大连地铁标段施工组织方案爆破施工方案及措施.docx
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大连地铁标段施工组织方案爆破施工方案及措施
大连市地铁***标段
爆破施工方案及措施
编制：
审核：
审批：
中铁十三局集团有限公司大连市地铁***标段项目部
2010年05月26日
大连地铁***标段爆破施工方案及措施
一、工程概况
1、工程所在位置
大连地铁二号线**标段始于原大连洗衣机厂北侧，沿促进路，穿越辽宁建设集团第二工业安装工程公司至华北路，终点为沙河口火车站。
具体位置见图
2、基本概况：
大连地铁一期工程***标段，工程包括两站（春光街站、香工街站），三区间（促进路—春光街、春光街—香工街、香工街—沙河口火车站）。
202标段北起促进路，南至沙河口火车站，全长3361.782m（左线），其中区间2988.132m，车站373.65m。
起点里程CK11+370.345（钻爆开始），终点里程左线CK14+732.127（暗挖结束）、右线CK14+661.657（盾构结束）。
合同投资5.1亿，计划工期26个月。
区间暗挖段长度732m，断面为6.3m（宽）×6.5m（高）。
其中促春区间长649.655m，香沙区间长度为75.684m。
盾构施工段长度2256m，断面为直径6m圆形，管片每节1.2m。
盾构段全线最大坡度为13.37‰上坡，区间设置300～1500m半径曲线，其中始发阶段曲线半径400m，接收阶段曲线半径300m。
其中促春区间长度997.726m，春香区间长度657.425m，香沙区间左线长度607.642m，右线长度612.856m。
盾构段无需进行爆破。
春光街站
春光街站位于华北路与春光街交口处路下，车站主体沿华北路方向大概成南北设置。
车站设计位置路段地势较为平坦，两端高中间低，车站两端地面高出车站中部地面约1.5米。
本站为地下双层分离岛式车站，覆土厚度约6.8m。
结构标准段总宽度为41.5m，总高度为14.6m，结构埋深约为24.5m。
地下一层为站厅层，地下二层为站台层，车站总长186.15m，标准段宽41.5m。
车站站台宽度为6.35m（单侧），计算站台长度118m。
本站地下主体建筑面积10190m2，其中站台层设备管理用房区821m2，公共区1604m2；站厅层设备管理用房区1816m2，公共区2095m2，付费区与非付费区面积各为846m2、1249m2；出入口通道建筑面积1710m2，出入口及风亭建筑面积455m2；风道建筑面积1863m2，车站总建筑面积14218m2。
春光街站平面图见图。
图春光街站平面图
香工街站
香工街站设在华北路与香工街交口处路下，车站主体沿华北路方向大概成南北设置。
车站设计位置路段地势南高北底，两端地面高差约1.7m。
本站为地下双层分离岛式车站，覆土厚度约7.7m。
地下一层为站厅层，地下二层为站台层，车站总长187.5m，标准段宽41.5m。
车站站台宽度为6.35m（单侧），计算站台长度118m。
本站地下主体建筑面积10228m2，其中站台层设备管理用房区633m2，公共区1627m2；站厅层设备管理用房区1802m2，公共区2013m2，付费区与非付费区面积各为846m2、1167m2；出入口通道建筑面积1604m2，出入口及风亭建筑面积483m2；风道建筑面积1986m2，车站总建筑面积14301m2。
香工街站平面图见图。
3、工程地质情况
促进路段地貌为剥蚀低丘陵，上覆人工堆积层、卵石层，下伏泥灰岩。
节理裂隙极发育，岩芯呈土状、碎石土状。
局部岩溶发育。
华北路段地貌为坡残积台地，表覆素填土层，下伏强-中等风化钙质板岩，节理裂隙较发育。
沿线地下水类型主要第四系孔隙水和基岩裂隙水、岩溶水两种，水量中等-丰富。
本标段促进路暗挖区间泥灰岩基本为Ⅴ类围岩，其它车站、盾构区间施工段基本为钙质板岩Ⅳ类围岩。
4、爆破情况描述：
大连地区基岩埋深较浅，基坑开挖和暗挖车站施工多需进行爆破施工。
应根据周边环境要求采取控制爆破，同时应进行振动速度的量测和控制，调查周边影响范围内的建（构）筑物、地下管线现状，作出相应评估，必要时采取措施确保其在长期爆破震动作用下的安全。
爆破应采用光面爆破或预裂爆破，硬岩宜采用光面爆破，软岩宜采用预裂爆破，分部开挖时可采用预留光面层光面爆破。
施工中，根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻具和爆破材料等综合进行钻爆设计。
同时结合现场实施来调整钻爆参数，以达到安全、合理、经济的爆破效果，特别是爆破轮廓和周边围岩稳定。
本次钻爆设计只是根据以往大连地区的施工经验，并参考有关光爆和预裂爆破的相关资料而选定的初步方案，具体的爆破参数的选定将通过施工过程中实地试验确定。
二、爆破参数选定
1爆破震速控制
各类建筑物所允许的安全振动速度的规定：
（1）土窑洞，土坯房，毛石房屋：
1.0～1.5cm/s；
（2）一般砖房，非抗震的大型砌块建筑物：
2.0～3.0cm/s；
（3）钢筋混凝土结构房屋：
3.0～5.0cm/s；
（4）水工隧道7～15cm/s；
（5）交通隧道10～20cm/s。
实际应用时，每个工程都要结合具体情况作出相应的安全规定。
建筑物的峰值振动速度安全控制标准：
（1）较坚固的建筑物如混凝土制房物＜2.0cm/s；
（2）陈旧房屋＜1.0cm/s；
（3）管线取2.5cm/s；
（4）隧道Ⅲ级围岩＜3cm/s，Ⅱ级围岩＜5～6cm/s。
对于临近居民的浅埋隧道，为避免爆破振动和噪声而扰民，一般振动速度应控制在1.0cm/s，而且应在白天爆破。
爆破施工，应注意对周边建（构）筑物、地下管线的保护，应严格按照《爆破安全规程》的相关要求，控制爆破震速，根据爆破监测数据，调整爆破参数，确保周边环境安全。
2钻爆设计要点
钻爆设计应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻具和爆破材料等综合进行钻爆设计。
同时，还必须注意结合现场实施来调整钻爆参数，才能达到安全、合理、经济的爆破效果。
注意的是爆破轮廓和周边围岩稳定。
其爆破参数的选定最好是实地试验确定，也可参考有关光爆和预裂爆破的相关资料选定。
（一）爆破参数设计原则为：
（1）多打眼、少装药，多分段，严格控制地震振速，保守装药试爆3次，以振动监测实测数据，调整同段最大装药量；
（2）严格控制炸药单耗取小值；
（3）严格控制炮眼填塞长度取大值;
（4）加强平面覆盖防护。
（二）爆破设计必须重视炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、数目、深度和角度、爆破器材、装药量的计算和装药结构、起爆方法和起爆顺序。
炮眼布置应符合下列规定：
（1）掏槽眼可依围岩情况来选定直眼掏槽、中空直眼和斜眼掏槽，尤其是坚硬、整体性较好围岩宜选用中空直眼或斜眼楔形掏槽。
（2）周边眼应选隧道开挖轮廓域布置，顺帮打眼，并注意外扦角1－30以保证开挖断面符合设计要求。
（3）辅助炮眼在掏槽和周边眼之间交错梅花状均匀布置，要求爆出的块体满足装载的要求。
（4）周边与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，而掏槽炮眼应较前者加深10cm以保证爆破效果。
三、爆破施工方案
1、明挖爆破方案
（盾构始发井方案已评估完毕，下述为以评估报告内容）
主要施工地点为促春区间盾构始发井。
始发井尺寸为长×宽×深=24×13.7×27m。
基坑周围均有砖混结构房屋，在西北侧水平6米处有高压线塔基一处；北侧楼房距离护壁装最近距离为13米；东侧3米处为冰山集团洗衣车间厂房；南侧15米为砖混结构居民楼；基坑周边环境十分复杂，爆破作业时必须考虑爆破震动对基坑围护结构的影响以及爆破对周围建筑物的影响。
在基坑开挖爆破中，既要保证正常的施工进度和必须的爆破效果，又防止因爆破作业时周边建筑环境和人文环境的有害影响，乃是本工程爆破面临的主要问题。
（1）爆破参数：
根据本工程的地形地质条件，主爆区分层浅孔爆破，当基坑在10～20米之间时，孔深取2.0m；当基坑深度在20～30米之间时，孔深取2.8米。
最小抵抗线W按爆破深度2.0、2.8米分别选用0.8、0.9米，单孔起爆。
（2）孔距a和排距b
孔距a=m×W
m---密度系数，在1.1～1.15之间。
W---最小抵抗线，米。
排距b=a·sin60°=0.866·a
由于爆区的岩石厚度参差不齐，不同的孔深采用不同的孔距和排距。
（3）单位炸药消耗量q
根据爆区岩石的风化程度和周围的环境情况，灵活掌握单位炸药消耗量，取q=0.4～0.6kg/m3。
（4）单孔装药量Q
单孔装药量Q=q×a×b×l
q---单位炸药消耗量，kg/m3；
a---孔距，m；
b---排距，m；
l---孔深，m。
各种情况下的孔距及单孔装量Q列表如下：
孔深（m）
孔距（m）
排距（m）
单孔装药量（㎏）
2.0
0.8
0.7
0.45～0.67
2.8
1.0
0.9
1.0～1.5
说明：
本设计是按照满足附近建筑物安全需要设计，若考虑振动对附近居民影响，爆破参数可作进一步调整，减少炮孔深度，适当加大孔距、排距，减少弹孔装药量，具体根据现场实际情况确定调整后参数为：
孔深（m）
孔距（m）
排距（m）
单孔装药量（㎏）
1.5
1.2
1.0
0.3～0.45
（5）选取炸药
为了便于装药和防水，炸药选用乳化炸药，结合钻孔直径，药卷直径选用Φ32㎜。
（6）装药结构
采用连续装药方式。
（如图示）
装药结构示意图
（7）安全校正
1）爆破地震
整个爆区都采用浅孔爆破，为控制爆破振动速度大小，依据《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定，对一般砖混、非抗震的大型砌块建筑物安全允许振速为2.7～3.0cm/s，但考虑到民宅安全及居民感受，这里选择1.00cm作为控制标准；冰山集团厂房可选2.7cm/s作为控制标准；电线塔基础划归到钢筋混凝土结构房屋一栏，安全允许振速为4.2～5.0cm/s，可选4.2cm/s作为控制标准。
爆破振动安全允许标准
序号
保护对象类别
安全允许振速（cm/s）
<10Hz
10Hz~50Hz
50Hz~100Hz
1
土窑洞、土坯房、毛石房屋a
0.5~1.0
0.7~1.2
1.1~1.5
2
一般砖房、非抗震的大型砌块建筑a
2.0~2.5
2.3~2.8
2.7~3.0
3
钢筋混凝土结构房屋a
3.0~4.0
3.5~4.5
4.2~4.5
4
一般古建筑与古迹b
0.1~0.3
0.2~0.4
0.3~0.5
5
水工隧道c
7~15
6
交通隧道c
10~20
7
矿山巷道c
15~30
8
水电站及发电厂中心控制室设备
0.5
9
新浇大体积混凝土d：
龄期：
初凝～3d
2.0~3.0
龄期：
3d~7d
3.0~7.0
龄期：
7d~28d
7.0~12
注1：
表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。
注2：
频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。
选取频率时亦可参考下列数据：
爆破硐室<20Hz；深孔爆破10Hz~60Hz；浅孔爆破40Hz~100Hz。
a选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。
b省级以上（含省级）重点保护古建筑物与古迹的安全允许振速，应经专家论证选取，并报相应管理部门批准。
c选取隧道、巷道安全允许振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩情况、断面大小、深埋大小、爆源方向、地震振动频率等因素。
d非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速，可按本表给出的上弦值选取。
根据公式V=k（Qm/R）α
V-----爆破地震安全速度，cm/s
Q-----最大一段装药量，kg
R-----爆破区至被保护物距离，m
m-----药量指数，取m=1/3
k----与爆破场地条件有关系数，取k=250
α----与地质条件有关系数，取α=1.8
当基坑深度在10～20米之间时，孔深2.0m，孔距0.8m，排距0.7m，每孔装药取最小值0.45kg，单孔起爆，其安全距离为：
满足安全（对于电线塔基）；
满足安全（对于冰山集团厂房）；
满足安全（对于居民楼）；
当基坑深度在20～30米之间时孔深2.8m，孔距1.0m，排距0.9m，单孔装药量取最小值1.0kg，单孔起爆，其安全距离为:
满足安全（对于电线塔基）；
满足安全（对于冰山集团厂房）；
满足安全（对于居民楼）；
由于受最大一段装药量的限制，一次装药量有时会大于最大一段装药量，此时采用分段微差控制爆破，根据距建筑物距离使每段装药量不超过计算得出的单孔最小装药量，严格控制爆破震动速度，以保证有关构建物的安全。
在施工中采用手携式测震仪对爆破震动进行监测，以便施工过程中对炸药量调整。
2）飞石距离
爆破时当堵塞长度过小或最小抵抗线过大而形成爆破漏斗效应，以及岩中含有软夹层时，个别飞石可能飞散较远。
根据本爆区情况，采用控制爆破对爆体进行全覆盖防护，确保飞石不飞出爆区以外。
装药结束后，先覆盖一层麻袋，然后在上面覆盖一层钢板，最后在钢板上面盖压一定数量的砂包。
保证炮孔的堵塞长度和质量，就可以控制飞石距离，确保爆破作业安全。
（8）安全措施
1）施工前对有关人员进行熟悉本工程的情况及安全教育，认真学习《爆破安全规程》的有关规定和本工程施工设计说明书。
2）严格按照《爆破安全规程》进行各项作业，做到持证上岗。
3）制定安全操作规程及爆破作业的岗位责任制，层层把关。
4）雷雨天气禁止一切爆破作业，所有人员撤离爆区至安全地带。
5）按照设计要求进行打孔，控制好最小抵抗线。
6）严格控制每孔装药量，保证堵塞物长度和堵塞质量。
（9）防护警戒。
为了保证爆区周围建筑物和人员的安全，减少爆破、飞石、噪音等危害作用。
防护采用对爆体进行全覆盖的防护方式。
防护时做到认真、小心、轻拿轻放，保证防护质量。
爆区中心周围100米为安全警戒范围。
行人要道竖立爆破告示牌，张贴安民告示。
爆破前10分钟警戒爆区周围安全范围内的所有行人通道，禁止入内。
装药时谢绝无关人员进入施工现场，必须有专人把守，装药和防护结束后，一切人员和施工机械设备撤离爆区至警戒范围之外。
在警戒线每隔一定距离（以相邻警戒人员能够互相望见为宜）设立警戒点，每次放炮时，专人定点警戒，发出警戒信号后，禁止一切人员进入警戒范围。
（10）起爆。
设立爆破小组，专人发令和起爆，爆破小组在取得各警戒点警戒人员警戒完成信号之后，再接线和发令起爆，爆破后要求各警戒点不要马上解除警戒，待爆破小组确认爆破成功后再解除警戒。
（11）爆破后注意事项。
爆破后不能马上进入爆破地点，需经15分钟后方能进入爆破地点检查，检查有无盲炮及其他危险隐患，发现隐患，及时组织处理。
2、竖井爆破方案
本标段施工竖井主要包括区间竖井及车站施工竖井，本设计将分别以春光街站1#施工竖井及促春区间暗挖竖井为例进行钻爆设计。
2.1春光街站1#施工竖井
（春光街站2#施工竖井、香工街站1#竖井、香工街站2#施工竖井与其爆破设计相同。
）
（1）爆破概述：
根据地质报告，竖井上半段地质为素填土、全风化钙质板岩、强风化钙质板岩，可采用人工、机械开挖，开挖深度为14m;下半段为中风化钙质板岩，必须采用控制爆破开挖，开挖面积为12.30m×6.7m，爆破开挖深度14.873m，爆破总开挖量约计1225立方米。
横通道施工时，洞顶以下5米范围内为全风化钙质板岩和强风化钙质板岩，采用机械配合风搞开挖为主，如遇孤石进行局部爆破；横通道以下17米范围内为中风化钙质板岩，采用钻爆开挖。
（2）竖井钻爆施工：
1）竖井的爆破方法
尽量考虑到临近建筑物不受爆破冲击波的震害，以及华北路路机动车辆、行人和附近居民的安全，竖井采用浅孔爆破与微差控制爆破相结合的方法分区进行施工，中部Ⅰ区采用掏槽微差控制爆破。
Ⅱ区周边开挖，为控制竖井周边开挖轮廓线，决定采用光面爆破。
2）爆破震动的控制与参数的选择
爆区周围建筑物基本上为钢筋混凝土结构，为控制爆破震动的影响，确保地面建筑物的安全，需对同段最大药量进行控制。
a、建筑物的爆破振动标准
建筑物爆破振动安全允许标准与建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素有关，目前尚未对隧道周边建筑物的状况进行详细调查，根据《爆破安全规程》（GB6722-2003），周边建筑物的爆破振动安全允许标准暂按规范最小值取值。
因现场房屋多为钢筋混凝土结构、少量建筑物为砖混结构，取爆破振动安全允许标准值[V]为2.0cm/s。
实际施工前根据现场具体情况及爆破专家论证意见进行合理调整。
b、控制爆破施工设计
计算公式选取
最大分段装药量计算公式选择按萨道夫斯基公式进行计算：
式中：
Q—最大一段装药量，kg；
R—爆心距，m；
V—爆破安全震动速度值，cm/s；
K，α—与岩石性质、地质条件、爆破规模等综合因素有关的系数。
由于在不同爆破条件下，介质系数和震动衰减系数K，α的值相差很大。
一般情况下，介质系数和震动衰减系数K，α的值由现场爆破试验确定。
由于暂时还没有相关的介质系数和震动衰减系数K，α的试验值，所以其取值按GB6722-2003《爆破安全规程》中的建议值选取。
介质系数K和震动衰减系数α的建议值如下表所示。
爆区不同岩性的K，α值
岩性
K
α
坚硬岩石
50～150
1.3～1.5
中硬岩石
150～250
1.5～1.8
软岩石
250～350
1.8～2.0
爆破设计参数计算
春光街站2号竖井周围建筑物距隧道最近处垂水平距离取25m，爆破深度距离地面最小距离14m。
R=
，V=2.0cm/s、K=250、α=1.8
由此得出最大分段装药量Q=28.653×（2/250）3/1.8=7.53kg。
计算结果分析：
由公式得出最大分段用药量为：
7.53kg。
施工中每段装药量在不大于此值时，认为是安全的。
C、单孔装药量的确定:
q=K×Q/N，式中:
K为常数，根据不同炮孔所起作用不同进行调整，取0.8～1.2。
根据震动控制和参数计算式可知，最大一段同段用药量不能超过7.53kg，每个循环进尺在1.2m左右。
保证微差时间不小于100ms，以达到可靠的减震效果。
（3）竖井中风化钙质板岩段的爆破设计
分区爆破示意图
Ⅰ区爆破设计结构图
Ⅱ区爆破设计结构图
钻爆设计参数表
爆破分区
炮孔名称
炮孔数目
炮孔深度m
段号
单孔装药kg
单段装药kg
备注
Ⅰ区
中空眼
11
2
0
掏槽眼
12
1.8
1
0.45
5.4
32药卷
掏槽眼
4
1.8
3
0.6
2.4
32药卷
辅助眼
14
1.3
5
0.3
4.2
32药卷
辅助眼
6
1.3
7
0.3
1.8
32药卷
辅助眼
11
1.3
9
0.3
3.3
32药卷
辅助眼
11
1.3
11
0.3
3.3
32药卷
12
1.3
13
0.3
3.6
32药卷
Ⅱ区
辅助眼
9
1.3
1
0.45
4.05
32药卷
辅助眼
9
1.3
3
0.45
4.05
32药卷
辅助眼
6
1.3
5
0.45
2.7
32药卷
辅助眼
6
1.3
7
0.3
1.8
32药卷
周边眼
19
1.1
9
0.3
5.7
32药卷
周边眼
19
1.1
11
0.3
5.7
32药卷
周边眼
10
1.1
13
0.3
3
32药卷
周边眼
10
1.1
15
0.3
3
32药卷
合计
169
54
说明：
以上设计单段最大装药量过大时，可采用孔内、孔外微差爆破，减少爆破振动。
或将Ⅰ区、Ⅱ区进一步分割成小块逐块进行爆破，以减小爆破振动。
预期爆破效果
序号指标名称单位数量
1炮孔利用率0.92
2每循环进尺m1.0
3每循环实体岩石量m382.41
4每立方m原岩炸药消耗量kg/m30.66
5每m进尺炸药消耗量kg/m54
3）特殊情况说明：
以上设计单段最大装药量过大时，可采用孔内、孔外微差爆破，减少爆破振动。
或将Ⅰ区、Ⅱ区进一步分割成小块逐块进行爆破，以减小爆破振动。
井口附近爆破时，因围岩完整性差，强度低，尽量采用机械、风镐等开挖，减少爆破作业，若必须采用爆破时，需严格控制爆破参数，减少爆破震动，并严格按照振动速度＜1.0cm/s取值，孔深控制在0.8m，单孔装药量控制在0.15kg，避免爆破振动对附近管线及其它建筑物产生破坏。
2.2促春区间竖井
（1）爆破概述：
根据地质报告，竖井井身为素填土、全风化泥灰岩岩、强风化泥灰岩，可采用人工、机械开挖，下部接近风化泥灰岩段可局部采用爆破施工，开挖面积为5.3m×6.7m。
按最不利因素考虑，全断面爆破设计；
横通道施工时，小断面处洞顶周边建筑较近原则上不采用钻爆施工，以机械配合风搞开挖为主，如遇孤石进行局部爆破；大断面处洞顶距离建筑物较远可采用钻爆施工。
（2）竖井钻爆施工：
爆破设计参数计算
竖井周围建筑物距隧道最近处垂水平距离取10m，爆破深度距离地面最小距离15m。
R=
，V=2.0cm/s、K=250、α=1.8
由此得出最大分段装药量Q=18.03×（2/250）3/1.8=3.6kg。
计算结果分析：
由公式得出最大分段用药量为：
3.6kg。
施工中每段装药量在不大于此值时，认为是安全的。
根据震动控制和参数计算式可知，最大一段同段用药量不能超过3.6kg，每个循环进尺在1.2m左右。
保证微差时间不小于100ms，以达到可靠的减震效果。
钻爆设计：
钻爆参数表
炮孔名称
炮孔数目
炮孔深度m
段号
单孔装药kg
单段装药kg
备注
掏槽眼
6
1.7
1
0.6
3.6
32药卷
辅助眼
6
1.5
3
0.45
2.7
32药卷
辅助眼
6
1.3
5
0.3
1.8
32药卷
辅助眼
14
1.3
7
0.2
2.8
32药卷
周边眼
14
1.2
9
0.2
2.8
32药卷
周边眼
14
1.2
11
0.2
2.8
32药卷
合计
60
16.5kg
预期爆破效果
序号指标名称单位数量
1炮孔利用率0.8
2每循环进尺m1.0
3每循环实体岩石量m335.51
4每立方m原岩炸药消耗量kg/m30.50
5每m进尺炸药消耗量kg/m16.5
2.3暗挖爆破方案（CK11+370.345～CK12+020段4个）
本标段促进路站至春光街站区间矿山法施工暗挖段长度657.305m（右线）、654.21m（左线），春光街站、香工街站均采用暗挖法施工。
地质情况为全风化、中风化泥灰岩、中风化钙质板岩，4个掌子面地质情况相同，主要为Ⅴ级围岩，区间矿山法开挖单线单洞段采用台阶法施工，单渡
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