隧洞开挖安全生产方案

浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案1-第一章、工程概况工程名称：浙江省丽水市松阳县农业综合开发江南中型灌区节水配套改造项目（Ⅲ标）工程地点：浙江省松阳县谢村源建设单位：浙江省松阳县水库和堤防管理处；施工单位：浙江景昌建设有限公司本工程位于松阳县新兴乡与樟溪乡境内,该项目施工包含一条引水隧洞（谢村源隧洞）,开挖范围渠道开挖隧洞明挖及暗挖;隧洞长3462m,支洞长192m,隧洞长共计3654m，隧洞掘进方量约16771m³，隧洞口明挖约1000m³，洞身净空采用2.3×2.5m圆拱形断面。主洞与支洞交叉段及IV、V类围岩段采用钢筋混凝土衬砌，断层带地段采用木支护，其余洞段边墙与拱顶至隧洞开挖结束后经地质工程师现场勘察后确定。隧洞掘进工期约为16个月。第二章、工程地质与周边环境引水隧洞沿线山体雄厚，地形陡峻，侏罗系上统高坞组(J3g)青灰色～肉红色流纹质晶屑熔凝灰岩为主，块状，坚硬，局部夹沉凝灰岩、粉砂岩、凝灰质砂岩，NE5l°，NW∠25°，并有少量细晶花岗岩脉及辉绿岩脉穿插，具混合岩体特征，岩性单一，岩石致密坚硬。不良地质情况：小断层破碎带宽0.2～0.4m，岩石弱风化，呈碎裂结构，地下水以滴状渗出为主。岩体完整，自重应力和构造应力均较高，局部岩爆。引水隧洞进口东面约10m处有一座混凝土小桥；南面为山地西面西面距上源口村最近民房（砖房）约200m,距谢村源三级电站约110m；北面距通村公路约90m。浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案2-引水隧洞支洞口距下源口村最近民房（砖房）约90m,支洞口东面有电信电缆、通村公路、距支洞口距10m,跨过小溪对面山上有二条电信电缆及一条10kv高压线，距支洞口分别约80m、81m、85m；西面山顶有一条35kv高压线（东西走向）距支洞口平距约160m、高差约70m；其他方向均为山地。引水隧洞出口距西北面有两幢民房（土坯房）分别约115m、135m，距北面有一土房约80m、其他方向为山地、农田。综合上述本工程周边地质环境一般。但施工时还需要严格按照设计方案施工、确保施工安全。编制依据招标单位提供的谢村源隧洞工程招标文件招标单位组织的现场考察所得资料；《爆破安全规程》GB6722-2003国家有关行业标准及水利部现行标准及规范；根据我单位踏勘工地现场调查咨询、资料的整理、分析及从事施工类似工程的经验；第三章洞口及洞挖施工1、洞口施工施工前组织精测队按设计资料提供的三角网点及水准网点，进行全标段的控制测量和隧洞轴线贯通控制测量，完全吻合设计资料提供的基本数据，且满足精度要求。按此精测资料进行洞口边、仰坡施工放样。进洞前洞口土石方施工和洞口加固，随洞口场地一并施工。根据设计提供和现场实际考察，初拟场地土方用挖掘机自上而下直接推运，浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案3-石方采用小炮松动爆破，机械开挖人工配合清刷边坡，土石方用于就近平整施工场地。在施工洞口土石方同时，作好洞口截水沟，边仰坡加固和防护。洞口开挖时，在开挖轮廓线的周边，采用密钻眼，爆破前做好工作面临近光电线缆防护工作（用竹夹板包裹防护），爆破工作面用沙袋压护防止飞石。根据本工程现场实际情况，并结合以往类似工程施工经验，引水隧洞进出口及支洞口明挖拟采用浅孔台阶爆破法施工，最终边坡开挖时应按设计边坡坡度钻孔，并减小孔间距，降低单孔装药量，以保护边坡。浅孔台阶爆破法施工时，应自上而下分台阶进行，本工程需要控制的主要有飞石、震动等，个别飞石，控制危害方法主要有选择合理的单耗、合理的爆破网络。根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式：反向推导一次齐爆最大装药量公式：Qmax＝R3(VKP/KK′)3/a（式2）式中：V—允许最大震动速度，cm/s，土房取1.3cm/s、砖房取2.8cm/s、水电站0.5cm/s、小桥4.2cm/s；K、—与地质地形有关的系数，本次爆破K取170、取1.7；K′—分散装药衰减系数，K′取1；R—最大一段齐爆药量的几何分布中心到邻近被保护物的距离，m；从现场来看，最近小桥10m，最近土房为80m，最近砖房为90m，)/(31RQKKV（式1）浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案4-水电站为110m，不同距离计算结果：表3-1：爆区距最近保护物不同距离时的安全允许装药量表Q(Kg)建筑物至爆源中心距离R(m)允许振动速度V(cm/s)土坯房1.3(cm/s)砖房2.8(cm/s)水电站0.5(cm/s)中小桥4.2(cm/s)101.462011.663039.374093.3150182.258094.25746.5190134.19134.191062.90110245.00245.0045.381940.63备注小桥为混凝土结构按钢筋混凝土结构房屋取值。计算结果表明，采用浅孔爆破是符合安全规程要求的，浅孔爆破要严格按上表控制一次齐爆爆破药量，合理设计台阶高度及孔网参数。表3-2：爆区不同岩性的K、α值爆区不同岩性的K、α值岩性Kα坚硬岩石50~1501.3~1.5中硬岩石150~2501.5~1.8软岩石250~3501.8~2.0浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案5-表3-3：爆破振动安全允许标准爆破振动安全允许标准序号保护对象类别安全允许振速(cm/s)＜10Hz10Hz～50Hz50Hz～100Hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋a0.5～1.00.7～1.21.1～1.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a2.0～2.52.3～2.82.7～3.03钢筋混凝土结构房屋a3.0～4.03.5～4.54.2～5.04一般古建筑与古迹b0.1～0.30.2～0.40.3～0.55水工隧洞c7～156交通隧洞c10～207矿山巷道c15～308水电站及发电厂中心控制室设备0.59新浇大体积混凝土d：龄期：初凝～3d龄期：3d～7d龄期：7d～28d2.0～3.03.0～7.07.0～12注1：表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。注2：频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据：硐室爆破＜20Hz；深孔爆破10Hz～60Hz；浅孔爆破40Hz～100Hz。a选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。b省级以上(含省级)重点保持古建筑与古迹的安全允许振速，应经专家论证选取，并报相应文物管理部门批准。c选取隧洞、巷道安全允许振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩状况、断面大小、深埋大小、爆源方向、地震振动频率等因素。d非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速，可按本表给出的上限值选取。浅孔台阶爆破设计1）钻孔直径D:D=42mm；2）最小抵抗线W：W=（25~30）D或W=（0.4~1.0）H；3）台阶高度H：H≤5，范围内具体取值根据现场情况选取；4）孔间距a:a=m1w=(1.0~1.5)w；浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案6-5）排间距b:b=(0.8~1)a；6）超深Δh:Δh=(0.15~0.35)W；7）单耗q:q=0.35kg/m3，根据地质条件及岩性取值；8）单孔装药量Q:Q前=qawHQ后=qabH；9）装药长度L1:L1=Q/qxqx:炮孔装药线密度qx=1kg/m；10）填塞长度L2:L2=L-L1应满足L2≥0.8W；按不同台阶高度计算得到浅孔台阶爆破参数。表3-4：浅孔台阶爆破参数表（D=42mmq=0.35kg/m3）台阶高度H(m)抵抗线w(m)超深Δh(m)孔距a(m)排距b(m)填塞长度L2(m)单孔装药Q(kg)1.00.70.20.80.71.00.21.51.00.21.11.00.930.772.01.00.21.21.01.360.842.51.20.21.41.21.231.473.01.40.31.51.41.12.24.01.40.31.51.41.362.945.01.40.31.51.41.623.68根据现场爆破效果再对孔距、排距、单耗在做适当的调整11）布孔方式及台阶要素图：梅花形布孔炮孔布置示意图爆破自由面浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案7-12）装药结构：线性连续装药；装药结构示意图起爆药包堵塞段炸药浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案8-13）起爆方式：非电毫秒微差起爆，每个炮孔内装1个起爆药包。非电毫秒雷管孔外延时，导爆管四通和毫秒雷管复式连接。浅孔台阶爆破起爆网路图爆破自由面第一排第二排第三排说明：孔内采用9段非电毫秒雷管，孔外排间采用5段非电毫秒雷管联接，簇间采用3段非电毫秒雷管联接，一簇可为一个或多个孔，应根据单响药量确定。14）起爆网络：为确保起爆网络的安全传爆、改善爆破质量、减少爆破危害、方便施工操作，结合我公司的施工技术和经验，本工程的爆破起爆网络拟采用复式微差起爆网络，起爆网络采用塑料导爆管和四通连接，起爆器起爆。为控制爆破有害效应，应控制隧洞进口最大单响药量为1.40kg，一次爆破最大装药量为72kg；支洞口及隧洞出口最大单响药量为10kg，一次爆破最大装药量为200kg。为了确保起爆网络设计与现场施工的有效衔接，方便爆破施工，避免雷管的分发错误，采取了标识措施。对每个孔都用竹片进行标识，表明孔号、孔深、雷管段位。爆破飞石、爆破震动的计算与防护爆破飞石浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案9-浅孔爆破根据爆破飞石距离R计算公式：Rf=(40/2.54)×D；式中：Rf—飞石的飞散距离，m；D—炮孔直径，4.2cm；经计算：Rf=66m；爆破飞石距离大于保护物安全距离，需采取行之有效的措施对个别飞石进行控制。爆破空气冲击波因浅孔台阶爆破炸药单耗小且起爆方式采用了孔外延期微差爆破，炮孔堵塞长度较长，且爆破空气冲击波的衰减比较快，影响范围是极小的，故空气冲击波的影响可以忽略不计。爆破地震根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式：计算爆破震动速度。式中：V—最大震动速度，cm/s；K、—与地质地形有关的系数，本次爆破K取170、取1.7；)/(31RQKKV浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案10-K′—分散装药衰减系数，K′取1；Q—一次齐爆的最大药量，kg,取隧洞进口最大单响药量1.4kg，隧洞出口及支洞最大单响药量10kg；R—最大一段齐爆药量的几何分布中心到邻近被保护物的距离，m；从现场来看，最近土房最近约80m，砖房最近约90，水电站最近约110，小桥约10m，代入计算得：隧洞出口及支洞口V土坯房=0.36cm/sV砖房=0.30cm/s；隧洞进口V水电站=0.07cm/sV小桥=4.10cm/s；小于爆破安全规程的规定值，可见爆破所引起的震动影响是在国家规定范围内的。飞石防护本飞石防护主要针对引水隧洞进口及支洞口明方开挖。（1）近体防护：在爆破部位,孔与孔之间先放置一些沙袋（蛇皮袋内装黄沙，可顺带压住雷管），沿炮孔轴线按1m×1m矩形排列，空隙处用稻草捆（直径30cm）铺满，要求基本找平，之上在铺一层竹脚手片（脚手片规格1.4m×1m），脚手片需用双排钢管固定，之上再加一层钢丝安全网，以阻挡飞石溢出，所有的覆盖物覆盖面积需超出爆破面积2m，在覆盖物上加设配重，配重采用砂袋（5个/m2）每袋重不小于50kg。浙江景昌建设有限公司松阳县江南中型灌区隧洞施工安全专项方案11-近体防护示意图砂包稻草毛竹片钢丝网层炮孔自由面（2）移动通信光缆距爆区约10m，为更好的保护通信线，可在爆区自由面对准通信线的那一段通信线用毛竹片包裹起来，防止个别飞石砸断或损坏通信线。（3）填塞：保证填塞长度和填塞质量，堵孔采用钻孔尾粉或黄沙和黄泥拌合而成的堵塞材料，并用竹杆或木棍捣密实，堵孔长度不小于最小抵抗线。（4）自由面：应根据现场实际情况，及时调整爆破自由面，使之不朝向周边建（构）筑物。（5）采用松动爆破，遵循“多钻孔、少装药”原