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1、目 錄1、工程概況11.1、概述11.2、豎井布置11.3、水文地質條件1、地貌特征1、水文參數2、氣候條件2、區域構造2、施工區域水文地質概況31.4、隧道總體布置51.5、巖石段豎井開挖施工6、施工工藝流程6、巖石井筒鉆爆施工7、井內排水7、放樣布孔7、鉆孔72、爆破施工技術方案82.1、施工方法82.2、爆破施工主要機具及施工人員82.3、爆破施工工藝流程82.4、爆破器材及起爆方法82.5、爆破參數的確定8、參數a、b、H的確定8、裝藥量Q值的計算9、裝藥結構9、起爆網路設計92.6、爆破安全距離及藥量控制10、爆破地震波安全距離10、飛石影響102.7、爆破安全措施102.7.1 爆2、破安全技術防護措施10、爆破器材安全保證措施11、其它安全措施112.8、爆破安全評估113、注意事項12盾構豎井巖石段爆破開挖施工方案1、工程概況1.1、概述*隧道穿越工程屬于上海方向的支（干）線的控制性工程，位于江西省南昌縣黃馬鄉白城村饒坊自然村（西岸）及進賢縣溫圳譚溪村（東岸）撫河河段，穿越段河流由南向北流向，管道近東西方向。穿越處設計壓力為10MPa，管徑為1016，采用頂管隧道+鉆爆隧道的方式穿越，穿越工程等級為大型。由于管道的埋深要求，頂管隧道兩端的豎井深度均在41m，其中豎井的下段均有約15-17m的巖石段開挖。由于巖石段不能夠采用沉井施工工藝，本工程按照設計要求，巖石面以上均采3、用的逆作法施工模式，巖石段施工均需要采用松動爆破開挖后再進行襯砌護壁形成井壁，本方案主要針對豎井的下段控制爆破進行描述。1.2、豎井布置本穿越位于第1施工標段，起、終點里程分別為為0+000.0（相當于線路里程28+964.8）至1+415.0（相當于線路里程0+819.0）。始發井中心坐標為：X = 3135243.360、Y= 20408066.290；接收井中心坐標為：X = 3135182.190、Y = 20409480.220，兩井水平距離1134.25m，其中隧道穿越段水平長度1134.25m。1.3、水文地質條件、地貌特征穿越河段東岸地貌處于平原河谷及河床階地地貌，地貌成因屬侵4、蝕堆積類型，西岸為丘陵地區，出露基巖以粉砂巖和泥灰巖為主。穿越河段近東西向，穿越河段河床寬度約860m，現水面寬度約100430m，河水面標高18.00m，水深約0.305.00m；大部分河道為沙灘分布。現河道標高在16.3024.0m之間。西岸（南昌縣黃馬鄉白城村饒坊自然村）修筑有防洪護堤，堤頂寬度約7m，高約716m；大堤以西約140m為農田，地勢較平坦，地形標高一般在24.5026.50m，管線從兩丘陵低洼處通過，管線北側有1水塘。東岸（進賢縣溫圳鎮潭溪村）修筑有防洪護堤，堤頂寬度約89m，高約810m；大堤以東為平原地形，地勢平坦開闊（個別為魚塘），地形標高一般在22.5025.20m5、，岸坡相對高差近9m。、水文參數*段位于撫河下游西支，為支流，該河段無通航要求。穿越場地處最大流量9930m3/s，設計最高水位30.46m平均流速2.49m/s, 在百年一遇洪水流量條件下該穿越斷面河床沖深約4.46m，河床深槽最深點最大沖刷深度6.59m（極限沖刷），沖刷底高程為9.73m。說明極限最大沖刷位于礫砂（局部位于粉質粘土）層，為相對抗沖性較強河床組成。、氣候條件本區屬亞熱帶季風氣候，四季溫差較大，夏季酷熱，冬季寒冷，春季雨量較多，多年平均氣溫17.8，年平均降雨天數142d，46月份為豐水期，11月翌年2月為枯水期，其余為平水期。主導風向為北風或北東風，平均風速4.65.4m/6、s，歷史最大風力11級。、區域構造據江西省區域地質志，施工區大地構造處于贛中東西向構造帶，萍鄉樂平復式向斜、豐城婺源深斷裂、遂川德興深斷裂、新干湖口深斷裂、黎川南昌大斷裂等構造復合部位，不同類型的構造行跡紛繁密布，縱橫交錯，其分布見圖5.1。 圖5.1 近穿越區地質構造圖黎川南昌大斷裂：呈北西向延伸，南東延入福建，省區延長約220km。斷裂大部地段為河谷、盆地分布區，掩蓋嚴重，但衛照反映清晰，部分地段地形地貌反映明顯。斷裂北段控制了白堊系沉積，同時又切割了白堊系。此斷裂橫切一系列期及其以前的構造線，而明顯控制中生代的盆地和沉積，可能主要形成于印支運動，而在燕山運動期間仍強烈活動。其性質以張剪性7、特征表現較為明顯，該斷裂在管線西段近西岸大堤水域附近通過。施工區為侵蝕堆積河谷地形。場地內為單斜構造，地層傾向南西，傾角約58，場地內無斷裂構造通過，地層層序正常，基底構造穩定。、施工區域水文地質概況穿越區深度范圍內賦存地下水主要類型為松散巖類孔隙水及基巖風化裂隙水。孔隙水含水層巖性為砂土層，其透水性和富水性較好，主要接受側向逕流補給及地表水越流補給，以側向逕流的方式排泄。基巖風化裂隙水含水層巖性為下伏基巖（粉砂巖、泥灰巖、碎裂石英巖和白云巖），透水性和富水性較差，主要接受側向逕流補給及地表水越流補給，以側向逕流的方式排泄。勘探期間屬平水期豐水期，埋深0.206.00m、平均1.85m；標高18、7.5035.14m、平均22.99m。場區內沉積物主要為第四系沖洪積粘性土、砂土、礫砂，下伏白堊系泥質粉砂巖及石炭系黃龍組泥灰巖、碎裂石英巖和白云巖，由上而下共分為9個工程地質層，其中層為第四系沖洪積覆蓋層，層為屬白堊系上統南雄群組上部（K2n3）泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，按其風化程度又分3個亞層（全風化、強風化和中等風化），層為石炭系黃龍組（C2h），層為泥灰巖，按其風化程度又分2個亞層（強風化和中等風化），層為中等風化碎裂石英巖、中等風化碎裂砂巖、層微風化白云巖，管道穿越地段下伏基巖為磚紅色白堊系泥質粉砂巖（白堊系紅層）及石炭系黃龍組泥灰巖、碎裂石英砂巖、碎裂石英巖和白云巖，石炭系與上部白9、堊系呈不整合接觸，巖石結構及特性見下表。物理力學性能及原位測試指標 巖石的物理力學性質指標地層編號地層名稱統計項目單軸抗壓強度（MPa）天然飽和3中等風化粉砂巖樣本數1315最大值11.8011.30最小值7.306.70平均值9.608.94標準差1.541.60變異系數0.160.18建議值8.838.202強風化泥灰巖樣本數21最大值12.10最小值11.80平均值11.956.0標準差變異系數建議值11.886.03中等風化泥灰巖樣本數6最大值21.70最小值17.50平均值19.72標準差1.68變異系數0.09建議值18.33中等風化碎裂石英砂巖中等風化碎裂石英巖樣本數146最大值10、53.243.5最小值19.5017.2平均值30.4827.3標準差11.678.93變異系數0.330.31建議值24.8919.93微風化白云巖樣本數1216最大值125.6089.4最小值81.1030.2平均值102.5365.66標準差19.0922.62變異系數0.190.33建議值92.5255.611.4、隧道總體布置根據穿越東西兩岸地形地貌，西岸豎井位置在距大堤坡腳外90m處；東岸豎井位置在距大堤坡腳外100m處。詳見穿-L730/2。1）西岸始發井西岸豎井布置在大堤和水塘、小土包之間的平坦地面作為井口位置，井深42米，內徑10m。2）東岸接收井東岸豎井布置在大堤和鱉塘之間11、的高坎處平坦地面作為井口位置，井深40.5米，內徑12.5m。3）隧道穿越軸線布置確定西岸豎井為頂管始發井，東岸豎井為頂管接收。頂管隧道主要穿越中等風化泥質砂巖、中等風化破碎石英巖和中等風化白云巖。因此，為了滿足豎井施工深度的要求，兩岸的豎井均有較大一段深度需要穿越巖石層，根據巖石的質地情況，巖石段的開挖需要采用鉆爆法進行施工。西岸豎井為始發井，該豎井內徑為10m，井深為41m。豎井所在地層主要為：上層粉質粘土，硬塑狀態、飽和，深約12m，承載力特征值250KPa；往下是強風化粉砂巖，碎塊狀、飽和，深約9m-14m，承載力特征值300KPa；最下層是中等風化粉砂巖，取芯較完整、飽和，未揭穿，抗12、壓強度標準值約9MPa。豎井結構上部為襯砌支護，明挖逆作法施工，采用鎖扣盤吊掛井壁重量；豎井結構下部高度約18.50m，暫按類圍巖考慮，豎井井筒自上而下采用鉆爆法分段掘砌施工，分段長度3.0m；采用光面爆破開挖，采取注漿止水。東岸豎井為接收井，揭露覆蓋層深厚，巖性復雜，上部主要為粉質粘土，呈可塑狀，、飽和，深約5.5m，承載力特征值120Kpa，具微透水性；下部主要為粗砂層，底部含少量卵石，具中強等透水性。豎井部位地下水埋深淺，與江水存在較強的水力聯系，洪水期地下水具承壓性，在地下水壓力作用下存在井壁側向變形，坍塌等問題，砂層中還可能存在涌水、涌砂等現象。最下層是中等風化白云巖，取芯較完整、飽13、和，未揭穿，抗壓強度標準值約65MPa。豎井結構下部高度約21m，暫按類圍巖考慮，采用鉆爆法施工，豎井井筒自上而下采用光面爆破開挖進行分段掘砌施工，必要時采取注漿止水。施工時必須采用地質探孔進行超前地質預報，以查明地質情況，確定巖石破碎情況、地下水滲漏情況及地層的穩定性，為開挖作好前期準備工作。1.5、巖石段豎井開挖施工、施工工藝流程鉆爆施工作業面移交鉆爆施工作業面布置爆破安全方案制定巖石段鉆爆設備下井應急設施安裝巖石段鉆爆設計申報備案準購證辦理進出井通道布置火工品購置存儲布孔、鉆鑿井內防飛石覆蓋物準備爆破藥包加工裝藥警戒施工材料設備準備鉆孔設備檢查維修通風除煙設施布置爆破開挖及出渣井面卷揚設14、備布置施工排架平臺搭設注漿管路及設備安裝錨固孔鉆鑿施工循環植筋錨固錨筋加工錨固漿液制備錨筋材料制備加工掛網噴錨鋼筋、網片加工立模加固井壁砼澆筑洞口預留鉆孔臺車加工組裝底板積水坑布置隧道掘進設備下井底板砼澆筑養生支護臺車加工組裝作業面移交送風站布置圖1-3巖石段逆作法豎井施工工藝流程圖、巖石井筒鉆爆施工.1、井內排水當井壁施工到達巖石位置時，會有一定的裂隙水和交互層滲水，因此在進行井下巖石段爆挖前，必須設置集水井和集水溝，以便在進行鉆孔時保持干式施工環境，如若滲水量較大，則必須利用已經完成的井壁設置懸空鉆孔平臺，井內開始蓄水，鉆孔作業在水下進行。.2、放樣布孔根據井內水環境的具體情況，分別采取在15、巖石面或鉆孔平臺上進行布孔和放樣，放樣前，應根據作業條件進行爆破孔相關參數的計算以確定爆破孔相對井壁的位置，然后根據計算結果在平臺面、井壁或巖石面進行標識。.3、鉆孔鉆孔將根據現場施工條件確定施工方式，如在平臺上進行水下鉆孔時，將采用套管跟進鉆具進行成孔，如能夠在干式環境下進行鉆孔，就將鉆機直接安放在基巖面上進行鉆孔。鉆孔采用潛孔鉆進行，孔徑為80-100，具體施工時將根據設計的孔位和爆破作用目的進行調整。由于采用的鉆機為自制底盤和手動操作，鉆機的移動等都得依靠井上面的吊車進行配合。周邊的干面爆破孔采用TY7655型手風鉆進行成孔，光爆孔將根據光爆的范圍進行傾斜布孔。鉆爆采用隧道掘進布孔斷面的16、方法進行孔位布置，由于臨空面的限制，爆能無法按照常規爆破的方式進行釋放，因此，井內的巖石爆破只能采用掏槽爆破進行布置，掏槽孔爆破后為周邊的爆破孔提供巖石移動空間，防止巖石擠死現象。由于井筒壁需要分段進行施工時，在進入巖石的第一段爆破時，由于井壁部位的下部不能進行鉆孔作業，需要在井壁下的一段施工完畢后，做二次清理，具體清理的方法將根據巖石的穩定情況確定。2、爆破施工技術方案2.1、施工方法根據工程現場施工條件、工程地質、施工環境和安全要求，沉井內空部分基巖采用鉆孔爆破（可能采取水下）施工方法進行破碎后開挖，每次鉆爆循環有一定的設計超深。由于爆破開挖的深度較大，為減少巖石段夾制作用對爆破效果的影響17、，爆破施工展開采用分三區（內區、中區、外區）多層次爆破的方式，單層爆破孔呈梅花型布孔。其中：內區為采取垂直鉆孔實現掏槽爆破，井下如能實行干式開挖時，中區、外區采取斜孔結構定向爆破，使石碴向沉井中心側向推移，控制和減少單響用藥量，各爆破孔炸藥實行耦合與不耦合裝藥結構，其中耦合藥包裝至孔底，以實現松動爆破，避免沖擊波和地震波對沉井或旁側原撫河大堤產生振動損害。每次爆破一個區，先后順序為內區、中區、外區，每個區內分組起爆，從中心第1組開始起爆。2.2、爆破施工主要機具及施工人員依據本工程的施工條件和工期要求，基巖爆破施工投入潛孔鉆機一套，準備一套套管跟進鉆具，1臺10M3/min空氣壓縮機和其它清運18、石碴機具，帶水作業時，配備潛水裝具和潛水空壓機，汽車吊、吸碴管、水電供應等現場已具備。施工人員主要包括：爆破負責人、爆破員、安全員、保管員、押運員各1人，潛水員2人，后勤3人。2.3、爆破施工工藝流程施工放樣鉆機具就位鉆孔孔口保護裝藥 堵塞炮孔 安全防護措施警戒起爆檢查確認無盲炮（如有盲炮必須處理）爆碴開挖（沉井下沉）自檢基槽底及沉井刃腳清碴檢驗合格。2.4、爆破器材及起爆方法主要爆破器材包括：RJ-2防水型乳化炸藥，藥卷規格：直徑70mm，長度400mm，每卷重量1.846kg。采用防水型8#毫秒延期非電導爆雷管引爆主炸藥包，8#工業電雷管作擊發元件電力引爆非電導爆管。2.5、爆破參數的確定19、2.5.1、參數a、b、H的確定根據本工程的地質條件及施工要求，結合類似工程實踐，參數a、b、H選擇如下：孔距a=1.2m，排距b=0.8m，巖層厚度=45m。2.5.2、裝藥量Q值的計算計算公式：Q=q。baH。式中：Q炮孔裝藥量（kg）；q。爆破單位炸藥消耗量（kg/m3），系經驗值；根據本工程地質條件并結合工程實踐經驗，q。值取為0.75kg/m3；a炮孔間距（m）；a=1.2m（為外周側面間距）；b炮孔排距（m）；b=0.8m；H。根據單次設計爆破開挖巖石厚度（分區厚度為內區5，中區4，外區1.5-4.0）計算巖層厚度。實際平均單孔裝藥量，按安全距離要求取值，本公式爆破體積按外周周長計20、算，實際爆破體積小于計算體積（按梯形斷面計算），藥量取值可適當減小，或在井壁下部采取減小孔徑（或減少單孔裝藥量）、加密孔距的措施老控制裝藥量。始發井火工品用量為：總鉆孔數58*3個；32-70RJ-2防水乳化炸藥總用量330*3kg；非電導爆雷管總用量700發；8#工業電雷管用量50發；防水導爆索1000m。接收井火工品用量為：總鉆孔數量58*4個；RJ-2防乳化炸藥總用量382*4kg；非電導爆管雷管用量1000發；8#工業電雷管用量50發2.5.3、裝藥結構為了減少爆破地震波、沖擊波對沉井或旁側大堤的不利影響，采取多種裝藥結構。2.5.4、起爆網路設計結合現場良好的施工條件，在保證爆破安全21、的前提下，施工中采取少藥量、多炮孔、毫秒延期分段控制爆破的方法，以提高施工安全。起爆網路采用并聯網路。即每區分內外2排孔，近沉井中心側為內排孔，每排孔分別并聯成九組（或十組），中心區先起爆。外排孔在接著內排孔之后起爆，內外排間用秒差延期雷管串聯起爆，用毫秒延期雷管起爆，減少爆破地震波、沖擊波的影響，中區、外區分十組爆破，采用孔內外延時起爆單方法控制分段數量。2.6、爆破安全距離及藥量控制2.6.1、爆破地震波安全距離根據爆破安全規程（GB67222003）計算公式：R=(k/v)1/Qm式 中：R爆破地震安全距離（m）；Q炸藥量（kg），齊發爆破取總炸藥量，毫秒延期爆破或秒延期爆破取最大一段的22、炸藥量；V安全振動速度（cm/s）；m炸藥量指數，取1/3；K，分別為與爆破點地形、地質等條件有關的系數和衰減指數。危險源主要有：爆破引起的地震、空氣沖擊波、個別飛散物等有害效應。危險點主要有：豎井施工期有可動性，爆破地震主要考慮對大堤影響，所以危險點主要是撫河大堤及過往車輛、人員和施工人員。根據中華人民共和國國家標準爆破安全規程(GB6722-2003)，為提高保險系數，大堤和豎井選取安全震動速度V5cms；按地質鉆探資料，高程11.2以下為強風化、弱風化或微風化粉砂質泥巖按中等硬地質條件取K150；衰減指數采取淺孔等措施，可取1.8。將V5cms， K150，1.8代入爆破地震安全距離公式23、，當安全距離為90時，最大單響安全用藥量為1.56 kg。遠離大堤的爆破區可根據距離增加用藥量，以滿足巖體破碎要求為準。2.6.2、飛石影響在豎井下爆破用土工布對豎井井口進行全方位覆蓋，阻攔向上飛石，個別飛散物對人員的安全距離不作計算。2.7、爆破安全措施2.7.1 爆破安全技術防護措施采用微秒延期爆破方法，控制每段齊爆藥量，確保滿足爆破地震波安全距離要求。施工前進行詳細的現場勘測，并進行分區爆破試驗，校核、驗證、調整有關爆破參數，并檢驗安全防護效果，確保爆破施工安全。保證炮孔堵塞長度和質量。用土工布對沉井井口進行全方位覆蓋，防止個別飛散物上沖。2.7.2、爆破器材安全保證措施嚴格管理好爆破器24、材。嚴格按中華人民共和國民用爆炸物品管理條例的規定進行爆破器材的運輸、貯存、保管與使用。建立嚴格的爆破器材領取、清退制度。領取數量不得超過當班使用量，剩余的要當天退回，不得滯留施工現場。每班、每天核對數量，做到帳物相符。2.7.3、其它安全措施爆破施工嚴格執行工程爆破技術規范、中華人民共和國民用爆炸物品管理條件和爆破安全規程。爆破作業前向周圍群眾發布施工通告，并設立爆破施工危險警戒區。爆破施工時嚴禁無關人員進入爆破作業警戒區。堅持持證上崗，爆破作業總指揮由持有公安部簽發的爆破安全作業證的人員擔任。炮工由持有炮工證且責任心強的人員擔任。施工前做好施工機械性能檢查和爆破器材性能檢驗工作。檢測爆破區25、雜散電流，如電流值大于30mA不得用普通電雷管起爆。大霧天不得起爆，雷雨天應立即停止爆破作業。起爆體和藥包的加工必須在專用場所進行，加工場所內嚴禁煙火和雜散電流。裝藥時必須用木棍或竹桿，輕戳輕裝，不得用力猛戳藥包。起爆前必須做好施工現場清場和爆破警戒工作，在確認符合安全條件后方能進行爆破。2.8、爆破安全評估爆破安全評估主要分析爆破產生的地震波、沖擊波和飛石對周邊環境，特別是重要構筑物及人員產生的安全影響。根據施工圖資料和施工現場調查分析，爆破區主要有豎井上部及撫河大堤及過往車輛、人員和施工人員受到影響，通過以上各種措施可避免損害。在計算爆破地震安全距離時，豎井及撫河大堤選取安全震動速度V5c26、ms；強風化粉砂質泥巖、弱風化或微風化粉砂質泥巖按中等硬地質條件取K150；衰減指數采取淺孔等措施，取1.8。上述取值均屬較保守取值，爆破安全保險系數較大。在爆破網路設計中，采取毫秒延期起爆方法，控制每段齊爆藥量，能滿足安全距離要求。爆破巖層位于沉井口10以下，加上對井口采取了覆蓋的措施，爆破飛石不會造成危害。結論：通過采取以上措施，爆破的地震波、沖擊波以及爆破飛石均不會對附近構筑物和人員的安全造成危害，爆破施工是安全的。3、注意事項采用鉆孔爆破技術應用于沉井基巖破碎，這在以前的豎井施工中已經成功使用過，本次始發井采用逆作法進行施工，需要對豎井的結構保護做施工上面的安排，采取預留巖石支撐保護也是不要的。采取井下鉆孔爆破開挖，能避免基巖開挖不均，施工中要避免井壁下巖面高低懸殊或井壁下掏空過多，使上部豎井產生下沉等，確保豎井施工過程中不發生事故，由于巖石層較厚，進行鉆爆可實行分層爆破施工，避免其他事故的發生。