冻土路堑施工

冻冻土土路路堑堑施施工工一、施工准备冻土路堑施工前，要做好以下施工准备工作：(一)首先要核对设计文件，编制实施性施工组织设计及网络施工计划，重点是减少多年冻土暴露时间，防止多年冻土融化。其次要合理选择施工季节。高含冰量冻土分布地段路堑宜在寒季进行开挖，在暖季早期完成基底、边坡的换填和隔热处理以及坡面修整处理。路基面平整以及堑内排水系统的修建可在暖季进行。低含冰量冻土分布地段路堑及石质冻土路堑在寒、暖季节均可施工。(二)路堑开挖前要正确标出边界线，按设计要求做好堑顶排水系统及土石方施工临时排水系统，防止地表水和冻结层上水流入路堑。(三)选择好弃土场地。按多年冻土环境保护要求修建施工便道。废弃土石方不得在堑顶堆放。(四)对于高含冰量多年冻土分布地段路堑开挖前，要备好临时保温和遮阳材料，以便开挖后及时做好临时防护，防止多年冻土大量融化，影响冻土地基的稳定性和施工。(五)做好冻土(岩)爆破设计，报请甲方和监理工程师批准。二、施工方法(一)少冰冻土、多冰冻土、软岩和风化岩石，首先选用机械开挖。机械无法开挖时，采用爆破作业法开挖。机械开挖采用大马力推土机加松土器、挖掘机并辅以人工配合。爆破开挖采用浅孔、深孔和深孔药壶松动爆破，边坡采用预裂爆破，基床采用光面爆破。根据运距采用推土机推运或自卸汽车运输。(二)冻土路堑采用全断面分层分段开挖方法施工。(三)对于高含冰量冻土路堑要视路堑长度分段施工，开挖一段，成型一段，加固防护一段。分段长度可根据多年冻土的工程地质条件和施工力量来确定，以路堑多年冻土暴露时间最短为原则。(四)爆破开挖路堑时，要根据多年冻土岩性成份、结构构造特征、边坡高度选择适当的爆破方法。爆破方法的选择原则要以保持基床、边坡和堑顶山体稳定，不受松动，爆破出的坡面平顺，底板平整为原则。三、施工工艺冻土路堑施工工艺流程见如图所示。四、冻土爆破本试验段选取CK1131+040～CK1131+500段进行多年冻土开挖爆破技术试验。选取CK1131+840～CK1132+150段进行路基施工技术及质量控制标准试验。(一)爆破原则1．严格按照工程开挖限界进行爆破作业。在爆破开挖过程中要保证边坡稳定不超挖；保证基底标高符合路基设计要求。2．保证开挖限界以外的生态环境(地表植被等)不因爆破开挖施工而遭破坏。3．保证周围地物、架空明线、输油管道、光缆不受爆破影响。4．采用保持冻结法爆破开挖施工，安排在寒季进行。采用允许融化法爆破开挖施工，安排在暖季进行，同时要遵循爆破开挖快速施工的有关技术要求。5．在恶劣气候条件下(大风、大雪、雷暴、高寒等)保证爆破施工作业的安全。6．冻土爆破开挖可采用浅孔台阶爆破、深孔梯段爆破和药壶爆破，不允许采用峒室药包爆破，不得使用扬弃爆破，以保护地表植被。7．路基工程的高原冻土爆破要作爆破技术设计，并在爆破施工过程中进行有关项目的测量与验收挖侧沟平整路面铺砌下垫层、保温材料和上垫层刷换填后的边坡基底换填与压实边坡换填与夯实刷坡清方爆破装药钻爆法钻孔路堑开挖机具材料施工组织设计修施工便道备渗水土壤测量放样临时排水修施工便道施工准备工作松土机法堑侧备换填土冻土路堑施工工艺流程挡土埝观测，做好施工记录。高原冻土爆破技术设计及施工与观测记录内容见下表。高原冻土爆破技术设计及施工与观测记录内容序号分类内容备注A高原冻土爆破技术设计说明书内容A1工程概况、技术要求与地物调查。各项设计、图纸与施工、观测记录应有施工技术人员及技术主管签字。A2爆破区地形、地质(应包含冻土特征)及环境状况。A3钻孔及药包布置，主要爆破参数选择与装药量计算。A4爆破工程量与爆破器材需要量计算。A5装药、填塞、起爆网络设计。A6爆破安全技术与措施(包括在工地周围有保护对象的安全检算)。A7爆破施工组织(包括爆破、开挖及隔热层施工的衔接)。B高原冻土爆破技术设计图纸内容B1爆破工地工程地质平面图。B2爆破区及其钻孔和深孔药壶布置平面图和立面图。B3装药结构图。C高原冻土爆破施工与观测记录内容C1施工进度记录：从施工准备、钻孔、装药、爆破、开挖至敷设隔热层施工。C2施工气象条件记录：包括气象、气温、风力等。C3爆破试验观测记录：包括典型钻孔的地质状况、地温；爆破药壶参数试验；标准爆破漏斗试验；爆破器材质量检查与有关部门试验等。C4钻孔与装药、堵塞记录：包括装药前实际钻孔深度，装药量，堵塞长度，起爆顺序、毫秒爆破时间间隔等。C5爆破效果记录：包括有关部位盲炮及盲炮处理情况，爆破破碎情况，破坏范围，安全情况等。C6爆破清碴及敷设隔热层施工记录：清碴，敷设隔热层施工作业中的有关问题。C7施工过程中其它需要记录和说明的问题。8．有关高原冻土爆破的新材料、新工艺和新技术的试验、推广和应用，要报请青藏铁路建设指挥部批准后方可实施。(二)爆破方法1．当冻土开挖量较小，地形较复杂时，采用浅孔爆破，当冻土开挖台阶高度大于6米，开挖方量比较集中时,采用深孔爆破，当条件限制时，采用深孔药壶爆破。在一个工地，可以采用各种爆破方式的综合爆破技术。2．不管是浅孔爆破、深孔爆破还是深孔药壶爆破，都采用松动爆破。同时，为提高爆破破碎效果，降低爆破对环境的安全影响，多排和多孔爆破采用毫秒微差爆破。3．为做到爆破作业在开挖限界内进行，爆破后形成的边坡平整光滑，便于隔热层和路堑支挡建筑物的施工，对边坡采用光面爆破或预裂爆破；地表为松软土质时，沿开挖限界设置预裂沟。4．在暖季施工时，一次爆破作业的规模由爆破作业后清碴以及对开挖后冻土基坑敷设隔热层的能力决定。一般地，爆破开挖后冻土层面的暴露时间宜控制在7天以内，只有在对前次爆破→开挖→敷设隔热层循环完成后，方可进行第二次施工作业循环。(三)爆破设计1．冻土爆破装药量冻土爆破的药包布置、药量计算公式和主要爆破参数设计，可参照常规爆破设计。即浅孔和深孔台阶爆破。(1)浅孔台阶和深孔梯段爆破装药量Q=qabL(kg)。式中：Q为每孔装药量(kg)，a为孔间距(m),a=(0.7～1.0)L(m),b为排距(m),b=(0.5～0.8)L;L为相邻钻孔的平均孔深。L为钻孔深度，q为单位耗药量(kg/m3)。(2)深孔药壶爆破装药量装药量Q=A.K(0.4+0.6n3)w3(kg)式中：Q为药壶装药量，w为最小抵抗线(m)，n为爆破作用指数，A为松动系数(此时n取1.0，A=1.0～0.65时，为加强松动，形成可见漏斗；A=0.65～0.35时，为正常松动，无可见漏斗)，K为单位耗药量(kg/m3)。药包间距按a≤0.5W(n+1)(m)(对松动爆破n取1.0)计算。深孔爆破的地面破坏半径r=4/5L(m),L为钻孔深度。见下图。RWLrρ图7.6.6.3深孔药壶爆破图7.6.6.2深孔爆破深孔药壶爆破的爆破作用半径R=w(1+n2)0.5(m)(对松动爆破的爆破，n取1.0)，见下图。对深孔药壶爆破，为保护边坡不受破坏，临近边坡的深孔药壶位置。应用预留保护半径ρ予以控制(ρ=AW)，A值的选取可参考下表。预留边坡保护半径系数A值土壤及岩石类别A值松动爆破n=1.0n=1.25坚硬土0.360.410.48冻土0.230.270.31坚硬岩石0.210.240.28单位耗药量q、k值RWLrρ图7.6.6.3深孔药壶爆破图7.6.6.2深孔爆破深孔爆破深孔药壶爆破岩石名称浅孔、深孔爆破q值(kg/m3)深孔药壶爆破k值(kg/m3)砂粘土松动加强松动1.0～1.20.30～0.400.60～0.75泥灰土0.40～0.500.80～1.001.1～1.3砂页岩0.50～0.651.0～1.21.2～1.4石灰岩0.60～0.751.1～1.31.4～1.6风火山地区(饱冰冻土5～9月)0.55～0.650.75～1.001.2～1.3当融化深度或不同岩层的厚度大于爆破深度的30%时，按不同岩层的岩性选取q、k值，并采取分层装药结构，以改善爆破效果。2．预裂爆破和预裂沟预裂爆破和预裂沟的作用是控制爆破破坏作用半径和爆破对地表的破坏范围。一般情况下，在寒季施工，由于地表冻结，开挖困难，要采用预裂爆破。在暖季施工，可采用预裂爆破，也可采用预裂沟。预裂爆破应在主炮孔起爆前起爆。(1)预裂爆破孔沿路堑边坡坡面布置，对深孔爆破，相邻主药包离预裂爆破孔距离C为：C=(1/2～2/3)L(L为钻孔深度)；对深孔药壶爆破，相邻主药包离预裂爆破孔距离C为：C=(1/2～2/3)W(W为最小抵抗线)，同时，还要考虑路堑开挖限界的位置情况。预裂爆破孔的孔深应达到所在位置处的路基底面以下20cm。(2)预裂爆破主要设计参数按下表的数据推荐选用，并通过工地试验总结修正。预裂爆破主要设计参数钻孔直径d(mm)孔间距a(cm)单位长度装药量q(kg/m)(多年冻土上限以下)38-4235-500.25-0.407560-900.40-0.6010080-1200.60-0.80150120-1800.80-1.00多年冻土上限以上可不装药，或少装药。预裂爆破采用弱性装药(空隙装药)，其药包可按设计捆扎在双股导爆索上。(3)预裂沟应沿路堑边坡地表布置，深度L不少于0.5m,宽度B=0.5～1.0m,对深孔爆破，相邻主药包离预裂沟的距离为c=(1/2～2/3)L,对深孔药壶爆破，相邻主药包离预裂沟的距离c为：c=(2/3～4/5)W。3．光面爆破光面爆破在主炮孔起爆后起爆，其作用是提高边坡的质量，形成平整、稳定的边坡坡面。光面爆破孔沿路堑边坡坡面布置，孔深达到所在位置处的路基底面以下20cm。光面爆破主要设计参数选用下表的推荐数据，并通过工地试验总结修正。光面爆破主要设计参数表钻孔直径d(mm)孔间距a(cm)最小抵抗线W(cm)单位长度装药量q(kg/m)(多年冻土上限以下)38-4260-8080-1200.30-0.507590-120120-1600.50-0.80100130-160160-2200.80-1.20150180-220220-2801.20-1.60多年冻土上限以上可不装药或少装药。光面爆破作业采用弱性装药(空隙装药)，其药包也可按设计捆扎在双股导爆索上。(四)爆破器材1．高原冻土爆破用的爆破器材要具有防水抗冻性能，优先使用KBW型乳化炸药，钝感型乳化炸药和钝感型水胶炸药。二号岩石硝铵炸药可在寒季使用，但不能在炮孔中使用散装硝铵炸药。起爆和传爆器材可使用电雷管、非电导爆管起爆系统，双层耐寒导爆管、导爆索、火雷管和导火索。必要时，上述爆破材料要采取防水措施。2．工地临时性爆破器材库房要统一规划(按有雷击地区的条件，依据《民用爆破器材工厂设计安全规范(试行)》的有关规定进行专门设计，并作出安全评估)。3．现场运输和临时存放爆破器材，应采用安装有特别车厢的汽车。特制车厢必须是外包铝板或铁皮的木车厢，车厢前壁和侧壁应开有30cm×30cm的铁栅通风孔，后部开设有外包铝板或铁皮的木门，门上上锁，整个车厢外表涂防火剂，并设有危险标记。车厢要有防滑装置。车厢内的右前角设置一个能固定的专门存放雷管的木箱，木箱里面必须衬软垫，箱上上锁。爆破器材的存放量不得超过车辆额定载重量的三分之二，同一车上，装有炸药与雷管时，雷管不得超过2000发和相应的导火索与导爆索。4．使用爆破器材，应按照厂家的质量和技术标准进行检查验收，并遵照其使用说明进行安全操作。现场使用爆破器材，不得在露天暴露放置，以避免紫外线直接照射。(五)爆破工艺(路堑开挖爆破作业施工工艺流程见后图)1．施工准备爆破开挖地表范围内的草皮，钻孔前一般不应破坏，为避免地表水对钻爆作业的影响，必要时，可在钻孔作业前做好改沟或修筑围堰。2．测量布孔：根据钻爆设计及试爆结果确定的参数，用灰点或油漆定出炮眼位置，并按照爆破设计进行复核。3．机械钻孔：炮孔布点完成后，安排机械进场。冻土采用电动螺旋钻、地质钻机或聚能弹成孔；岩石采用潜孔钻或地质钻机钻孔，按爆破设计的角度和深度钻孔。钻孔中随时检测孔径、角度和钻孔深度，达到要求即停钻，用石块覆盖孔口，并做标记。4．装药堵塞：装药前将炮孔内的石粉、泥浆清除干净，然后用炮棍将药卷送入炮孔，并轻