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(kāi)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(yùn)的水上運(yùn)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(wàn)人口、32萬(wàn)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(chǎng)，左前方約180m處有一加油站，右前方約200m處有一碎石場(chǎng)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(chǎng)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(duì)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(xiàng)目含新增加工程量主要為水上、水下石方開(kāi)挖工程量為10.81萬(wàn)m3，山坡錨噴支護(hù)0.3萬(wàn)m3和水下土方疏浚工程量為4.06萬(wàn)m3。xx石方段設(shè)計(jì)河道中心線長(zhǎng)約190m（HD362～HD366）?？紤]現(xiàn)場(chǎng)施工和運(yùn)輸條件，大型設(shè)備從鄉(xiāng)間機(jī)耕路運(yùn)達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。由于開(kāi)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(dòng)和飛石對(duì)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(yàn)和投入本工程水下鉆爆機(jī)械設(shè)備力量綜合考慮，對(duì)▽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(jì)—→錨定鉆孔作業(yè)平臺(tái)—→移機(jī)就位—→確定孔深—→套管護(hù)孔—→鉆孔—→成孔沖洗—→測(cè)量驗(yàn)孔—→裝藥—→連線—→平臺(tái)撤離—→起爆—→解除警戒—→下一施工循環(huán)施工中的幾項(xiàng)主要技術(shù)措施分述如下：2.1鉆孔作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)為順利實(shí)施石方開(kāi)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(jiǎn)易起升鉆爆作業(yè)平臺(tái)船(16m×6m)。作業(yè)平臺(tái)采用鋼體浮箱結(jié)構(gòu)，兩浮箱間距5m。浮箱內(nèi)徑Φ1100mm，單長(zhǎng)12m，扣除浮箱、平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)自重，浮力約為15t。通過(guò)槽鋼、工字鋼將兩浮箱焊接為承載鉆機(jī)及附屬設(shè)備的船體。潛孔鉆鉆機(jī)由腳手架鋼管鉸接固定在平臺(tái)上，組成鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)。浮箱兩側(cè)各向外伸出0.5m，另外焊接兩個(gè)小平臺(tái)，可供4臺(tái)KSZ-100型潛孔鉆機(jī)工作之用。為加快鉆機(jī)就位速度，鉆機(jī)平臺(tái)可沿槽鋼軌道滑動(dòng)移位。見(jiàn)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(yàn)，測(cè)量定位后，采用八只鐵錨及100m以上的錨繩，由機(jī)動(dòng)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(tái)升起基本脫離水面，此時(shí)整個(gè)鉆孔平臺(tái)上的荷載完全支承在四根鋼管立柱上。鉆孔施工時(shí)，不會(huì)受到波浪起伏的影響，保證成孔質(zhì)量。鉆孔平臺(tái)移位時(shí)，先收回立柱，使鉆孔平臺(tái)浮在水面上，此時(shí)通過(guò)拉動(dòng)錨繩將平臺(tái)移到下一鉆孔位置施工。見(jiàn)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(diǎn)是鉆孔定位易于控制，簡(jiǎn)便操作，利于裝藥，提高工效。鉆孔機(jī)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(kāi)挖達(dá)到設(shè)計(jì)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(shù)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(tái)）可鉆4排共24個(gè)炮孔，一般8～10船為一爆破區(qū)域，當(dāng)設(shè)計(jì)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(shí)應(yīng)注意對(duì)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(méi)，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(lái)，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(shí)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(jiǎn)單越好。介于本工程水下爆破為中深孔開(kāi)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(jì)算考慮到水下石方爆破時(shí)需克服的水體阻力，因此其裝藥量計(jì)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(xiǎn)半徑考慮，水下石方爆破只需達(dá)到松動(dòng)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(jì)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(gè)炮孔內(nèi)雷管連接起來(lái)，為了確保每個(gè)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(cè)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(cè)繩測(cè)定孔位。拉動(dòng)纜繩將鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)孔位，開(kāi)鉆前將四周纜繩拉緊，拋錨就位。人工手拉5t葫蘆將平臺(tái)上四根立柱逐漸沉入水底固定，鉆機(jī)就位準(zhǔn)備開(kāi)鉆，鉆孔過(guò)程中不能讓平臺(tái)移位。②下套管：鉆孔定好位后，下套管穿過(guò)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(shí)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(jì)標(biāo)高后，拔出鉆具將帶有雷管的炸藥裝至設(shè)計(jì)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(tái)上，待平臺(tái)移位時(shí)，將導(dǎo)爆管移到系有繩索的浮胎上，漂浮在水面。通過(guò)五道工序，形成一個(gè)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(tái)上。②鉆完每炮設(shè)計(jì)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(gè)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(yùn)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(jī)，工作臂長(zhǎng)為9m，能滿足水下石渣抓料的要求。駁船上的石渣通過(guò)碼頭吊抓料上岸，通過(guò)推土機(jī)就近堆放和平整，部分石渣由岸上挖機(jī)裝入自卸車運(yùn)至指定堆棄場(chǎng)。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(gè)別飛石和空氣沖擊波的安全校核計(jì)算如下：3.1一般爆破飛石安全距離計(jì)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(gè)別飛石對(duì)人員的安全影響如表1所示：表1爆破個(gè)別飛石對(duì)人員的安全影響建構(gòu)筑物與爆源的距離離最小個(gè)別飛石石安全距離離計(jì)算的個(gè)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(chǎng)場(chǎng)8020050安全(人員撤撤離)右前方碎石場(chǎng)場(chǎng)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(dòng)速度計(jì)算V=K（Q1/3/R）a，cm/s式中：V--介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(shí)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(jì)算，爆破震動(dòng)對(duì)臨近建筑物的影響如表2所示。表2爆破震動(dòng)對(duì)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(dòng)速度度(cm/ss)計(jì)算的震動(dòng)速速度(cm/ss)備注加油站18050.557安全正前方碎石場(chǎng)場(chǎng)8051.88安全右前方碎石場(chǎng)場(chǎng)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(jì)算Rk=25×Q1/3，m式中：Rk——空氣沖擊波對(duì)人員的最小安全距離，mQ——一次爆破的炸藥量，kg；微差爆破時(shí)，Q按單響最大藥量計(jì)算。對(duì)于本工程，Q為150kg，經(jīng)計(jì)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(duì)人員是安全的。3.4水中沖擊波計(jì)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(duì)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(jì)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(jì)手冊(cè)-2》施工技術(shù)中水下爆破對(duì)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(duì)xx石方段爆破的警戒距離要求和實(shí)際情況，規(guī)定