CN110671984A

CN110671984A - 一种孤石***施工方法

Info

Publication number: CN110671984A
Application number: CN201910973673.8A
Authority: CN
Inventors: 张兵; 王凯; 陈桥; 高会中; 韩伟锋; 郭璐; 王雅文; 王发民; 杨延栋; 赵海雷
Original assignee: State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology; China Railway Tunnel Group Co Ltd CRTG
Current assignee: State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology; China Railway Tunnel Group Co Ltd CRTG
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-01-10

Abstract

本发明公开了一种孤石***施工方法，包括以下步骤：炮孔位设定、钻孔施工、炮孔验收、药包加工、炮孔装药、炮孔填充、***网路、现场警戒、起爆、注浆和封孔。本发明实现了***彻底、***后的孤石粒径小，不影响刀盘的施工进度，减少对刀盘的损坏，延长刀盘的使用寿命，采用地下***式***方式安全性高。

Description

一种孤石***施工方法

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种孤石***施工方法。

背景技术

盾构机掘进破岩过程中，孤石强度高、分布广，最大强度达110MPa，若孤石与周围土体间的握裹力不足，引起孤石随刀盘转动造成刀盘、刀具损坏。而且利用刀盘破岩需要较大的推力，对反力架结构强度要求较高，成本高。

另外，破碎后的石块若粒径大于格栅开口尺寸或始发端头洞门密封性较差引起泥水仓无法建压导致泥浆携渣能力差，易造成泥浆滞排、堵仓。

在施工过程中对于孤石得到处理，首先根据物探、钻探揭露的孤石、基岩突起段的大小、厚度、分布、强度，再选择合适的方法进行处理，根据目前国内现有类似工程经验及本工程实际情况，对于回填区孤石主要采用机械处理和***处理。但是机械处理垂直度不好控制，处理效果不好，需要的工期较长，影响施工进度。现有的***处理使***后的孤石粒径较大，***不彻底，容易损坏刀盘和施工进度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种孤石***施工方法，实现了***彻底、***后的孤石粒径小，不影响刀盘的施工进度，减少对刀盘的损坏，延长刀盘的使用寿命，采用地下***式***方式安全性高。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种孤石***施工方法，包括以下步骤：

（1）炮孔位设定：炮孔的布置范围大于孤石的范围，孤石***分为单孔单体***和多孔单体***，单孔单体***的炮孔位设定在孤石的重心处，多孔单体***的炮孔位设定采用梅花形或矩形；

（2）钻孔施工：采用地质钻机以垂直方式钻孔至设计深度后，清除炮孔内碎石、泥沙和泥浆，保持炮孔畅通，并在炮孔内埋设PVC管；所述PVC管底部安装有堵头，顶部设有防止杂物进入的遮盖物；在钻孔过程中采用泥浆护壁的方式进行；

（3）炮孔验收：炮孔钻好后，由技术人员验收，炮孔上下畅通可装入药包为合格，并做好成孔保护，验收合格后方可装药施工；

（4）药包加工：药包分为单段药包和多段药包，所述单段药包由***段和配重段组成，所述多段药包由多个单段药包排列而成；在所述***段埋设有***；

（5）炮孔装药：将药包放置在炮孔内，在采用单孔单体***时，炮孔内装药长度等于岩石厚度；在采用多孔单体***时，相邻两个炮孔中将任一个炮孔钻至孤石的底面，再在炮孔内装药，装药的上表面至孤石顶面相距100 mm；另一炮孔的底面距离孤石底面为100 mm，装药的上表面至孤石顶面相距100 mm；

（6）炮孔填充：药包就位后，向炮孔中慢慢倒入沙子或者碎石，堵塞长度大于5m；

（7）***网路：采用1～7段导爆管毫秒***，段延时间隔时间25～50ms，实行孔间或排间毫秒延期***，段间隔时间25～50ms，逐孔或逐排进行起爆；

（8）现场警戒：在孤石上方地面上设置防护层；***网路联接、检测完成后，并按设计安全距离和安全要求警戒，确认所有人员都在危险区以外，***警戒范围为爆区周边50m；

（9）起爆：再次联络各警戒点，确认无误后，下达起爆命令；***完毕，经技术人员检查现场无误后，解除警戒命令；

（10）注浆和封孔：***完成后在原***孔位置进行袖阀管注浆及封孔，对破碎岩层及土体进行加固。

优选的，所述孤石经***后的石块最大粒径≤0.3m。

优选的，步骤（1）中所述多孔单体***中相邻炮孔之间的间距为0.8-1.2m，炮孔直径为89mm。

优选的，步骤（1）中所述配重段采用碎石填充，碎石密度为1.5g/cm3，所述药包中***密度为0.95-1.25g/cm3。

优选的，在孤石厚度为2m以上时采用多段药包，在孤石厚度为2m以下时采用单段药包。

优选的，所述防护层包括防护板，以及分别设置在所述防护板上方和下方的沙包层；所述防护板包括铁板和设置在所述铁板下方的木枋；位于防护板下方的沙包层的厚度为0.5m。

优选的，步骤（10）中所述注浆采用的浆液是水泥浆液，水灰比为1:1，注浆压力控制在1.5~3Mpa。

优选的，在每个所述炮孔内装设4发***。

优选的，在位于所述孤石上的炮孔内装设药包，在所述孤石范围外的炮孔内不装设药包。

本发明的有益效果是：

本发明通过首先对炮孔进行定位，并使炮孔的布置范围大于孤石的范围，有利于确保孤石***的效果，避免因探测的孤石边缘不准确造成孤石***不彻底的，使***后的孤石碎片颗粒过大，同时更加清楚的确定孤石的***范围；在炮孔定位处进行钻孔，相邻炮孔的深度不同，方便施工，同时提高孤石的破碎效果；在进行逐排进行起爆时，先***前排孔，然后利用前排孔***挤压周围土层产生的冲击力，再对后排孔进行逐个起爆，减少整体起爆引起的冲力，放置碎石或泥浆的喷出，增加施工安全性；PVC管用来保持炮孔的畅通，防止杂物进入炮孔；由于在炮孔内有泥浆，为了顺利装入药包，在药包内设有配重段，避免了药包下放后无法下沉或下沉后在浮力作用下无法固定的问题；在炮孔内装药包时的设定既可以保证***效果又保证施工现场的安全性，防止***太多冲击力太大，有避免***太少孤石***效果差；在PVC管内药包的上方进行填充增加药包的稳定性，降低药包***时的冲击力；***网路的设置便于药包之间的***操作；在***后产生的高压气体将泥浆压出孔外，防护层有效防止PVC管突起和涌出的泥浆飞溅，增加施工的可控性，避免误伤周边人员；注浆用来对破碎岩层及土体进行加固。

本发明的孤石破碎方法可控性强、孤石破碎彻底、施工效率高、安全性强、操作简单、孤石破碎效果好；间接减少掘进过程中刀盘的更换频率。

附图说明

图1为孤石炮孔设定结构示意图；

图2为单段药包结构示意图；

图3为多段药包结构示意图；

图4为多段药包安装示意图；

图5为单段药包安装示意图；

图6为逐孔起爆网路示意图；

图7为逐排起爆网路示意图；

图8为防护层结构示意图。

图中：1孤石，2炮孔，3配重段，4***段，5***，6PVC管，7沙包层，8铁板，9木枋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

一种孤石***施工方法，包括以下步骤：

（1）炮孔2位设定：如图1所述，炮孔2的布置范围大于孤石1的范围，在位于所述孤石1上的炮孔2内装设药包，在所述孤石1范围外的炮孔2内不装设药包。

孤石1***分为单孔单体***和多孔单体***，单孔单体***的炮孔2位设定在孤石1的重心处，多孔单体***的炮孔2位设定采用梅花形或矩形，所述多孔单体***中相邻炮孔2之间的间距为0.8-1.2m，炮孔2直径为89mm。

（2）钻孔施工：采用地质钻机以垂直方式钻孔至设计深度后，清除炮孔2内碎石、泥沙和泥浆，保持炮孔2畅通，并在炮孔2内埋设PVC管6；所述PVC管6底部安装有堵头，顶部设有防止杂物进入的遮盖物；在钻孔过程中采用泥浆护壁的方式进行；

（3）炮孔2验收：炮孔2钻好后，由技术人员验收，炮孔2上下畅通可装入药包为合格，并做好成孔保护，验收合格后方可装药施工；

（4）药包加工：药包分为单段药包和多段药包，分别由图2和3所示；所述单段药包由***段4和配重段3组成，所述多段药包由多个单段药包排列而成；配重段3采用碎石填充，碎石密度为1.5g/cm3，所述药包中***密度为0.95-1.25g/cm3；在每个所述炮孔2内装设4发***5，***5埋设在***中。

（5）炮孔2装药：将药包放置在炮孔2内，在采用单孔单体***时，炮孔2内装药长度等于岩石厚度；在采用多孔单体***时，相邻两个炮孔2中将任一个炮孔2钻至孤石1的底面，再在炮孔2内装药，装药的上表面至孤石1顶面相距100 mm；另一炮孔2的底面距离孤石1底面为100 mm，装药的上表面至孤石1顶面相距100 mm；在孤石1厚度为2m以上时采用多段药包（如图4所示），在孤石1厚度为2m以下时采用单段药包（如图5所示）。

（6）炮孔2填充：药包就位后，向炮孔2中慢慢倒入沙子或者碎石，堵塞长度大于5m；

（7）***网路：采用1～7段导爆管毫秒***5，段延时间隔时间25～50ms，实行孔间或排间毫秒延期***，段间隔时间25～50ms，逐孔或逐排进行起爆，逐孔或逐排起爆的***网路如图6和7所示。

（8）现场警戒：在孤石1上方地面上设置防护层，如图8所示，所述防护层包括防护板，以及分别设置在所述防护板上方和下方的沙包层7；所述防护板包括铁板8和设置在所述铁板8下方的木枋9；位于防护板下方的沙包层7的厚度为0.5m。

***网路联接、检测完成后，并按设计安全距离和安全要求警戒，确认所有人员都在危险区以外，***警戒范围为爆区周边50m；

（9）起爆：再次联络各警戒点，确认无误后，下达起爆命令；***完毕，经技术人员检查现场无误后，解除警戒命令；孤石1经***后的石块最大粒径≤0.3m。

（10）注浆和封孔：***完成后在原***孔位置进行袖阀管注浆及封孔，对破碎岩层及土体进行加固；所述注浆采用的浆液是水泥浆液，水灰比为1:1，注浆压力控制在1.5~3Mpa。

对施工方法作进一步解释：

1.装药包和***网路的操作步骤：

①按设计要求加工起爆体和装填***；

药包加工到位后，在PVC管6上部钻两孔，用铁丝绑定，上系绳索，开始下药包，根据钻孔队提供的钻孔参数以及验收情况，确定药包装药底部深度N₁，然后准备量测PVC管6与绳索长度之和N₂，使N₁=N₂,将整个药包悬吊在准确位置上，误差控制在+10cm之内。药包就位后，用铁丝把绳索固定在套管壁上，使其不再自由移动。

②用测绳检查***是否到达设计位置，若未到达，应用炮棍压送到需要位置；

③装好***后用砂筒填塞炮孔2上部；

④一次起爆的炮孔2全部装好***后，联接起爆网路。

***单耗计算：

根据瑞典经验方法，单位单耗量计算：

q=q₁+q₂+q₃+q₄

式中q₁为基本装药量，是一般陆地梯段***的2倍，对于水下垂直的孔，再增加10％。普通坚硬石头深孔***的单耗量为0.5kg/m3；

q₂—***区上方水压增量，q₂=0.01h₂（h₂表水深）；

q₃—***区上方覆盖层的增量，q₃=0.02h₃（h₃表覆盖层厚度）

q₄—岩石膨胀增量，q₄=0.03h（h代表梯段深度）

在这里，h₂取21m，h₃取21m，h取5m。

q=q₁+q₂+q₃+q₄=1.1+0.01*21+0.02*21+0.03*6=1.91kg/m3

由于要求破碎的块度较小，根据类似工程经验，该单耗需再增加50%，即该工程***单耗为q=1.91*（1+50%）=2.87kg/m3

在***作业过程可参照上述数据试爆后，针对具体情况调整***参数。根据实际施工经验，当岩层厚度增加，孔网参数不变的情况下，上述单耗需适当加大。

2.***参数表：

孤石厚度H（m）

超深h(m)

孔距a(m)

排距b(m)

单耗㎏/m3

装药Q（㎏）

装药形式

≤5m

1

2.87

0～14.35

连续

>5m

1

0.8

2.87

0～14.35

分层

3.PVC管长度L的设定：

L=L_1i+L_2i

L--- PVC管的长度，L_1i---***段长度，L_2i----配重段长度。

4.配重段配重设定：

L₁×ρ_***+L₂×ρ_碎石≧ρ_泥浆×(L₁+L₂)

令L₁/L₂=a，a为相邻炮孔之间额距离；

既可根据a得出配重长度和所需PVC管长度，带入数据经计算 a≦1.75。所以当a满足上述比例时，就达到了抗浮要求。

5. ***量：

为保证***施工不影响周边基坑及围堰堤坝，必须严格限制最大段药量。为此，依据《***安全规程》GB6722—2014的***地振速度计算公式，计算得到不同建（构）筑物在不同距离处所允许的最大段药量。也就是只有按照不同距离处岩石每次***的最大装药量进行***施工，才能使得***振速小于***安全规程所允许的***振动速度值，进而才能保证各建筑物、海堤的安全。

***振速计算公式：v＝K（Q^1/3/R）^α

式中：R－***地震安全距离，m；Q－***量，Kg，毫秒延时***取最大段药量；v－地震安全速度，cm/s；K、α－与***地点地形、地质等条件有关的系数和衰减系数，根据区域花岗岩性质和以往经验，可取K＝150、α=1.5。

则允许的最大段***量为：Qmax=R³(v/k)³/α。

6. ***安全距离：

根据《***技术规范》，***飞石的安全半径可以用以下公式确定：

R=20Kn²W

式中，K为安全系数，选K=1.5；n为最大一个药包的***作用指数，n≧0.75,取0.75；W为最大一个药包的最小抵抗线，这里取W=2.0；

所以，R=20*1.5*0.75²*2.0=33.75米；

本发明采用的***属于地下***，不存在飞石对人造成伤害，故50m的警戒距离是足够安全的。

7.***后检查：

（1）明爆爆后应超过5min，方准许检查人员进人***作业地点；如不能确认有无盲炮，应经15min后才能进入爆区检查。

（2）明爆经检查确认***点安全后，经当班***班长同意，方准许作业人员进人爆区。

（3）爆后检查内容

一般岩土***应检查的内容有：

①确认有无盲炮；

②***后地连墙有无出现裂纹及破损；

③基坑周边土体是否存在震陷。

（4）处理

①检查人员发现盲炮及其他险情，应及时上报或处理；处理前应在现场设立危险标志，并采取相应的安全措施，无关人员不应接近。

②盲炮处理后，应再次仔细检查爆堆，将残余的***器材收集起来统一销毁；在不能确认爆堆无残留的***器材之前，应采取预防措施并派专人监督***堆挖运作业。残余***器材应由现场负责人签字确认退回原发放单位销毁。

8.***效果检测

首段***后对该***区域进行取芯检测***效果，以抽取出的完整岩芯单向长度≤30cm为合格。若抽检岩芯不合格，则补孔进行二次***并进行***参数优化。验证孔的个数为总孔的5%，取芯深度达到基底下1米。岩芯取出后对芯样裂度进行分析、判断。

9.***安全管理

施工前对有关人员进行技术培训和安全教育，认真学习《***安全规程》的有关规定及《***设计方案》。

（1）施工前应张贴***“安全告示”。

（2）严格按炮孔2布置图钻孔、验收、装药。

（3）连线完毕后要进行安全检查，确认无误后方可起爆。

（4）用***起爆，***的钥匙必须由***员随身携带，不得转交别人，不到放炮通电时，不得把钥匙******，起爆后必须立即交钥匙拔出，摘掉母线扭结成短路。放炮母线连接脚线，检查线路和通电工作，只准***员一人操作。

（5）通电以后装药炮孔2不响时，***员必须先取下钥匙，并将起爆母线从***上摘下，扭结成短路，至少等 15 分钟后，方可沿线检查，找出不响的原因。起爆后也要等30分钟后，待炮烟散去后人员方可到达放炮地点。

10.盲炮处理

盲炮应及时处理，对盲炮的处理方式如下：

（1）发现盲炮或怀疑有盲炮，应立即报告***负责人，并采取必要的安全措施。

（2）处理盲炮时，应在***技术人员或者***负责人的指导下进行。无关人员不得在场，并应在危险区边界设警戒，危险区内禁止进行其他作业。

（3）处理爆盲炮可采用下列方法：

①造成盲炮的因素消除后，若可能连接***线路，则采用重新连线起爆的方法消除盲炮；或者，在***网路、装药、堵塞等仍然具备起爆的条件下，可重新起爆。

②若堵塞长度小于***的殉爆距离或孔内还可装药时，另装入起爆药包起爆；

③在距离发生盲炮的炮孔2周围不小于 10 倍钻孔直径的区域重新钻平行孔装药炸毁。

（4）处理盲炮时应严格按照以下注意事项操作：

①禁止直接拉出未起爆的***物品（***5、***卷等）。

②电力起爆网路发生盲炮时，须立即切断电源，并及时将***网路短路。

③盲炮处理后，应仔细检查***作业面，收集残余的***物品。对收集的残余***物品可直接销毁或采取其它有效措施进行处理。

④未判明***作业面有无残留的***物前，应采取防范措施。

⑤每次处理盲炮，必须由处理者填写登记卡片，说明产生的原因、处理的方法和结果、预防措施。

11.火工品管理

（1）每次领退***器材时，必须有工地***负责人、安全监督员和***员签名，否则，不准领退***器材。

（2）领取***、***5人数至少为 2 人，使用人领取***后必须当面核查数量、编号等，***与***5严禁同一人同时搬运。

（3）***员每次领用***物品时，仓管员也应对领出的***器材的编码信息进行登记核对，以免出现差错。

（4）***器材实行“早送晚收”制度，即早上送货，下午回收。

（5）对施工当次剩余的***物品应派专人检查、清点，核对无误后再进行退库，仓管员按清退单查收及时退还库房，任何人员严禁私藏***，将***物品带出工地。若有违反导致***器材流失，严肃查处，直至追究法律责任。

（6）按设计要求钻孔、装药、起爆，确保装药施工质量。

（7）按设计要求的填（堵）塞料、填（堵）塞位置和长度，进行填（堵）塞施工。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种孤石***施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的孤石***施工方法，其特征在于，所述孤石经***后的石块最大粒径≤0.3m。

3.根据权利要求1所述的孤石***施工方法，其特征在于，步骤（1）中所述多孔单体***中相邻炮孔之间的间距为0.8-1.2m，炮孔直径为89mm。

4.根据权利要求1所述的孤石***施工方法，其特征在于，步骤（1）中所述配重段采用碎石填充，碎石密度为1.5g/cm3，所述药包中***密度为0.95-1.25g/cm3。

5.根据权利要求1所述的孤石***施工方法，其特征在于，在孤石厚度为2m以上时采用多段药包，在孤石厚度为2m以下时采用单段药包。

6.根据权利要求1所述的孤石***施工方法，其特征在于，所述防护层包括防护板，以及分别设置在所述防护板上方和下方的沙包层；所述防护板包括铁板和设置在所述铁板下方的木枋；位于防护板下方的沙包层的厚度为0.5m。

7.根据权利要求1所述的孤石***施工方法，其特征在于，步骤（10）中所述注浆采用的浆液是水泥浆液，水灰比为1:1，注浆压力控制在1.5~3Mpa。

8.根据权利要求1所述的孤石***施工方法，其特征在于，在每个所述炮孔内装设4发***。

9.根据权利要求1所述的孤石***施工方法，其特征在于，在位于所述孤石上的炮孔内装设药包，在所述孤石范围外的炮孔内不装设药包。