人工挖孔桩爆破专项施工方案

大连市202路轨道线路延长工程09标段人工挖孔桩爆破专项施工方案编制：复核：监理工程师：日期：2010年4月10日一、工程概况：大连市202路轨道线路延伸工程第九合同段起讫桩号为：DK19+366～DK24+301。标段线路全长5120.734米，中间含有塔河湾预留车站。第九合同段是此延伸工程项目中线路最长、施工难度最大、造价最高的一个标段，线路沿途紧靠旅顺南路、郭水路和新城大街。本合同段设计全线采用高架桥梁线路。基础为钢筋混凝土桩基础（分钻孔灌注桩和人工挖孔桩两种形式）+钢筋混凝土承台；下部结构墩柱为花瓶式独柱墩；上部结构为钢筋混凝土简支梁和预应力钢筋混凝土连续箱梁组成，标准段内箱梁底宽4.5m，顶宽9.7m；加宽路段（三线轨道）箱梁底宽8.9m，顶宽14.1m。1、设计技术标准：线路类型：城市轻轨；正线数目：双线；最小曲线半径：400m；最大曲线半径：800m；最大坡度：30‰；竖曲线半径：最小XXm；最大xxm；轨距：1435mm；钢轨：正线及辅助线60kg/m；站场线50kg/m；道床结构：碎石道床，全线采用无缝线路；道岔：正线及辅助线采用9号道岔，车场线采用7号道岔；扣件：采用弹调扣件；轨道建筑高度：轨顶至梁顶69.1cm；限界：区间直线及曲线半径≥300m地段间距为3.6m～4.3m,桥面宽为9.7m，其它地段及曲线地段按半径大小及线间距加宽要求另行加宽；跨越既有及规划道路时，桥下净空高按其未来改造或修建的标准考虑并满足《城市道路设计规范》的要求；设计洪水频率：1/100年。2.桥梁工程：(1)龙王塘站～塔河湾站里程：DK19+366～DK20+819，长度为1453m；其中DK20+016～DK20+546临海，处于旅顺南路左侧的半坡上和海滩边。桥梁跨径：12×(3-25)m+1×(1-25)m+1×(3-25)m+4×(2-20)m+2×(3-20)m+2×(2-18)m+(20+25+20m+1×(1-22)m，其中4×(2-20)m+2×(3-20)m+2×(2-18)m为三线设计；基础结构设计：群桩基础之上设2.5m厚承台；桩基形式主要有φ1.2m、φ1.5m两种，均为钻孔灌注桩；桥墩：全部为花瓶状独柱墩；梁体：一般双线主跨为25m单箱单室预应力砼梁，一般梁高1.6m，顶宽9.7m，底宽4.5m；三线跨度为18m、20m单箱双室钢筋砼连续梁，一般梁高1.6m，顶宽13.9m，底宽8.7m；混凝土：预应力钢筋砼箱梁采用C50砼；钢筋砼箱梁采用C40砼，桥墩墩身采用C40砼，垫石采用C40砼；承台采用C30砼；桩基砼采用C30砼，无地下水侵蚀时，水下灌注桩砼等级为C30，有海水或地下水侵蚀时，水下灌注桩砼根据地质要求采用抗侵蚀砼；预应力钢筋：采用抗拉强度标准值为1860Mpa，直径15.24mm的高强度低松弛钢绞线；普通钢筋：I级钢筋采用HPB235钢筋，II级钢筋HRB335钢筋；支座：采用可调高调平TGTP-Ⅳ系列盆式橡胶支座，竖向承载力为2500KN、3000KN、6000KN、25000KN四种规格，分为纵向“ZX”和固定“GD”两种形式。(2)塔河湾站～旅顺站里程：DK20+899～DK24+301，长度为3587.734m；桥梁跨径组合为：(40+64+40)m+5*(3-25)m+(25+25+22)m+(25+30+25)m+7*(3-25)m+(25+25+19.46)m+(25+25+20)m+15*(3-25)m+(25+25+20)+2*(3-25)m+(25+25+20)m+3*(3-25)m+(20+25+25)m+2*(3-25)m+(25+30+25)m+(25+40+25)m+1*(1-25)m+(25+25+20)m+(25+40+25)；基础结构设计：群桩基础设2.5m厚承台，单桩基础大多不设承台，采用单桩独柱形式；桩基形式主要有φ1.2m、φ1.5m、φ2m、φ2.8m等，其中DK20+899～DK22+300桩基均为钻孔灌注桩施工；DK22+300～DK24+236.46(不含)全部采用挖孔灌注桩施工，DK24+236.46～DK24+161桩基均为钻孔灌注桩施工；DK24+161～DK24+301全部采用挖孔灌注桩施工；二、人工挖孔桩爆破施工方法本标段人工挖孔桩主要为φ1.25m、φ1.5m、φ2.0m和φ2.8m四种规格。根据设计本工程桩基均为端承桩，设计嵌岩深度较大，在施工中难以避免爆破作业。针对此情况特别编制挖孔桩爆破施工方案。由于人工挖孔桩入岩爆破施工时，自由面狭小、作业面较深、岩石的夹制力较大，中风化层以上地段成孔时，受流沙、流泥的影响，有些地段护壁质量较差抗震能力小。所以孔桩入岩爆破宜采用小直径浅孔微差爆破。1、爆破参数桩基入岩爆破因为临空面少，参数不同于自由面大的隧道爆破参数，但可参照矿山竖井开拓时的一些爆破参数。其实际值应根据所爆破的孔桩直径、岩石的物理力学性能、岩石的风化程度、岩石的结构组分、内聚力、裂隙性、特别是岩石的变形性及其动力特性、以及所用炸药的性能来确定。（1）单位用药量系数孔桩入岩爆破的岩石为中、微风化板岩，孔桩直径为Ф1.25-2.8m，周边对所爆破岩石的约束力大。根据简明施工计算手册（第三版）P173表3-41得炸药单位消耗量q值如表1：炸药单位消耗量q值表1土石类别岩石坚固性系数（f）单位用药量系数q（kg/m3）备注一0.5～0.60.5～1.0二0.6～0.80.6～1.1三0.8～1.00.9～1.3四1.0～1.51.2～1.5五1.5～4.01.4～1.65泥岩、软的石灰岩六4.0～101.6～1.85密实石灰岩、风化花岗岩七10～181.8～2.6坚实白云岩、玄武岩八18～25以上2.1～3.25石英岩、闪长岩注：1、本表中以2号岩石硝铵炸药为准，当用其它炸药时，必须乘以换算系数e值；2、表中所列q值是指一个自由面的情况。如为两个自由面，应乘以0.83；三个自由面乘以0.67；四个自由面乘以0.5；五个自由面乘以0.33；六个自由面乘以0.17。3、表中q值是在药孔堵塞良好，即堵塞系数为1的情况下定出。如果堵塞不良，则应乘以堵塞系数d，见表2。如果孔桩的开挖直径超过2m，在爆破同样岩石的条件下，单位用药量系数q值可降低20-30%。堵塞系数d的数值表2实际堵塞长度B＇以计算堵塞长度B的比值B＇/B1.000.750.50.250对土烈性炸药1.01.21.41.72.0黑火药124612对岩石和混凝土烈性炸药1.01.21.41.72.0黑火药1246-(2)、炮眼的数量炮孔数量按经验公式：N=3.66*q*3*S*0.244进行计算。式中：q为单位用药量,根据我标段桩基嵌岩情况为石英板岩，本应2.65kg/m3，但因桩孔周边建筑较多，为减小爆破震动，相应的减少用药标准，取1.5kg/m3.S为开挖断面积。S=1/4πD2(D为桩径)因此:◇桩径1.25m的挖孔桩，炮眼设置数量为：N=3.66*1.5*3*1/4πD2*0.244=3.66*1.5*3*1/4π1.252*0.244=4.93≈5个◇桩径1.5m的挖孔桩，炮眼设置数量为：N=3.66*1.5*3*1/4πD2*0.244=3.66*1.5*3*1/4π1.52*0.244=7.1≈8个◇桩径2.0m的挖孔桩，炮眼设置数量为：N=3.66*1.5*3*1/4πD2*0.244=3.66*1.5*3*1/4π22*0.244=12.62≈13个◇桩径2.8m的挖孔桩，炮眼设置数量为：N=3.66*1.5*3*1/4πD2*0.244=3.66*1.5*3*1/4π2.82*0.244=24.72≈25个（3）、炮眼间距孔桩入岩采用手持式气动凿岩机钻眼，炮眼直径d=32-42mm，即a=（15-20）d，a=500-800mm。（4）炮眼深度与循环进尺在小直径孔桩入岩爆破中，岩石的周边夹制力大，炮眼利用率低。一般炮眼深度L取孔桩直径D的0.6-0.8倍，即L=（0.6-0.8）D。其中掏槽眼应比周边眼加深100-200mm。孔桩爆破炮眼利用率η一般可以达到85-95%，则循环进尺Lˊ=ηL=（0.85-0.95）L。2、炮眼布置在直径φ1.25m孔桩爆破中，工作面按中心1个掏槽眼，4个周边眼来布置；在直径φ1.25m孔桩爆破中，工作面按中心呈等边三角形设置3个掏槽眼，5个周边眼来布置；在直径φ2.0m孔桩爆破中，工作面按中心呈等边三角形4个掏槽眼，9个周边眼来布置；在直径φ2.8m孔桩爆破中，工作面按中心呈等边三角形3个掏槽眼，22个周边眼（分两排：外排14个眼，内排8个眼均布）来布置；掏槽方式采用斜眼掏槽,按照锥形布置，倾角10-15°。周边眼以开挖边线布置,打斜向眼,倾角大小一般为2°～3°。中心掏槽眼孔宜比边孔应打深15cm。周边眼距孔桩护壁100-200mm均匀布置，3、装药量计算（1）每循环进尺所需用药量Q=0.33Kπ(D/2)2L式中：Q——每循环进尺用药量（g）K——单位用药量系数，见表1（g/m3）D——孔桩掘进直径，（m）L——炮眼的平均深度，（m）（2）单孔理论装药量qq=Q/N式中：q——单孔理论装药量（g）Q——每循环进尺用药量（g）N——工作面炮眼数量，（个）综上(1)、（2）所述：◇桩径1.25m的挖孔桩，循环进尺深度为0.7*1.25=0.875m，循环进尺需用药量：Q=0.33*1.5*π(1.25/2)2*0.875=0.53kg;单孔装药：0.53kg/5=0.11kg。◇桩径1.5m的挖孔桩，循环进尺深度为0.7*1.5=1.05m，循环进尺需用药量：Q=0.33*1.5*π(1.5/2)2*1.05=0.92kg;单孔装药：0.92kg/8=0.12kg。◇桩径1.8m的挖孔桩，循环进尺深度为0.7*1.8=1.26m，循环进尺需用药量：Q=0.33*1.5*π(1.8/2)2*1.26=1.59kg;单孔装药：1.59kg/11=0.145kg。◇桩径2.0m的挖孔桩，循环进尺深度为0.7*2.0=1.4m，循环进尺需用药量：Q=0.33*1.5*π(2.0/2)2*1.4=2.18kg;单孔装药：2.18kg/13=0.168kg。◇桩径2.0m的挖孔桩，循环进尺深度为0.7*2.8=1.96m，循环进尺需用药量：Q=0.33*1.5*π(2.8/2)2*1.96=5.97kg;单孔装药：5.97kg/25=0.239kg。4、装药量的分配一般情况下，掏槽眼的药量qt比周边眼药量qb多装20-25%qt=(1.2-1.25)qqb=(0.85-0.95)q式中：qt——掏槽眼装药量，（g）qb——周边眼装药量，（g）二、爆破器材选型1、炸药人工挖孔桩入岩段爆破施工总是存在岩层裂隙水及成孔护壁时下滴的渗水，最好选用防水性好的炸药，另外为了保证成孔护壁在爆破施工中的稳定性，应选用爆炸威力适中的炸药。可选岩石乳化炸药，其抗水性好、药卷易于分割、威力适中；如选用2#岩石铵梯，需对炸药本身做好防水处理。2、雷管孔桩掘进爆破应用电雷管网络，禁止使用导火索、火雷管起爆网络。电雷管起爆网络的接头一定要有良好的绝缘性，接点应离开泥水面。同时，为取得较好的爆破效果，保护护壁的稳定性，应选用微差爆破使用的秒延期雷管，周边眼滞后掏槽眼起爆0.1s以上。3、起爆器可选用MFJ—100国产电容式起爆器，串联起爆能力可达100发，充电时间7-10s，供电时间3-6ms，电源1#电池4节。孔桩爆破每次起爆的雷管都在20发左右起爆器要求体积较小，便于携带，结构组成简单，因此可选用MFJ—100或JZDF—300—B国产电容起爆器。三、施工管理与组织人工挖孔桩施工过程中作业人数多，工序交叉多，为了保证入岩爆破安全、顺利进行应按以下程序进行组织管理：1、施工管理（1）本标段因为地处城市郊区，国家对城市周边爆炸物品的管理严格，不允许非专业民爆公司以外的单位在城市周边进行爆破作业。因此我标段的爆破将委托大连民爆公司进行爆破，我部负责钻眼