刀盘卡壳爆破处理方案

中铁二十局集团有限公司莞惠城际GZH-6标项目经理部GDZK659环盾构机盾体卡壳爆破处理施工方案编制：复核：审核：中铁二十局集团有限公司莞惠城际GZH-6标项目经理部二〇一三年九月九日11．概况2013年8月27日左线夜班659环从398mm开始掘进，速度很慢（3-8mm/min），推力较大(超过2000T）。掘至700mm更换39＃、49＃、52＃、53＃4把单刃滚刀，复紧刀盘螺栓后，白班进去检查时发现54＃刀偏磨严重53＃刀圈崩裂，然后换刀掘进时推力超过2000T，速度非常慢（1-2mm/min），刀盘扭矩350-400knm推至1157mm时开仓检查刀具，经检查，刀具无磨损。30日推力达到4500T时，任然没有掘进速度，9月1日掘进时最大推力达到4900T时速度还是很小（1-2mm/min）由于边刀磨损导致开挖轮廓缩小，盾构机切口环密贴周边围岩，盾构机受前方围岩的约束已无法继续前进。9月3日推力达到5100T时依然没有速度，试图收铰接千斤顶，收到20mm左右，前体没有动，只是把后体拉了过去。8月27日至9月3日通过对欠挖围岩多次尝试推进，盾构机仅继续前进约1200mm，无法继续前进，从土仓内看，切口环前方已无突出岩体阻挡盾构前进，经分析盾构机前体已被围岩卡死，为此项目部经研究决定采用爆破方法破除盾体上方围岩，使盾构机尽快脱困（见图1）。11图1盾构机上部围岩爆破清除示意图2．地质情况及地面环境目前右线盾构机当前机头里程为GDZK35+015.409，上方的建筑物调查为：刀盘上方建筑物为橡胶厂一栋2层厂房。此厂房在左线隧道中心线正上方，中心线右边为空旷地是橡胶厂的主干道。隧道埋深42米，围岩是5级，爆破位置地面环境状况如图3。根据地质勘探资料，洞身范围全部都是W2弱风化混合片麻岩，洞身上方18.7m处于W3强风化混合片麻岩。洞身上方34m处于全风化混合片麻岩，洞身上方39m处于5m粉质黏土层。具体岩土层分布见图22图2地质剖面示意图3图3：爆破位置地面环境状况图3.爆破设计依据1、中华人民共和国爆破安全规程（GB6722-2003）。2、公安部《爆破作业人员安全技术考核标准》。3、铁路隧道施工规范(TB10204-2002/J163-2002)。4、地下铁道工程施工及验收规范(2003年版GB50299-1999)。5、本工程线路平面图及纵断面图。6、岩土工程勘察报告。7、以往类似工程爆破经验、资料。44.爆破施工技术方案根据地质剖面图，本次爆破地层主要为微风化片麻岩，施工作业空间位于盾构机土仓内，作业空间狭小，爆破不能一次成型，只能分步进行。盾体上部岩石的清除施工拟分两个阶段进行，第一阶段在刀盘前方爆破开挖一个工作洞，为第二阶段清除盾构机前体上方岩体提供工作空间。4.1爆破设计基本原则4.1.1严格遵循“浅孔、密眼、小药量、间隔装药”原则，有效控制爆破震动效应，避免和减少爆破震动对地面建筑及居民正常生活造成不利影响；4.1.2严格控制爆破后石渣块度大小（直径要控制在30CM以内），保证能够使用盾构机螺旋机直接进行出渣，缩短清渣时间。4.1.3严格控制单段的最大装药量、优化炮孔布置，尽可能减少炸药爆炸产生的爆轰波及高温、高压的爆轰产物对盾构机刀盘及机械设备造成损伤。4.2爆破器材选择根据隧道水文地质情况及盾构机作业环境的特殊性，应选用防水效果好、起爆安全的爆破器材。本次爆破选用2#岩石乳化炸药，标准药卷直径为32mm，爆速3600mm/s,雷管用非电位微差毫秒雷管1～13段。4.3装药结构炮眼直径为φ40mm，炮孔深度控制在1.2m，采用不偶合及间隔装药，炮孔堵塞长度不小于200mm炮泥封堵。4.4工作洞开挖由于土仓内作业空间狭小，爆破不能一次成型，只能分布进行，故工作洞5的开挖按试爆——掏槽——断面扩大的顺序进行。4.4.1试爆为优化爆破参数，确保盾构机安全，在正式爆破前首先要进行试爆，试爆区共布孔5个，孔间距15cm，孔深60cm，装药量300g/孔。4.4.2掏槽利用盾构机开口位置进行掏槽眼的布置，为减小爆炸产生的碎石对刀盘造成损伤，掏槽采用直眼掏槽，炮眼布置如图5所示。1#～5#：炮眼间距80mm，深1200mm，装药量600g/每孔；6#：炮眼深1000mm，装药量500g/每孔。图5掏槽炮眼布置方式64.2.3断面扩大掏槽成功后，利用掏槽形成的临空面，由中间向两侧进行工作洞的扩挖，扩挖期间炮眼间距250～350mm，深1000～1100mm，装药量300～400g/孔。4.5盾构机前体上方岩体爆破清除利用第一阶段提供的作业空间破除盾体上方岩体，为减小爆破对盾体造成损伤，距离盾构机外轮廓线上部预留40cm的保护层，并且保护层位置周边孔采用弱松动爆破处理方法。盾体上方围岩的清除按掏槽——扩大断面的顺序进行。4.5.1掏槽掏槽采用楔型掏槽法，炮眼布置见图6示。掏槽眼深1000mm，装药量400g/孔。4.5.2断面扩大利用掏槽形成的临空面，由中间向两侧逐步清除图6掏槽炮眼布置方式盾体上部围岩，盾体上方共布置三排孔，排间距400mm且第一排孔距盾构机外轮廓线400mm，列间距为250mm，炮眼深100～110cm，装药量300g/孔。4.6爆破施工技术要求4.6.1准备工作开挖前，根据开挖断面中心线和断面轮廓线，测量放线，布设炮孔位置，并用红油漆明确标注各个炮孔的位置，经检查确认后，作为钻孔的依据。74.6.2钻孔选用7655型风动凿岩机进行钻孔作业。炮孔的深度、角度、间距需符合下列要求：辅助眼的眼孔间距、行距误差不得大于100mm；周边眼岩爆破设计轮廓线上的间距误差不得大于50mm；周边眼外斜率不得大于50mm/m；眼底不超出开挖断面轮廓线100mm；内圈眼至周边眼的排距误差不得大于50mm。4.6.3眼孔和清孔检查炮孔质量，钻孔完毕，按照炮眼布置图进行检查并做好记录。不符合要求的炮孔必须重钻。在装药前，用高压风渐炮孔中的泥浆、石屑吹洗干净。4.6.4装药由持证爆破工进行装药作业，技术人员现场指导。严格按设计装药，装药堵塞时必须保护起爆网络，非电雷管脚线不能有打结和损伤，否则必须更换，导爆索切割必须用刀一次切断，不得揉磨或撞击。4.6.5封堵用粘土按要求对炮孔进行封堵密实。4.6.6连接按设计要求进行引线连接。4.6.7起爆起爆前与各施工面进行联系，按统一命令起爆。4.6.8爆后检查起爆后，及时通风排烟。通风15分钟后，由专职安全员和爆破作业人员检8查爆破现场，发现不安全隐患立即处理。待安全员检查确认无安全隐患后，施工人员方可进行下道工序施工。4.7最大装药量确定《爆破安全规程》规定：一般砖房安全震速2～3cm/m，钢筋混凝土框架结构楼房为5cm/s。为确保临近建筑物的安全，爆破震速必须小于上述规定数值。根据8.2.2条爆破地震安全距离公式：V=k(Qm/R)aV——爆破地震安全速度，本工程中取V=1cm/s；Q——微差爆破最大一段装药量，kg；R——爆破区至被保护物距离，本工程爆破区距建筑物最小距离为32m；m——药量指数，取m=1/3；k——与爆破场地条件有关系数，取k=150；a——衰减系数，本工程取a=1.8。Qmax=3RV/ka=3*32*1/(150*1.8)=0.35kg通过上式可计算得出允许最大一段装药量Qmax=0.35kg，爆破施工中严格控制每段装药量不超过上限制。5.爆破施工监测在爆破施工期间需要进行监测的项目有：地面及建筑物的沉降及倾斜、左线相应位置的管片姿态、收敛及外观、右线盾构机的位移。5.1地面及建筑物的沉降及倾斜监测95.1.1爆破施工前，测量室对爆破位置上方地面及建筑物监测点进行仔细检查并测初值；5.1.2建筑物裂隙观测：对建筑物已有的裂纹在其两侧设置观测标志，对较大的裂隙，至少在最宽处及裂隙末端各布设一对观测标志。裂纹可直接量取或间接测定，分别测定其位置、走向、长度和宽度的变化。5.1.3监测频率：沉降及裂纹的监测，每次爆破作业前及爆破后各一次；建筑物倾斜监测每天1次。监测结果要在完成后20min内向爆破领导小组反馈。5.1.4爆破时，测量室地面监测人员要注意爆破时地面的震动情况，并及时向项目领导及值班经理反馈，以便及时调整爆破参数，保证周边建筑物安全。5.2左线相应位置管片姿态及外观监测5.2.1每次爆破前及爆破后测量室要对左线隧道SJZ1570～1580（11环）管片姿态及收敛情况进行测量，并对管片外观（裂纹、错台等）变化情况观测记录。5.2.2爆破时，土木室安排专人感受震动情况及观察管片变化情况，并及时向项目领导及值班经理反馈，确保左线隧道的安全。5.3右线盾构机位移观测每次爆破结束后，操作手对推进千斤顶的行程进行测量，掌握盾构机位移情况。6．爆破设计优化根据试爆结果和实际岩层条件，每次爆破后，对爆破效果进行分析，及时调整或修正爆破参数，以提高爆破效率。106.1根据节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、装药量，特别是周边眼的有关参数。6.2根据爆破后石渣的块度大小调整相关参数。石渣块度小说明炮眼布置偏密，块度大说明炮眼偏稀，用药量过大。6.3根据爆破震速监测，调整同段起爆最大药量和雷管段数。6.4依据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使炮眼底基本处于同一断面上。7．爆破后施工通风及降尘措施7.1土仓内作业环境卫生标准7.1.1土仓内氧气含量按体积不小于20%；7.1.2噪声不能大于85Db；7.1.3土仓及隧道内有害气体浓度允许值：二氧化碳按体积不能大于5‰，氮氧化物为5mg/m3，甲烷（CH4）浓度不大于3‰，一氧化碳最高浓度30mg/m3。7.2通风措施7.2.1采用压入式通风方式，从土仓壁9点位球阀接管路到土仓底部，待爆破结束后，向土仓底部压入新鲜空气，将土仓内的有害气体通过土仓及人闸门尽快排出；7.2.2加强爆破期间对隧道通风设施的检查及维修，保证隧道内空气的新鲜。7.3降低粉尘措施7.3.1钻眼作业采取湿式凿岩技术；117.3.2凿岩机钻眼时，先送水，后送风，放炮后进行喷雾洒水，尽可能降低土仓内粉尘浓度。8．爆破施工安全措施8.1成立爆破施工领导小组，爆破作业期间项目领导轮流进行值班。组长：刘晓勇副组长：刘云飞胡抒怀组员：张涛涛周阳光张晋豫师永王海强刘智勇康斌窦少卿爆破期间，项目领导轮流值班。8.2爆破手必须持证上岗，岗前需经项目部安全交底后方能上岗操作。8.3严格执行火工品领发制度，火工品由刘涛负责领回，交值班经理保管（炸药及雷管要分开存放）。爆破前，火工品由臧学春负责领用及送入隧道，领用数量要由值班经理或项目领导签字确认，值班经理负责做好火工品的领用记录。8.4装药由专职爆破工在技术人员的指导下进行炸药的装填，并严格控制炸药用量。装药区内严禁烟火，非装药人员在装药开始前一律撤出装药地点。8.5装药结束后进行检查验收，未经检查验收不得进行下步作业，爆破工要做好装药的原始记录。8.6爆破作业前，必须设置明显的标志及岗哨，爆破时人员必须全部撤离到安全区域。8.7每次爆破后，爆破员应认真填写爆破记录，爆破员及保管员需将爆破12器材仔细清点，如数及时直接交回爆破器材仓库。8.8爆破结束后，清理人员在清理过程发现瞎炮、残炮、雷管等立即报告，由爆破员处理。8.9爆后执行现场检查制度，爆破后由专职安全员检查爆破现场，发现不安全因素，及时彻底处理，以确保施工及人身安全。8.10火工品的使用实行循环领用制度，根据实际施工情况提前确定每一循环所需火工品数量，并报专职仓库保管员，以便统一数量、统一管理，满足爆破要求。8.11每次爆破前，由值班经理负责通知测量室对左线隧道及地面建筑物进行监测。8.12工作洞爆破时，必须对人仓口进行防护，对爆破面及盾构机刀盘用汽车胶轮胎（破开后用铁线相连成网状）或炮被进行覆盖。人闸口用木板封闭，严禁飞石飞出仓外。8.13严格按照爆破设计方案的参数进行爆破作业。钻眼深度、装药系数根据开挖岩层的软硬程度确定。