水泥二厂山石破碎专项施工方案.doc

河北镇棚户区改造水泥二厂片区土地开发项目（回迁安置房地块）

基槽内岩石静态破碎专项施工方案

编制：
审核：
审批：

北京城建五建设集团有限公司

2017年07月20日

目 录
一、工程概况： 1
二、编制依据： 3
三、编制原则 3
四、施工准备阶段主要工作 4
五、主要施工方法 4
六、 安全措施和注意事项 14
七、拟投入本工程的主要人员、机械和材料 16
八、施工管理办法 16
九、文明施工、环保措施 17
附件1：项目部生产安全事故处理程序 18
附件2：项目部生产安全事故应急救援处置程序 19
附件3：项目部生产安全事故应急处置预案救援器材及设备清单 20

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一、工程概况：
工程名称：北京市房山区河北镇棚户区改造水泥二厂片区土地开发项目（回迁安置房地块）
建设单位：北京启迪茂华科技产业发展有限公司
监理单位：北京中联环建设工程管理有限公司
施工单位：北京城建五建设集团有限公司
1、本工程，建设地点位于北京房山区河北镇磁家务村北。
2、本工程场地面积较大，属于山区地带，地势较为复杂，地下同样比较复杂，以一条道路将施工现场划分为施工南区和北区。根据勘察报告显示南区属于土壤地带。北区地势较高，开挖深度较大，最北侧靠山地带，在基槽开挖过程中会岩石（砂岩层及石灰岩层），槽内岩石呈陡坡状。
3、依据房山区河北镇棚户区改造项目初步地质勘查报告：
根据北京市房山区建筑勘察所提供的《岩土工程初步勘察报告》得知：本工程地质条件：现将拟建场区地基土自上而下分述如下：
二厂地质条件：
土层及土性
层厚
平均厚度
土质说明
备注

表层为人工堆积层

1.2m-5.5m

2.31m
以拆迁形成的砖块、碎石、灰块等为主，局部堆放生活垃圾
不能作为拟建建筑物天然地基持力层
二层为含角砾粉质粘土：褐黄色、红褐色

3.0m-5.0m

4.22m
含30%~35%的砂岩角砾，夹粘质粉土、碎石层，含氧化铁、云母等
不宜作为拟建建筑物天然地基持力层
三层为粉质粘土：褐红色；湿；可塑

1.5m-8.7m

4.69m
夹粘质粉土、角砾及碎石层，含氧化铁、云母等
不宜作为拟建建筑物天然地基持力层
四层粘质粉土: 黄褐色；稍湿~湿；稍密

2.1m-5.0m

3.77m
局部夹碎石及角砾薄层，断面粗糙；含较多砂颗粒、氧化铁、云母、石英、姜石等
不宜作为拟建建筑物天然地基持力层
五层为角砾：杂色；稍密~中密；稍湿

2.7m-8.2m

4.16m
砂岩，棱角状；一般粒径5~19mm，最大粒径50~70mm,角砾含量约占总量的70%，粘性土充填
不宜作为拟建建筑物天然地基持力层
六层为粉质粘土：红褐色；湿；可塑

0.5m-2.8m

1.65m
含25%砾石，含氧化铁、云母等

不宜作为拟建建筑物天然地基持力层

七层为碎石：杂色；稍密；稍湿

2.7m-8.2m

4.16m
一般粒径2~5cm，最大粒径10cm, 次棱角状；含量约占总量的65%~70%%，充填粘性土及角砾
不宜作为拟建建筑物天然地基持力层
八层为粉质粘土：红褐色；湿；可塑~硬塑

1.2m-2.8m

1.95m
夹粘质粉土，含氧化铁、云母等
不宜作为拟建建筑物天然地基持力层

九层为石炭系炭质页岩

6.7m

6.7m
灰黑色,岩性软弱，受构造挤压强烈，较为破碎，呈片状；可染手
能作为拟建建筑物天然地基持力层

十层为石灰岩

5.8m

5.8m
青灰色，一般为中风化，岩性坚硬，岩芯呈短柱~长柱状，岩体较为完整
能作为拟建建筑物天然地基持力层
本次勘察（20.0m）深度范围未见地下水，可不考虑地下水对建筑、施工的影响。
二、编制依据：
1.施工合同
2.工程初步设计施工图纸、地质勘查报告
3.建设单位提供的地上、地下障碍物位置
4.建设工程安全生产管理条例
5.建设工程强制性条文
6.《建筑地基与基础工程施工质量验收规范》 GB50202－2002
7.《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB50300-2013
8.《建筑机械使用安全技术规程》 JGJ 33-2012
9.《北京市建设工程安全生产管理标准化手册》 [2010]443号
10.《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）
11.国内其他现行有关的技术标准、技术规范和其他有关规定。
三、编制原则
1．遵循设计文件和规范验收的原则，在编写主要项目施工方法中，严格按照设计要求执行现行施工规范和验收标准，正确组织施工，确保工程的质量、进度。
2．坚持实事求是，一切从实际出发的原则，在制定施工方案中，根据本公司施工能力、经济实力、技术水平，坚持科学组织，合理安排，均衡生产，平行作业，确保高速度、高质量、高效率完成山石破碎任务。
3．坚持施工全过程严格管理的原则，在工序施工中，按设计施工，并严格执行监理工程师的指令，尊重监理意见，严格管理。
4．坚持专业化作业与综合管理相结合的原则，在施工组织方面，以专业队为基础作业形式，充分发挥专业人员和专用设备的优势，同时采取综合管理手段，合理调配，以达到整体优化的目的。
四、施工准备阶段主要工作
1、测量放样
根据设计图纸给的坐标，将施工范围（破碎方位）的边线放出来
2、清除现状坡面植物
本工程现状坡面山体植被茂盛，以乔木和灌木为主。需清除地表土层，将基槽内岩石部分露出，确定破碎范围。共计需要破碎槽内山石的体积约为27500立方。由于施工现场场地高低相差较大，机械施工先将表皮土上树冠杂草清除后在进行放线开挖，挖出地表土堆放位置提前指定位，石方破碎采用静态破碎施工方法，准备其相应机械药具等。
五、主要施工方法
受现场施工条件限制，距离村庄较近，本项目槽内石方工程采用静态破碎作业配合人工进行施工、机械清运碎石。静态爆破是近年来发展迅速的一种破碎岩石和混凝土的新方法，就是利用灌装在炮孔中的静力破碎剂的水化反应，使晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢的产生巨大膨胀压力并施加孔壁，当压力在孔壁上引起的拉应力大于混凝土或岩石的抗压强度时，混凝土或岩石即被破碎解体。
1、静态破碎原理
无声破碎剂是通过与水反应，形成固相体积增大的结晶，结晶生长力对孔壁施加压缩应力，当与压缩应力成垂直方向的张拉应力超过了脆性物体的极限强度时，物体发生龟裂，随着无声破碎剂的膨胀压不断增长，被破碎物体的裂缝不断扩大，直到破碎。常规施工方法是将无声破碎剂用水拌成浆体，填充在混凝土和岩石钻孔中，在常温下可产生30Mpa以上的膨胀压，经6 h～24 h将混凝土构筑物或岩石破碎。因无声破碎剂在施工时，无震动、噪音、毒气，加上不是危险品，所以便于运输、保管、使用，安全方便。
静力破碎剂的组成成分
静力破碎剂主要由氧化钙（CaO）和无机盐化合物组成（俗称“粉剂”），并加少量有机复合添加剂（俗称“水剂”，分A型，B型两种）以控制水化反应速度。氧化钙与水作用后，生成氢氧化钙:
CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9千焦
2、 静态破碎施工方法
2.1施工流程
无声破碎剂的施工流程为：钻孔破碎设计→在岩石上钻孔→将无声破碎剂与水搅拌成浆→往孔中灌浆→岩石开裂→破碎锤震动→风镐二次破碎→撬移→机械清理破碎碎屑并堆放至临时堆放地点。

图-1 破碎机理
含两个自由面的被破碎物体裂缝形成的截面图

通过布置钻孔的孔距、孔深和倾度可以确定裂缝的方向

布置钻孔的孔距、孔深和倾度的方向
2.2钻孔破碎的设计
岩石的破碎设计首先要了解山体的地质构造、岩质、节理发育状况(倾斜角度)，岩石的抗压强度和抗拉强度，然后确定破碎时的最小抵抗线形W、孔距a和排距b、孔径D、孔深L、钻孔方向和钻孔布置。根据施工取得的经验，各种参数一般估计值如下：
1、最小抵抗线形W
最小抵抗线应根据岩石的形状、节理、钻孔孔径和要求破碎的块度等因素来确定，一般取值为：
破碎软质岩石：W=40 cm～60 cm，
破碎中、硬质岩石：W=25 cm～40 cm，
边坡岩体为燕山期花岗岩，属于中、硬质岩石，所以取W=35cm
2、孔距a和排距b
岩石破碎块度较小时，W、a、b均取小值，相反，取大值，一般取值为：
破碎软质岩石：a=40 cm-60 cm，
破碎中、硬质岩石：a=30 cm-50 cm。
排距b应根据岩体的自由面多少决定，自由面多，b取较大值，反之，b取较小值。多排孔分次破碎时，b一般等于(0.6-0.9)a。多排孔宜采用梅花形布孔。
边坡岩体为八宝山断裂带石灰岩，属于中、硬质岩石，所以取a=40cm，b=0.8a=32cm
3、孔径D
孔径是决定无声破碎剂破碎效率的重要因素。孔径D较大，无声破碎剂装药量多，产生的膨胀压较大，其破碎效果较高。但由于无声破碎剂水化同时放出热量，当内部蓄热状态达100℃时，无声破碎剂浆体中未水化的水分就会沸腾，产生蒸汽压，从而把无声破碎剂浆体喷出来。所以，最大孔径D主要取决于无声破碎剂浆体是否喷出来。一般孔径不宜小于20mm，但不宜大于50 mm，取D=40mm。
4、孔深L
孔深大小主要取决于破碎面的高度(H)和岩石的约束程度。无声破碎剂浆体填满钻孔时，由于孔底部分发生裂纹较困难，所以，如在冬季施工，最大孔径D可以适当放宽。当设计破碎面为岩石的节理面或断裂面时：
L=(O.90-1.05)H。(H为设计破碎高度)
对于岩体节理面不清楚时，除创造人工自由面外，由于无声破碎剂对孔底部分破坏困难，孔深要比设计破碎深度大5％Hcm。相反，对于孤石破碎，因它四面凌空，L可为H的80％左右。设计孔深H为1.2米，L取值1.2米。
5、钻孔方向
钻孔方向应与岩体的节理方向互相垂直，其破碎效果最好。
一般来说，尽可能钻垂直孔，钻孔施工和填充无声破碎剂浆体方便简单。如岩石节理不清楚，则要破碎面上打水平孔或斜孔、再打垂直孔，分段切割或破碎，可达到最佳破碎效果。
6、钻孔布置
1)坚石：根据坚石的大小、形状和破碎块度，来调节无声破碎剂用量。取值一般为：孔间距30cm，梅花布置。
2)岩石切割：在有节理情况下，钻孔方向要与节理面垂直；对于远离自由面的应采取梅花形及在岩石破碎面的上面和侧面同时钻孔的形式进行破碎。在无节理面或节理面不清楚时，要在预定破碎面上钻水平孔，创造人工自由面，方可奏效。
3)钻孔位置与裂纹形状：岩石钻孔灌入无声破碎剂浆体后，裂纹一般是按邻接近的孔首先联成线。
4)孔距与孔径的关系：在一般情况下，孔距与孔径之比为10倍左右。
2.3钻孔
根据钻孔破碎设计确定的相关参数在岩石上用空压机进行钻孔
2.4拌浆、灌浆
1、无声破碎剂型号的选择
在施工中，要根据施工期间的气温或工作环境温度选择无声破碎剂型号，见表1。
表1 无声破碎剂型号和使用范围
型号
使用温度范围
使用季节
无声破碎剂I
20℃～35℃
夏季用
无声破碎剂Ⅱ
lO℃～25℃
春秋用
无声破碎剂Ⅲ
5℃～15℃
冬季用
无声破碎剂Ⅳ
一5℃～8℃
寒冬用
当气温超过35℃时，要在下午5时一6时或早上6时～7时灌孔。
结合本工程的施工时间，选用无声破碎剂I型。
2、 无声破碎剂使用量估算方法
根据试验测得无声破碎剂的比重和每立方米浆体中无声破碎剂重量K，见表2。
表2 无声破碎剂比重及浆体容重
无声破碎剂型号
比重／g·cm-3
水灰比
K/kg.m-3
无声破碎剂一I、Ⅱ
3.19
O.33
1540
无声破碎剂一Ⅲ、Ⅳ
3.28
0.33
1650
无声破碎剂用量Q=∏R2LK
式中：Q——每米钻孔的无声破碎剂理论用量，kg/m3；
R——钻孔半径，m；
L——钻孔深度，m，L=1．0 m；
K——每立方米无声破碎剂浆体中无声破碎剂用量，kg/m3
当钻孔直径不同和使用无声破碎剂型号不同时，可算出每米钻孔的无声破碎剂使用量，见表3。
无声破碎剂——I、Ⅱ：
Q=3．14×R2×1×1 540=4838.064×R2(kg/m)。
无声破碎剂——Ⅲ、Ⅳ：
Q=3．14×R2×1×1 650=5183.64×R2(kg/m)。
表3 每m钻孔的无声破碎剂使用量表
型号
钻孔直径/mm
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
无声破碎剂I、Ⅱ
O.95
1.09
1.24
1.40
1.57
1.75
1.94
2.13
2.34
2.56
2.79
无声破碎剂Ⅲ、Ⅳ
1.00
1.17
1.33
1.50
1.68
1.87
2.07
2.29
2.51
2.74
3.00
3、无声破碎剂质量检查
无声破碎剂是用塑料袋包装的，只要不受潮，存放一年左右不会变质。在现场可用如下商观试验法鉴别：取200 g无声破碎剂与60ml水拌成浆体，灌入100ml玻璃瓶中，在相应温度下，经8 h～24 h玻璃瓶破裂，则此无声破碎剂没有失效，可以继续使用。
4、拌浆
无声破碎剂每袋为5 Kg，加水量一般为无声破碎剂重量的30％，即加入1 500ml的水，无声破碎剂浆体以畅流入孔为准，不宜多加，否则会降低破碎效果。搅拌时，先把水倒人桶中，再倒无声破碎剂；用人工搅拌时，要戴橡胶手套，搅拌时间一般为60 s～90 s。无声破碎剂如果结块久置，会降低它的性能，所以残留在桶底的无声破碎剂结块，要随时清理掉。搅拌好的无声破碎剂浆体，要在10 min以内用完，久置会使灌孔困难，效率降低。
5、灌浆
1)对于垂直孔，可直接倾倒进去，孔口留下2 cm左右空隙，用废纸或废布将口堵实，有利于提早破碎时间。
2)对于斜孔或水平孔，为防止倒流的现象，可用水灰比为0．25～0．28的水与无声破碎剂拌成浆体，用手搓成条，塞入孔中，再用木棒捣压密实，最后用塞子堵口。
3)多排孔，一般采用梅花形孔。在邻近自由面的孔，容易开裂，中间的孔因受四周限制，开裂困难，因此，在灌无声破碎剂浆体时，要有一定的时间差，即先灌边一、二排孔，经l h-3 h，再灌三、四排孔，以此类推。
4)灌浆时，为安全起见要戴防护眼镜及口罩，避免浆体冲出伤及眼睛和其它部位。因无声破碎剂具有轻度腐蚀性，所以碰到皮肤时要立即用清水冲洗。
6、影响破碎效果的因素
应用静力破碎剂的基本条件。应用静力破碎剂需要具备一定的基本条件，这样才能发挥其应有的作用。
（1）环境温度应在静力破碎剂的使用温度范围之内，温度过低导致其破碎效果降低。
（2）至少存在两个自由面，使被破碎岩体具有膨胀的空间。
（3）被破坏物具有一定的强度，但其强度在静力破碎剂的膨胀压力可作用范围内。
影响破碎效果的因素：
（1）水化反应程度
根据静力破碎剂的水化反应方程CaO+H2O=Ca(OH)2+100 kJ /kg，可以看出，分子CaO水化反应完成时约需32%的水，这可作为确定最佳水灰比的依据,静爆剂的最佳水灰比一般控制在1∶0.26~1∶0.35范围内。
（2）浸泡时间
采用散装粉末状静力破碎剂要合理控制水灰比。药卷型静力破碎剂要合理控制浸泡时间。若浸泡时间过短导致水化反应不充分，造成大量浪费，破碎效果不好。浸泡时间过长药卷包装形式被破坏，给装药造成极大困难，同样造成药量的浪费。
（3）温度
环境温度高有利于水化反应的进行，加快反应速度，促进破碎效果。温度过低，分子活性降低，不利于水化反应的进行。在不同的环境温度条件下应选用不同类型的静力破碎剂，在环境温度较低的条件下，可采用用温水配药和加盖覆盖物的措施增温保温。
（4）自由面数量
根据静力破碎剂的作用特点，自由面数量越多越有利于静力破碎剂发挥效果。因此在静力破碎剂的设计及使用过程中应尽可能的利用并创造更多的自由面。
2.5清理岩石
待无声破碎剂完全膨胀后，由机械清理破碎的岩石。清理的顺序自上而下，一直破碎至设计室外地坪标高位置处，破碎出来的岩石由机械统一装车运至指定堆放点，在清理过程中应注意安全，防止岩石坠落砸伤工人。无声破碎剂完全膨胀时间由试验确定。
六、 安全措施和注意事项
（1）现场施工人员必须是经验技术熟练的正式职工。
（2）施工前，所有施工人员必须认真学习本措施，并签字后方可参与施工，严格按措施施工，严禁违章作业、违章指挥和违反劳动纪律。
（3）进入工作现场前，首先详细检查作业地点的安全情况，由有经验的工人使用长度不小于3m的长柄工具“敲帮问顶”摘除危岩活石，摘除时要一人照明，一人操作，并留好退路。
（4）每次上工作台作业前，必须详细检查工作台是否牢固，发现问题必须立即处理，严禁带问题作业。在施工过程中必须时刻检查，发现问题立即停止作业处理，人员在工作台上作业时必须拴好安全带或在工作平台上安设牢固的防坠护栏。
（5）施工过程中，施工工具必须放置平稳，防止歪倒或坠落伤人。
（6）施工时，处理破裂的岩石应本着先上后下、先外后里的顺序进行。
（7）人员在工作台上作业时，工作台下方有人作业或逗留，有人员通过时必须停止作业，待人员通过后方可作业。
（8）打眼前，首先检查风钻进风、水口，以防有堵塞物；打开风水阀门吹洗风水管路，保证畅通。打眼过程中发现问题及时处理。
（9）打眼时，钻机前方不准站人。掌钎点眼人员及钻工衣袖口要扎紧，并系好工作服纽扣；定住眼位后，掌钎点眼人员要立即撤到分钻侧后方。打眼时，钻工要立于风钻一侧，不要用两腿夹住钻腿，也不准手握风钻钻腿，只能手握风钻把手。钻进过程中，钎杆不能上下左右摆动过大，防止断钎伤人；用力要均匀适当，防止夹钎。
（10）打眼结束后要进行吹孔。吹孔工作由两人操作，其他施工人员要撤出。吹孔人员要配合好，控制吹风应使用阀门，严禁用折风管的方法吹眼。扫孔器应慢慢伸入眼内，并随扫孔器的深入逐渐加大风量，以免堵住扫孔器。开风扫孔时，人员严禁正对孔口。
（11）严格按照设计的孔径、孔距、孔深进行打眼，打眼后清理钻孔，不得留有水和杂物。
（12）散装药剂严格控制水灰比，药卷型药剂要严格控制浸泡时间。
（13）装药时必须戴防护眼镜、手套，不得直视钻孔，药剂碰到皮肤或眼睛要立即用水冲洗，到院就医。
（14）同一钻孔尽量装入同一时间制备或浸泡的静力破碎剂，配备好的药剂尽量在10分钟内装完。
（15）装药时，人员必须配齐个人防护用品。
（16）药粉要在技术人员指导下，用清水调成糊状，及时灌入炮孔。灌装药剂前应清孔，确保孔内无岩粉和水。
（17）单孔必须是一次装药完毕。同排钻孔，应在同一时间段内装药，以发挥共同膨胀破碎岩石的作用。前后排炮孔应间隔15分钟以上装药。
（18）每孔装药完毕，用报纸封堵孔口，以利于目测和检查。炮孔不用炮泥堵塞。
（19） 装药完毕的炮孔，应及时覆盖草袋，防止炮孔喷药伤人。装药后要及时做好防护，防止岩石破裂后剥落伤害人员和设备。
(20)成立安全事故应急领导小组：
组长 ：刘彭涛
副组长：候振路
组员：李仲军、张德明、王希龙、姚冲、王国兴、高中海
七、拟投入本工程的主要人员、机械和材料
序号
名称
数量
备注
序号
名称
数量
备注
1
空压机（柴油）
3部

4
人员
25人

2
钻孔仟
6盘

5
挖掘机(PC-360)
4台

3
无声破碎剂
充足

6
自卸车
(前四后八)
6辆

八、施工管理办法
1. 安计划分层破碎，每层开挖0.8—1.2m。
2. 每天真实纪录出作业机械型号、台数、工作时间、完成工作量
（m³）、人员配合、应有现场负责人签字。
3. 如遇停工，主要原因应详实纪录见附表。
4. 每天施工记录要签字齐全，并得到建设单位确定。
5. 每天检查完成工作面应平整，禁止犬牙交错，不给其他工程造成困难。
6. 编制施工方案，确定分层分段，每天制定出完成定额量，把工作做到有布置、有落实、有检查、有纪录。
九、文明施工、环保措施
1、路段保护所有清除的废土用加遮盖物的运输车辆运至指定弃土场，沿线不得将任何弃土倒至其路旁和其他不允许的地方，注意保证老路拆除后的路面正常通行。
2、废弃物场应规整几何样式，禁止随意堆砌，有必要进行合理绿化，护砌，保证不造成任何水土流失和杜绝污染自然环境事件的发生。
3、在车辆运输过程中应使用遮盖物，配备好晒水车，运输道路经常保持湿润，避免尘土飞扬造成村民生活环境受污染；构建施工环境、自然环境、社会环境和谐一体化。

附件1：项目部生产安全事故处理程序
县（区）安管站
公司、业主、监理

当地公安机关
生产安全事故发生

组织抢救

成立事故调查组

在规定的时间内，按照“四不
放过”的原则写出调查报告

调查报告报公司、业主、监理

按相关职能部门批复意见执行

附件2：项目部生产安全事故应急救援处置程序
应急处置领导小组
生产安全事故发生

应急处置领导小组日常工作小组

公司、业主、监理
建委安管站
应急处置程序启动

公司
应急处置现场指挥部

建委、安监局、公安

资金保障小组
专家技术指导小组
通讯交通小组
日常工作小组

否
重大安全事故

外部支援
发出请求
是
是否请求外部支援

应急处置工作总结

指导事故调查处理

附件3：项目部生产安全事故应急处置预案救援器材及设备清单
设备名称
数量
备注
轿车
1辆
自有
挖掘机
4台
租用
装载机
1台
租用
自卸汽车
6辆
租用
75KW柴油发电机
3台
自有
鼓风机
3台
自有
灭火器
3个
自有
50T吊车
1台
租用
20T千斤顶
2台
自有
切割机
2台
自有
医疗设备
1组
自有
担架
1付
自有