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郎溪县水库新建灌溉涵洞爆破开挖和安全支护心得

时间:2011-05-25 18:27:26 点击:

[摘要]本文针对郎溪县水库新建灌溉涵洞的地质条件、涵洞断面较小,以及施工中存在的主、客观因素进行分析,提出了涵洞爆破程序的合理安排,确保工程如期完成,并发挥效益。
[关键词]:灌溉涵洞 爆破 造孔  出渣 炸药 支护
1 、 概述
1.1工程概况
郎溪县水库新建灌溉涵洞布置在左坝头山体内,洞室轴线走向为:N25E,进口高程49.5m,出口高程47.0m,隧洞一般埋深15-30m。自上游至下游依次为进口引渠、闸室控制段、洞身段、出口斜坡与消力池段,其后与原渠道连接。涵洞全长约133.5米(原设计是127.5米),洞径2.5×2.8m(净洞径1.5×1.8m)为城门洞型。 
1.2工程地质条件
隧洞围岩主要为志留系泥质细砂岩:灰色,弱-微风化,岩心呈块状,裂隙发育,倾角多为15度和70度居多,裂隙为白色石英质充填,或有少量褐色铁锰质浸染,部分微张。未见明显断层。
隧洞进口表层几无强风化层,多为弱风化层,厚度一般4-5m左右,以下为微新岩石,进口坡度约在25--30左右;出口表层有坡积土混碎石层,厚度不等,以下强风化层厚度一般小于3.0m,出口坡度约在36--45左右。隧洞洞身段穿越区多为微新岩石,节理裂隙发育一般。
2 、涵洞洞室、竖井开挖与支护
  由于本工程距离左坝头、管理房及附属设施较近且隧洞正上方有50万kw高压输电线坐落其上,所以针对工程的地质条件和设计意图,确定施工原则为“短开挖、弱爆破、强支护、勤量测”。
2.1 洞室开挖与支护方法
由于本工程隧洞开挖断面小且地质条件较好,大多为Ⅰ、II类围岩,所以采取了全断面开挖法
2.1.1施工方法
全断面开挖法,型断面为Ⅰ、II类围岩,地质条件好,开挖后自稳时间长,除个别部位因裂隙影响需锚杆加固以外,通常不需施工支护;采用全断面开挖方法,一次钻爆成型,提高了施工进度。
2.1.2开挖手段
①钻孔:进口工区、出口工区用手风钻钻孔;
②装药:人工装药,采用非电毫秒雷管、实施深孔微差爆破(周边光面爆破)。
③通风:轴流式通风机排烟及压入新鲜空气。
④出碴:涵洞出渣采用人工配合电动三轮车,两班制轮流作业。
2.1.3工艺流程。测量放样→钻孔→装药、起爆→排烟、洒水→安全处理→出渣→(局部的锚喷支护)→下一循环。
2.2  竖井开挖与支护方法
2. 2.1由于进口段竖井位置正好处于Ⅲ、Ⅳ类围岩部分,所以采用了正台阶开挖法,Ⅲ、Ⅳ类围岩地质条件较差,开挖后自稳时间较短,必须适时地进行施工支护,因此采用正台阶开挖方案,先挖上台阶并作喷锚支护后,再进行下台阶的开挖与支护。
2.2.2支护方式则以“喷锚支护”为主。竖井位置喷砼较厚,施工时分作二次进行喷射,初次喷射厚度为200 mm,复喷厚度为200mm。U型槽段边坡喷砼较薄作一次进行喷射,厚度为200mm。
2.3 钻爆施工
2.3.1钻爆工艺:(1)钻孔方法:进口工区、出口工区用手风钻钻孔; (2)钻孔顺序:先底孔、再掏槽孔、然后周边孔、最后是崩落孔。(3)钻孔要求及检查:a. 钻孔是控制爆破效果及开挖质量(规格控制)的关键工序之一。周边孔的钻孔精度,特别是孔向,关系到开挖规格质量的好坏,要严格控制。周边孔开孔位置落在设计开挖规格线上,钻孔方向向外插
2°以利下循环钻孔施工。b. 其他炮孔的钻孔精度也要严格控制,以确保爆破效果,特别是掏槽孔的方向及深度,严格按爆破设计进行。c. 钻孔结束后,要认真检查,钻孔应吹干净,不得有堵塞的孔。钻孔数量、间距、深度等要仔细检查,发现漏钻应补钻,有方向偏差、堵塞的孔应及时汇报、处理。
2.3.2爆破方案: (1) 断面特性及围岩条件分析。本工程隧洞断面为城门洞型,洞身大部分属于基本稳定的Ⅰ、Ⅱ类围岩,部分属稳定性较差的Ⅲ、Ⅳ类围岩。按一般隧洞进行爆破。 (2) 钻孔深度及孔径。本工程隧洞断面较小(洞宽在5.8m以下),根据断面大小及设备情况,选用长度为3.0 m钻杆,设计掏槽孔孔深为2.5m,每循环进尺2.0m。炮孔直径35mm。(3) 掏槽方式。本工程隧洞采用四角斜孔对抄掏槽的方式。(4)装药参数及装药结构。掏槽方式采用斜孔对抄的方式。主爆孔在掏槽形成后按正常装药均可爆落;光面爆破减少隧洞的超欠挖量,和减少对围岩破坏。试验按孔眼间距为30 cm,35 cm,40 cm,45cm四组进行,每组三个平行的水平炮眼,共计12个,眼深2.5m,炮孔直径为50mm,用¢=32mm,L=200mm乳胶炸药,间隔装药,用传爆线连接,非电毫秒雷管起爆,取得最佳E值和q 值。总共钻孔35个,平均5孔/m2。总装药量为36kg,平均单耗为2.0kg/ m3。(5)起爆网络。除掏槽眼外,隧洞端面上的其他炮眼应尽量使其在无夹制的情况下起爆。采用矩形原理设计爆破的破裂线,这不仅可获得良好的爆破效果,且对围岩的破坏也减低到了最小限度。(6)为控制好开挖轮廓线,满足规范及设计要求,整个洞身开挖采用光面爆破技术。施工中严格按照经监理单位审批的钻爆设计方案进行布眼、钻孔、装药、堵塞及起爆,并根据围岩的不同情况,及时调整爆破参数,不断完善爆破设计。在实际掘进过程中,光爆施工效果良好,其中Ⅱ、Ⅲ类围岩拱顶炮孔痕迹保存率达到90%,边墙炮孔痕迹保存率达到80%,平均线性超挖小于8cm,均符合规范及设计要求。采用光面爆破技术施工,有效地发挥了围岩的自稳能力,提高开挖质量并节省投资。
3、存在问题与解决方案
在实际施工中遇到了一系列问题:首先涵洞爆破施工遵照当地公安部门的规定要求,每天上午8点派专车到十字镇派出所办理爆破施工审批手续,从手续审批到领取炸药返回施工现场需要4—5小时,石方爆破后清渣需要7—8小时。因为现场爆破后按照相关规定剩余炸药必须回库,待次日重新办理爆破手续,隧洞每天只能进尺2m。其次洞身长度加长为133.5m,这样按照进尺速度洞身工期将延长,贯通所需时间需要67天。也就是说在一切正常的情况下至少需要两个月零七天。再次由于水库承担着供水问题库水位只允许放至52.5m高程以上(吴淞高程),而进口段围堰高程为55.5m(吴淞高程),开挖洞身顶高程为51.5m(吴淞高程)。当水位过高时会对围堰及洞身产生大的侧压,严重威胁到围堰与开挖完成洞身的稳定性(具体表现为进口前段及进口U型槽段上游侧洞壁岩石存在大量渗水,有少量碎石塌落),而水库来水面积大,该区域年平均降雨在1200mm以上,一遇降雨库水位上涨速度快,这也就要求整个涵洞施工必须要在保证安全与质量前提下抢抓进度,抢工期。
上述问题的存在将难以保证进度计划要求,同时也影响老放水洞的封堵施工以及春季水库安全度汛的要求,对整体工期也产生了严重的阻滞。
    由于工期紧迫,只能对审批手续、施工方法调整:
对炸药审批问题将客观情况积极反映给公安机关,在法律允许范围内将审批手续简化、领用时间提前至早7点退库时间推迟至晚9点,这样在施工时间上有较大的弹性。
在炸药使用时间上有最大空间的情况下,对原施工方法进行了调整:①原计划的“短开挖、弱爆破、强支护、勤量测”的原则已不适用,针对现实情况头天夜间对第二天早晨爆破所需爆破孔钻好,钻取时采用长度2.5m钻杆,钻取1.8m~2.0m浅孔并将孔内残渣用风吹出待装药。由于计划每天爆破两次,因此第一炮必须减少出渣时间给第二排炮打孔与爆破争取更多时间。次日早晨于7:00准时至炸药库领取炸药,运至工地约1h。装药的同时将导爆线布置到位,并将警戒人员安排到位,约用30min~50min。这样就把原装药时间、布线时间、警戒人员分布时间约1h30min节省掉1h。也就是说第一排炮爆破于早晨8:30~9:00就可完成。
后续清渣工作,原计划爆破2m采用人工清渣,爆破产生石渣清理时间约用时7h。现将清渣改为鲁工小型装载机清挖,这样清理时间缩短至4h。即下午1:00即可进行第二次钻孔工作,技术员现场跟踪测量对洞轴线与开挖断面进行随时纠测、轴线边线放样。之后进行钻孔人员进行钻孔,由于没有下一排炮爆破制约,因此本次钻孔换为长3m钻杆进行钻孔,钻孔深度为2.5m左右,每断面钻取35个孔,约用时3h钻取并清孔完成。装药、布线、警戒等工作重复上次操作程序。因此于下午5:00前第二排炮爆破完成。此后继续清渣工作,技术人员待清理完毕后进入下一循环的测量、纠测、轴线边线放样工作,后续人员继续钻孔、清孔。
4、结束语
本工程施工虽然受很多客观条件制约,但是各部门人员积极参与与建议将理论转为实践,在火工材料审批手续复杂、施工环境艰苦、设备受空间限制不能大面积作业的的情况下取得了理想效果。总之,成熟的方案、执行的力度、质量管理人员与监理工程师的严格把关是工程保质量保进度顺利实施的关键在合理安排施工内容前提下,各方人员相互配合、密切合作,本着安全第一,质量为本的原则抢进度、抓工期。为某某水库顺利如期完成增加了一道有力的保障
 
参考资料:
1、《安徽省郎溪县水库除险加固工程地质勘查报告》,宣城市水利水电建筑勘测设计院编制。
2、《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》,中华人民共和国国家发展和改革委员会发布。
3、《水电水利工程爆破安全监测规程》,中华人民共和国国家发展和改革委员会发布。
 

作者:不详 来源:网络

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