西黄庄隧道钻爆专项施工方案72.docx
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西黄庄隧道钻爆专项施工方案72.docx
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西黄庄隧道钻爆专项施工方案72
第一章编制依据及范围
1.1编制依据
1、新建北京至张家口铁路工程指导性施工组织设计。
2、新建北京至张家口铁路工程JZSG-7标实施性施工组织设计。
3、新建北京至张家口铁路西黄庄隧道(京张施隧-05)及相关参考图(京张施隧<参>-01~14)。
4、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质【2009】87号)
5、关于印发《北京铁路局建设工程重大危险源管理办法》的通知(京铁建【2011】144号)
6、《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)
7、《高速铁路隧道工程施工技术规程》(Q/CR9221-2015)
8、《铁路隧道超前地质预报技术规程》(Q/CR9217-2015)
9、《铁路隧道监控量测技术规程》(Q/CR9218-2015)
10、《铁路隧道施工抢险救援指南》(Q/CR9219-2015)
11、《铁路隧道工程施工机械配置技术规程》(Q/CR9226-2015)
12、《爆破安全规程》(GB6722-2014)
13、《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010)
13、《土方与爆破工程施工及验收规范》(GB50201-2012)
14、《工程爆破理论与技术》(中国工程爆破协会,于亚伦主编)
15、根据国家和行业颁布的与本工程有关的各种现行有效版本的技术规程规范及质量、验收标准和法律法规。
16、依据本单位所具备的技术管理水平、施工能力、机械设备及类似工程施工经验。
1.2编制范围
本方案适用于新建京张铁路七标西黄庄隧道(DK132+250~DK137+130,全长4880m)内的钻爆施工。
第二章工程概况和特点
2.1工程概况
新建铁路北京至张家口铁路JZSG-7标西黄庄隧道,属于全线重点控制性工程,位于河北省怀来县鸡鸣驿乡西黄庄附近,隧道中心里程为:
DK134+690,起讫里程为DK132+250~DK137+130,全长4880m。
进口位于怀来县鸡鸣乡西黄庄村南侧,出口位于张家口市下花园区孟家坟南侧。
设计时速350km/h,最大埋深约100m。
该隧道设置2座斜井作为辅助坑道,1#斜井与线路右线相交于DK134+600处,平面交角为90°,斜井综合坡度为8.9%,斜井平面投影长度655m,斜长657.84m;2#斜井与线路左线相交于DK136+000处,平面交角为90°,斜井综合坡度为8.93%,平面投影长度225m,斜长225.98m。
2.2工程技术标准
1)铁路等级:
高速铁路;
2)正线数目:
双线;
3)设计速度:
350km/h;
4)线间距:
5.0m;
5)隧道进口段776.685m、出口段188.4m位于曲线上,其它均处于直线上;
6)最大坡度:
6.5‰;
7)调度指挥方式:
调度集中。
2.3工程特点
2.3.1自然地理、地层岩性
隧址区属低山丘陵区,地面高程580~710m之间,相对高差约130m,地形起伏较大。
进口段山势较陡,基岩裸露,植被不发育。
其它地段大多为第四系地层所覆盖,冲沟发育,植被较多。
属于寒温带半干旱气候区,冬季受强大的内蒙高气压控制,漫长寒冷干燥,夏季多雷雨,春秋多风沙。
年平均气温10.5o,最大风速4m/s,最大冻结深度99cm。
地层岩性主要为第四系全更新统(Q4ml)填土;第四系上更新统洪坡积层(Q3pl+dl)粉土、新黄土、粗圆砾土,在隧道洞身大面积分布;元古界震旦系中统铁岭组白云岩、下统下马岭组(Z3X)砂岩夹砾岩、泥质砂岩、页岩等,主要分布在隧道进口附近。
2.3.2不良地质
由于含煤地层倾角较大,在钻孔中并未出现煤层,但隧道施工有可能穿越煤层,所以隧道内不良地质为有害气体,根据附近鸡鸣驿煤矿测试资料,该区煤层瓦斯相对涌出量为5.804m3/t,绝对涌出量为0.2902m3/min;二氧化碳相对涌出量为7.354m3/t,绝对涌出量为0.3677m3/min。
该隧道为低瓦斯隧道。
2.3.3特殊岩土
特殊岩土以新黄土为主,主要位于隧道出口段和浅埋段。
新黄土呈黄色或浅黄色,直立性较好,含钙质结核,夹角砾薄层或透镜体,属于非自重湿陷性黄土,湿陷等级为II级中等。
砂岩局部夹有泥岩,具中等膨胀性。
在DK132+600附近有一条断层通过,断层面走向与线路交角约86o,属逆断层,断裂带附近岩体较为破碎。
2.3.4地震动参数
地震基本烈度为Ⅷ级、地震动峰值加速度0.2g、地震动反应谱特征周期0.45s。
2.3.5水文地质特征
无地表水分布,雨季时可能有少量的地下水,类型为第四系孔隙潜水及基岩裂缝水,受大气降水补给。
2.3.6交通运输
隧道进口、1#斜井邻近G110国道,交通便利;2#斜井临近县道,交通便利;出口位于孟家坟村,附近有村级道路,交通相对便利。
2.3.7与既有道路、村庄交叉情况
隧道下穿京藏高速、G110、G112省道、X455县道、乡村路和西黄庄村。
具体下穿位置详见下表:
序号
铁路线路交叉里程(范围)
既有道路和村庄名称
交叉形式
铁路下穿覆土厚度(m)
洞身位置地质情况
1
DK133+300-600
西黄庄村庄
铁路下穿
45
弱风化砂岩
2
DK133+630
G110
铁路下穿
39
弱-强风化砂岩
3
DK133+835
X455沥青路
铁路下穿
39
粗圆砾土
4
DK134+050-400
X455沥青路
铁路下穿并行
62
粗圆砾土-全风化砂岩
5
DK134+550
X455沥青路
铁路下穿
77
弱风化砂岩
6
DK134+700
X455沥青路
铁路下穿
89
弱风化砂岩-粗圆砾土
7
DK134+790
X455沥青路
铁路下穿
95
粗圆砾土
8
DK135+345
X455沥青路
铁路下穿
71
粗圆砾土
9
DK135+590
京藏高速公路
铁路下穿
55
粗圆砾土
10
DK135+700
G112
铁路下穿
40
粗圆砾土
11
DK136+275
乡村砂石路
铁路下穿
25
粗圆砾土-粉土
第三章施工计划
3.1施工组织
按中国铁路工程总公司文件和招标文件要求,本隧道采用“项目部+架子队”两级管理,项目部下设隧道架子一队负责组织本工程实施。
施工架子队按照“管理有效、监控有力、运作高效”的原则组建。
架子队设置专职队长、技术主管,配置技术、质量、安全、试验、材料、领工员、工班长等主要成员。
3.2施工任务划分
根据设计指导性施工组织设计,本隧道按新奥法原理组织施工。
设置4个作业工区,分别为隧道进口、1#斜井、2#斜井和出口,其中进、出口为单向掘进,1#、2#斜井完成辅助坑道后,双向掘进。
各工区承担的施工任务为:
进口工区承担DK132+250~DK133+771段施工任务,长1521m;
1#斜井工区承担DK133+771~DK135+225段施工任务,斜井长655m,斜进向小里程829m,向大里程625m,共施工正洞1454m;
2#斜井工区承担DK135+225~DK136+501段施工任务,斜井长225m,斜进向小里程775m,向大里程501m,共施工正洞1276m;
出口工区承担DK136+501~DK137+130段施工任务,长629m。
3.3施工进度计划
本隧道工程中,钻眼爆破和支护是影响进度计划的关键工序,因此在实际施工中,应对关键工序进行跟踪管理。
特别是隧道开挖,应确保每个班组的正规循环作业,严格非正规循环作业。
确保隧道施工期间,每班二循环。
对于地质构造带应提前做好预防和相应的处理预案,是确保工程施工进度计划的关键。
综合进度指标:
项目
指标(m/月)
围岩级别
III
IV
V
进、出口工区开挖正洞
120
75
40
无轨运输斜井开挖正洞
100
70
40
斜井本身开挖
180
130
80
各作业工区钻爆施工的进度计划如下:
工程性质
开始时间
完工时间
工期(月)
进口工区:
III级围岩180m,IV级围岩920m,
V级围岩386m
2016/6/25
2018/6/4
35.4
1#斜井:
辅助坑道655m(V级围岩);
正洞IV级围岩300m,V级围岩1154m
2016/7/1
2018/6/10
35.4
2#斜井:
辅助坑道225m(V级围岩);
正洞V级围岩1277m
2016/7/15
2018/6/15
35
进口工区:
V级围岩581m
2016/7/20
2018/6/15
34.8
第四章施工方案
4.1施工准备
4.1.1技术准备
组织施工技术及管理人员认真熟悉并理解设计图纸、技术规范和技术要求,编写好各种施工管理程序和工作程序。
技术人员根据已有的技术资料,对本工程的开挖起始点进行确切定位,标定位置和施工控制标高。
4.1.2机具及人员准备
根据施工方案及现场的需求,配备足够数量性能优良的施工机具,在施工条件和人员许可的情况下,以实现多处平行作业,并配备足够的备用机具。
4.1.3物资准备
在进场施工前,备足施工机具所用的各类油料及机械设备维修保养常用配件,确保工程施工的顺利进行。
爆破物品由当地民爆公司向公安部门办理购买、运输手续后,24小时配送。
4.2施工各系统布置
4.2.1施工总平面布置原则
施工总平面布置原则是根据本工程的施工特点而制定,主要遵循以下几条原则:
遵循业主有关规定、国家行业的有关规程规范、国家对安全、环保、工业卫生的有关法律、法规;
在现有的施工区道路基础上,利用自然条件结合施工进度,合理规化布置施工便道。
4.2.2施工道路布置
对于进入各掘进作业面的施工道路按标准化要求修建临时便道,以满足工作面顺利出渣。
4.2.3风、水、电系统
1、施工用风
根据钻孔工程量的施工进度安排,供风系统配备4L-20/8空压机供风,灵活布置于施工现场,将压风用软胶管引至作业点。
2、隧道内的通风
随着隧道的掘进,当深度超过10m时,就须对隧道内进行机械供风,以满足隧道内的钻眼或其它作业。
一是确保隧道内新鲜的空气供作业人员呼吸;二是吹散钻眼作业时产生的岩粉和水雾,以免影响作业人员作业和对周边安全环境的视觉判断。
通风方式采用压入式局部通风机对隧道进行供风,远距离时可采用混合式通风方式。
3、施工供水
各施工地段的施工用水采取打深井取水,满足施工生产和生活用水需要。
4、施工用电
施工用电从附近高压线线采取T接,在各作业工区洞口设1台1000KVA变压器,共设置4台。
现场施工用电主要有隧道内排水、通风、照明、机具设备、机械修理等。
根据本工程用电和施工场地实际情况,按用电规范,使用配电箱进行接电,确保用电安全。
5、施工排水
各隧道内的施工排水,上坡掘进的可自流至隧道口,下坡掘进的由水泵抽排至外口,根据设计要求在进、出口各设置1套污水处理系统,建立三级沉淀池。
洞内生产废水经过净化处理达到《污水综合排放标准》规定后进行排放
4.2.4生产辅助设施
1、办公及生活用房
隧道办公、生活和仓库用房均在施工区域附近新建保温彩钢房;隧道架子队驻地设置隧道进口。
2、机修
由于隧道开挖工程投入的各种施工设备不多,注重平常保养的同时,设备维修可使用各隧道口较为宽敞的平地,由专人进行维修或零部件更换。
3、材料及油料库
本工程所需各种材料、配件及油料等,直接存放于施工隧道附近的临时材料库房内。
材料、配件应与油料分开存放。
4、火工品
施工所需的爆炸物品主要是由当地民爆公司配送至各作业工区的作业点。
爆破后剩余的火工材料及时将其收回到炸药库进行统一管理。
4.3钻爆施工方法概述
根据本标隧道沿线地形、地质复杂多变,开挖方法也相应变化频繁,其中Ⅲ级围岩180m,Ⅳ级围岩1220m,Ⅴ级围岩3398m,以V级围岩为主.为了在确保施工安全的前提下充分发挥资源能力,实现快速施工的目的,必须在施工组织时考虑各种开挖工法的适用性和快速转换。
具体各隧道的围岩等级及与其对应的施工工法如下表所示。
西黄庄隧道围岩级别及开挖方法表
里程
长度(m)
围岩分级
开挖方法
说明
初期支护
二次衬砌
DK132+250
DK132+285
35
Ⅴ
明挖法
喇叭口斜切式洞门
DK132+285
DK132+306
21
三台阶临时横撑法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK132+306
DK132+320
14
Ⅳ
Ⅳ级加强
Ⅳ级加强
DK132+320
DK132+381
61
Ⅳ级加强
Ⅳ级加强
DK132+381
DK132+511
130
Ⅲ
台阶法
Ⅲ级加强
Ⅲ级加强
DK132+511
DK132+561
50
三台阶法
Ⅲ级加强
Ⅲ级加强
DK132+561
DK132+636
75
Ⅴ
三台阶临时横撑法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK132+636
DK133+481
845
Ⅳ
台阶法向三台阶七步法过渡50米范围采用三台阶法
Ⅳ级加强
Ⅳ级加强
DK133+481
DK133+630
149
Ⅴ
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK133+630
DK133+680
50
三台阶临时仰拱法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK133+680
DK133+814
134
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK133+814
DK133+864
50
三台阶临时仰拱法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK133+864
DK134+065
201
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK134+065
DK134+231
166
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK134+231
DK134+531
300
Ⅳ
台阶法向三台阶七步法过渡50米范围采用三台阶法
Ⅳ级普通
Ⅳ级普通
DK134+531
DK134+715
184
Ⅴ
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK134+715
DK135+550
835
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK135+550
DK135+630
80
三台阶临时仰拱法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK135+630
DK135+700
70
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK135+700
DK135+750
50
Ⅴ
三台阶临时仰拱法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK135+750
DK135+962
212
三台阶临时横撑法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK135+962
DK136+132
170
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+132
DK136+150
18
三台阶临时仰拱法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+150
DK136+200
50
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+200
DK136+352
152
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+352
DK136+382
30
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+382
DK136+487
105
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+487
DK136+542
55
三台阶临时横撑法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+542
DK136+605
63
三台阶临时横撑法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+605
DK136+702
97
三台阶临时横撑法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+702
DK136+745
43
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+745
DK136+862
117
三台阶七步法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK136+862
DK137+053
191
三台阶临时横撑法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK137+053
DK137+083
30
三台阶临时横撑法
Ⅴ级加强
Ⅴ级加强
DK137+083
DK137+095
12
明挖法
明洞
DK137+095
DK137+130
35
明挖法
喇叭口斜切式洞门
隧道开挖采用松动爆破和光面弱爆破技术,分多个断面立体交叉施工;同时边开挖边支护,确保安全无事故。
对于地质条件较差的地段或区域以机械施工为主,局部用风镐破除,难度较大的,小范围采用控制松动爆破法施工,采用管棚法辅助进洞。
根据围岩类别及开挖部位不同,采用不同的炸药单耗,对于软岩采取松动爆破技术,炸药单耗控制在0.35~1.8kg/m3之间,爆破施工中根据实施爆破效果进行调整。
特别是在隧道施工过程中,须根据掘进过程中岩石的类型、走向、地质结构、地下水、施工进度等各种因素来确定原设计开挖法的可行性。
当掘进过程中遇到地质构造或其它特殊的地质结构时,根据具体情况将及时反馈给监理、设计和业主,确定可靠的支护加强措施。
4.4施工工艺流程
本隧道在爆破施工过程中,钻眼爆破是施工的重点工序,它直接影响施工质量和安全;施工中影响安全的重要因素是爆破和支护。
在施工中对各工序应采取相应的管理和技术措施,精心组织施工,确保整个隧道工程的施工质量、安全和工期达到预期目标。
钻爆开挖法的主要施工步骤:
施工准备→测放开挖轮廓线及爆破孔位置→凿岩机械就位→钻爆破孔、清理→装药及各段位雷管→连接起爆网络→起爆→通风→清理开挖面危石→出渣(下一个循环)。
详见钻爆开挖工艺流程图,如下:
4.5爆破设计与施工
4.5.1简述
总体设计原则是:
拱部采用光面爆破,边墙采用预裂爆破,核心采用控制爆破,掏槽采用直眼抛掷爆破综合控制爆破技术。
尽可能减轻对隧道围岩的扰动,维护围岩自身的稳定性,达到良好的轮廓形成。
最大一段允许装药量:
Qm=R3(VKP/K)3/α式中:
Qm-最大一段允许装药量(Kg);R-爆源中心到振速控制点的距离;VKP-质点振动速度控制标准(cm/s);K-与爆破技术、地震波传播途径介质性质有关的系数;α-爆破振动衰减系数。
爆破器材:
炸药采用2号岩石硝铵炸药,周边眼采用专用光爆炸药(2号光爆炸药及2号低爆速炸药)。
雷管采用非电毫秒雷管,雷管跳段使用,段隔时差控制在50ms~250ms之间;或使用火雷管。
炮眼布置原则:
原则上先布置掏槽眼:
掏槽区布置下方偏离中心线1.5~1.8m,且距底板线1.5~1.8m,采用1~15段毫秒雷管,抛碴在2.0~2.5m范围内,可满足各项施工作业采用直眼中空掏槽(空眼采用110mm,每次三个,装药眼皆为45mm)。
再按光面爆破原则布置周边眼;然后是底板眼、内圈眼、二台眼;最后布置掘进眼(均匀布置)。
内圈比掘进眼密一些,比周边眼稀一些,其间距为周边眼间距的1.5倍左右,抵抗线为间距的0.7倍左右。
并适当加密二台眼,底板眼间距,其间距与内圈眼差不多。
4.5.2爆破参数的选择
1、孔深确定:
Ⅲ、Ⅳ级围岩取2~3.5m,Ⅴ级围岩取1.0~1.5m。
2、周边光爆孔孔网确定:
根据a/w=0.7~1.0原则确定,一般a=45~60cm,取50cm;w=50~80cm,取60cm。
3、周边眼线装药密度确定:
q线在硬岩段一般取200~350g/m;本段岩石属Ⅲ~Ⅴ级,q线=250g/m。
4、掘进孔孔网参数确定:
掘进孔孔网根据单孔装药量负担面积确定:
a.w=S=Q单/q.l。
其中参数具体内容表示如下:
Q单—单孔装药量m3
q---单耗kg/m3
l---孔深m
a---孔距m
w---抵抗线m
S---炮孔负担面积m2
5、单耗确定:
单耗根据类似经验确定,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩周边眼取0.25kg/m、断面开挖取0.5~1.94kg/m3。
6、掏槽孔确定:
①楔形掏槽采用十孔掏槽。
②直眼掏槽采用六孔掏槽。
其中间孔为空孔,一般不装药,为确保掏槽抛碴,可在底部少量装药,最后起爆抛槽渣。
4.5.3掏槽方式
采用中空直眼或斜眼掏槽。
直眼掏槽操作较简单,钻孔方向易掌握;当石质较硬、断面较大时,采用斜眼掏槽,以便减少钻眼数量。
掏槽眼:
眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm;辅助眼:
眼口排距、行距误差不得大于10cm;周边眼:
沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm,周边眼外斜率不得大于5cm/m,眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm,内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm,炮眼深度大于2.5m时,内圈眼与周边眼采用相同的斜率钻眼;当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度,并相应调整装药量,力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上。
周边眼的炮眼残留率应达到80%以上。
4.5.4装药结构及堵塞方式
1、装药结构
周边眼:
用小直径药卷间隔装药,岩石很软时采用导爆索代替药卷。
2、堵塞方式
所有装药炮眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度不小于25cm。
周边眼装药结构示意图
4.5.5台阶法爆破设计
炮孔布置图见图,爆破施工顺序为Ⅰ区→Ⅱ区→Ⅲ区,Ⅰ区爆破参数统计见表,Ⅱ区爆破参数统计见表,Ⅲ区爆破参数统计见表。
台阶法炮孔布置图
台阶法Ⅰ区爆破参数统表
爆破参数
炮眼
名称
段
别
孔深(m)
孔数(个)
炮孔
间距
(m)
炮孔
排距
(m)
炸药
类型
(kg/条)
单孔
药量
(kg)
单段
药量
(kg)
掏槽孔
1#
1.2
6
0.70
0.80
0.20
0.60
3.60
掘
进
孔
3#
1.0
8
0.90
0.80
0.20
0.40
3.20
5#
1.0
12
0.90
0.80
0.20
0.40
4.80
7#
1.0
8
0.90
0.80
0.20
0.40
3.20
8#
1.0
6
0.90
0.80
0.20
0.40
2.40
9#
1.0
6
0.90
0.80
0.20
0.40
2.40
10#
1.0
6
0.90
0.80
0.20
0.40
2.40
周边孔
11#
1.0
16
0.50
0.70
0.20
0.20
3.20
12#
1.0
18
0.50
0.70
0.20
0.20
3.60
底板孔
13#
1.0
4
0.80
0.80
0.20
0.40
1.60
14#
1.0
6
0.80
0.80
0.20
0.40
2.40
15#
1.0
6
0.80
0.80
0.20
0.40
2.40
合计
12
102
35.20
备注
预计爆破效率:
80%~90%
台阶法Ⅱ区爆破参数统计表
爆破参数
炮眼
名称
段
别
孔深(m)
孔数(个)
炮孔
间距
(m)
炮孔
排距
(m)
炸药
类型
(kg/条)
单孔
药量
(kg)
单段
药量
(kg)
掘
进
孔
1#
1.0
7
0.90
0.80
0.20
0.40
2.80
3#
1.0
4
0.90
0.80
0.20
0.40
1.60
5#
1.0
5
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- 西黄庄 隧道 专项 施工 方案 72