9m，能滿足水下石渣抓料的要求。駁船上的石渣通過碼頭吊抓料上岸，通過推土機就近堆放和平整，部分石渣由岸上挖機裝入自卸車運至指定堆棄場。3水下爆破安全校核水下爆破所產(chǎn)生的危害表現(xiàn)為爆破地震效應(yīng)、水中沖擊波效應(yīng)、空氣沖擊波效應(yīng)和水面波浪效應(yīng)。個別飛石和空氣沖擊波的安全校核計算如下：3.1一般爆破飛石安全距離計算R=20n2W，m式中：n--爆破作用指數(shù)；W--最小抵抗線，m；R--飛石距離，m。本工程n=1，W=2.5，則R=50m爆破個別飛石對人員的安全影響如表1所示：表1爆破個別飛石對人員的安全影響建構(gòu)筑物與爆源的距離離最小個別飛石石安全距離離計算的個別飛飛石距離備注注加油站18020050安全(人員撤撤離)正前方碎石場場8020050安全(人員撤撤離)右前方碎石場場20020050安全(人員撤撤離)30KV高壓壓線桿10020050安全(人員撤撤離)六家灣村25020050安全(人員撤撤離)3.2爆破振動速度計算V=K（Q1/3/R）a，cm/s式中：V--介質(zhì)質(zhì)點振動速度，cm/s；Q--裝藥量（齊發(fā)爆破的總藥量；毫秒微差爆破或秒差爆破時取最大一段裝藥量），kg；R--爆源至被保護(hù)物的距離，m；K--與介質(zhì)性質(zhì)、爆破方式等因素有關(guān)的系數(shù)；α--與傳播途徑和地質(zhì)地形等因素有關(guān)的指數(shù)。本工程Q=150kg；K=110；α=1.5經(jīng)計算，爆破震動對臨近建筑物的影響如表2所示。表2爆破震動對臨近建構(gòu)筑物的影響建構(gòu)筑物與爆源的距離離安全震動速度度(cm/ss)計算的震動速速度(cm/ss)備注加油站18050.557安全正前方碎石場場8051.88安全右前方碎石場場20050.476安全30KV高壓壓線桿10052.89安全六家灣村25050.476安全3.3空氣沖擊波計算Rk=25×Q1/3，m式中：Rk——空氣沖擊波對人員的最小安全距離，mQ——一次爆破的炸藥量，kg；微差爆破時，Q按單響最大藥量計算。對于本工程，Q為150kg，經(jīng)計算Rk=133m。因本工程的安全警戒范圍均在300m以外，故可認(rèn)為空氣沖擊波對人員是安全的。3.4水中沖擊波計算R=K0Q1/3，m式中：R——水中沖擊波的最小安全距離，m；Q——一次爆破的炸藥量，kg；對于本工程，取Q=150kg。K0——系數(shù)，按照下表規(guī)定選取。人員與船舶水中沖擊波的最小安全距離計算表裝藥條件保護(hù)人員保護(hù)施工船舶舶游泳潛水木船鐵船K0水下鉆爆爆系數(shù)1301602515R（m）69186913380根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊-2》施工技術(shù)中水下爆破對人員和船舶的水中沖擊波安全距離的規(guī)定，結(jié)合公安部門對xx石方段爆破的警戒距離要求和實際情況，規(guī)定