南环路3标静态爆破方案.doc

柳州市外环路（南外环）工程3标
石方开挖静力爆破施工方案报审表
工程名称：柳州市外环路（南外环）工程3标
承包单位：中铁五局（集团）有限公司
监理单位：中国轻工业南宁工程设计有限公司
致：中国轻工业南宁工程设计有限公司柳州市
外环路（南外环）工程3标项目监理部
我项目部根据“柳州市外环路（南外环）工程3标”施工合同文件、施工图设计文件及有关技术规范要求，完成编制柳州市外环路（南外环）工程DK2+570～DK2+680左侧边坡石方开挖静力爆破施工方案，请予以审批。
附件：《石方开挖静力爆破施工方案》
承包单位（章）：
项目经理：
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专业监理工程师审批意见：

专业监理工程师 ：
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总监理工程师审批意见：

总监理工程师 ：
日 期： 年 月 日

柳州市外环路（南外环）工程3标段
【DK2+570～DK2+680左侧边坡】

静力爆破施工方案

编制：

复核：

审核：

中铁五局（集团）有限公司
柳州市南外环工程3标项目经理部
2013年06月16日
目 录

一、工程概况
二、编制依据
三．施工情况说明：
四、静力爆破工艺特点
五、静态爆破施工原理
六、施工工艺流程
七、使用的材料与设备
八、质量控制
九、施工注意事项
十、安全措施
十一、环保措施

柳州市外环路（南外环）工程3标段
石方开挖静力爆破施工方案

一、 工程概况
DK2+570～DK2+680左侧为岩质边坡，边坡开挖高度为5m～15m，地面起伏较大，山体坡度50°～60°，局部坡度为70°，边坡所处山体高度60m～110m，从山脚至山腰坡度为60°～70°，山脚多处岩石出露，坡度较缓；从山腰至山顶处较陡，局部形成陡崖。岩体基本质量等级分类为Ⅱ类，开挖方量约为4693m3。
二、编制依据
1、施工图纸及有关资料、施工前技术交底会议等。
2、国家现行的有关施工规范、标准等：
《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）
《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ 46--2005）
《爆破安全规程》（GB 6722—2003）
3、通过现场《岩土工程勘察报告》和本企业的施工技术管理水平和已完工的类似工程成功的施工经验。
三．施工情况说明：
本次开挖边坡为原设计的山脚至山腰段，原设计该段石方爆破开挖方案已进行专家论证，因要求搬迁K2+800左侧的中国石油加油站及周边民房而未能通过，设计变更后虽工程开挖量大幅度减少，但施工方法、爆破方式没有改变。若采用常规爆破，则存在以下几个问题：
1、常规爆破对该段山体山腰至山顶段的陡崖部分影响很大，且岩体存很大的不确定性因素，容易造成失稳，存在极大的安全隐患。
2、原设计施工方案已进行过爆破专家论证，论证结果是搬迁K2+800左侧中国石油加油站及周边民房，现阶段拆迁工作困难且拆迁成本太高。
3、根据相关设计图纸，该段边坡岩体基本质量等级分类为Ⅱ类，硬度较大，属坚石，无法采用人工凿除或用凿岩机对岩石进行破除。由于岩石过于坚硬，履带式单头液压岩石破碎机破碎岩石用时过长，工作效率低下，工具磨损严重，不能满足施工要求。
根据本公司多年施工类似工程的经验，参考爆破安全规程（GB 6722—2003）规定并结合施工现场的条件以及确保工程能如期完工，且该段边坡石方开挖工程量小（仅为4600m3），总投资比原设计减少252.57万元，适宜采用静力爆破。为保证该段边坡及上方陡崖的稳定和周围居民、加油站的安全。建议将DK2+570～DK2+680段左侧边坡为石方开挖常规爆破变更为静力爆破。根据本公司多年施工类似工程的经验，参考爆破安全规程（GB 6722—2003）规定并结合施工现场的条件以及确保工程能如期完工，确定采用静力爆破。
四、静力爆破工艺特点
静力爆破是一种含有铝、镁、钙、铁、氧、硅、磷、钛等多种元素的无机盐粉末用适量的水调成流动浆体直接装入炮孔中经水化后产生巨大膨胀力施加给孔壁，将岩石悄悄的产生“外科手术式”分裂后再用风炮解小破除，达到开挖目的。
静力爆破特点：
1安全，易管理。静力爆破剂为非爆炸危险品，施工时不需要雷管炸药，无需办理常规炸药爆破所需要的各种许可证。操作时不需要爆破工等特殊工种。破碎剂与其它普通货物一样可以购买、运输、使用。
2 环保材料。使用中无声、无振动、无飞石、无毒气、无粉尘，是国际流行的无公害环保产品。
       3 施工简单，易操作。用水搅拌后灌入钻孔中即可。
       4 使用方便。按破碎要求，设计适当的孔径、孔距、角度，能够达到“外科手术式”的分裂、切割岩石和混凝土。　　
       5 在不适于炸药爆破环境条件下，更显其超众的优越性。最新卷型破碎剂，适用环境温度范围更广(－5℃到40℃)，使用更方便，效力更大。 
6 对工作面面积要求低，能同时打开多个工作面，有效的提高工作效率和工程进度。 
五、静态爆破施工原理
人工造孔后，在静态爆破剂的作用下使岩石涨裂、产生裂缝，再使用冲击锤或风镐解小、破除，从而达到开挖的目的。为赶工期的需要，我公司计划使用质量好的静爆剂，从而达到较好的开挖效果，以缩短工期。
静态爆破剂的破碎机理：
静态爆破剂是以特殊硅酸盐、氧化钙为主要原料，配合其他有机、无机添加剂而制成的粉末状物质，典型的化学反应式为：
CaO+H2O→Ca(OH)2+6.5×104J
当氧化钙变成氢氧化钙时，其晶体结构发生变化，会引起晶体体积的膨胀。根据测定，在自由膨胀的前提下，反应后的体积可增长3至4倍，其表面积也增大近100倍，同时每摩尔还释放出6.5×104J的热量。如果将它注入炮孔内，这种膨胀受到孔壁的约束，压力可上升到50Mpa，介质在这种压力作用下会产生径向压缩应力和切向的拉伸应力。
六、施工工艺流程
1.工艺流程图
施工前准备→设计布孔→测量定位→钻孔→装药→药剂反应、清渣→进入下一层循环施工
2.操作要点
2.1对于岩石破碎需要了解岩石性质、节理、走向及地下水情况。钻孔参数、钻孔分布和破碎顺序则需要根据破碎对象的实际情况确定。另外静态破碎剂的效力和初始开裂时间，除了与原料配合比有关外，还与施工当时气温、水温、水灰比、孔径、孔距、钻孔布置、灌浆时间和速度、岩石硬度、构件尺寸、操作人员的经验等因素有很大关系。
2.2设计布眼
根据结构物质自由度情况而定，或尽可能多的创造自由面，对不同自由面采取不同的布孔方法。可采取垂直、水平、斜向等布孔方式。采用SCA型无声破碎剂，,孔距与排距的大小根据岩石的硬度程度调整，硬度越大时，孔距与排距越小，反之则大。孔距与排距布置参照下表。
表一 孔距与排距简易布置表
岩石
硬度
F=4
F=6
F=8
F=12
素砼
钢筋砼
孔距（CM）
50-100
50
40
30
30
20
排距（CM）
80
60
50
30~40
40
30
为加快工期的考虑，我公司计划孔距取30厘米，排距取35厘米。
2.3钻孔
应严格按作业设计规定的炮孔位置、方向、角度、深度施钻。炮孔全部钻完后，须用吹风管将炮孔吹净，并用木楔或废棉纱、废纸等堵于孔口待装药。钻孔直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔。计划采用φ38mm钻孔。
2.4钻孔深度和装药深度
孤立的岩石或混凝土块钻孔深度为目标破碎体的80%至90%；我公司现场勘查，发现施工段为大体积需要分步破碎的岩石，钻孔深度可根据施工要求选择，一般在1.0至2.0米较好。装药深度为孔深的90%。我公司根据现场施工条件的需要决定选择钻孔深度为1.0米。
2.5拌制
当采用SCA破碎剂，一般水灰比为0.30～0.35，即每袋（重5kg）破碎剂，加水1.5～1.7kg。拌制时，先将定量破碎剂倒入塑料容器内，然后缓缓加入定量水，用机械或手工拌成具有流动性的均匀浆体备用。要求拌匀，拌和时间最多不超过3min。如使用KE型破碎剂，先用量筒量取需要数量的水剂（303液体）加上所需要的清水量，用棍搅动，使之溶解均匀，然后再将主剂（粉剂）与所需要的辅助剂进行混合均匀。
2.6装药
应将搅拌好的药浆用瓢和漏斗迅速装入孔内，并用炮棍捣实。如药量过多，应分组同时装药，在10min以内将拌好的药浆及时装入孔内。
在水平孔装药时，将药浆装入与炮孔直径相适应的塑料袋内，然后用炮棍逐个送入炮孔。装药长度为孔深的90%。
采用分三小组同时灌装的方式，每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责灌装进孔，副灌装手负责捅紧捣实。各小组采用“同步操作，少拌勤装”的方式。即：每组施工工人在每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。工人们在取药、加水、拌和、灌装过程中应基本保持同步。这样，可以让每个钻孔内的最大膨胀压能够基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。
每次装填药剂，都要观察确定岩石孔壁、药剂、拌和水、搅拌桶的温度是不是符合要求。灌装过程中，已经发烫和开始冒气的药剂不允许装入孔内。从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不应该超过5分钟；操作时应注意观察装填孔，发现有气体冒出有“嘶嘶”声时，喷孔可能立刻就要发生，要立即停止装药。
位于地下水以下的钻孔装药需先将套筒插入钻孔内，然后往套筒内装药，从而使药剂发挥最大的效力。
2.7 堵孔
将药浆灌满垂直炮孔时，可不必堵塞。斜孔和水平可用快干水泥砂浆或用水灰比为0.25的干硬性无声破碎剂药浆堵塞，但均应用炮棍捣密实。
2.8 浇水
装药堵塞1h后，即往拆除体上浇水。春、夏、秋季浇常温水；冬季宜采取保温措施并浇温水，以加速水化反应，增大裂缝。
2.9药剂反应时间的控制
药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。气温较低，药剂反应时间会延长，反应时间太长会给施工带来不便。一般解决办法是加入保温剂和提高拌和水温度。保温剂加入过多，也会降低药剂膨胀力。拌和水温可根据实际适当提高，但最高不可超过40℃，否则可能冲孔。反应时间一般控制在30至60分钟为较好，条件较好的施工现场可根据实际缩短反应时间，以利于施工。药剂反应时间过快易发生冲孔伤人事故，可使用延缓反应时间的抑制剂。

表二 静态爆破剂布孔设计参数表
破碎
目标
孔深：L
相邻孔距a（cm）
排距：
b(cm)
孔径：
d（mm）
使用量（kg/m3）
低硬度岩石
1.0H
40-100
(0.6-0.9)a
38-50
5-10
中硬度岩石
1.05H
30-40
(0.6-0.9)a
38-50
9-20
坚硬花岗岩石
1.05H
25-40
30-80
38-50
12-25
石材
切割
0.9H
20-40
(0.6-0.9)a
38-50
12-18
素砼
0.8H
20-30
(0.6-0.9)a
38-50
12-18
钢筋砼
0.9H
15-30
(0.6-0.9)a
38-50
18-25

七、使用的材料与设备
表三 静态爆破材料用表
序号
名称
单位
数量
备注

1

静态爆破剂

Kg
若干，计划量暂按
4000 m3*13 kg/m3
按实际施工温度选择合适的型号。
2
洁净水
L
若干，计划用量按静态爆破剂的35%计算

表四 静态爆破设备表
序号
名称
规格
单位
数量
1
空压机
12m3
台
3
2
破碎机

台
2
3
全站仪

套
1
4
水准仪

套
1
5
盛水桶

个
4
6
拌和盆

个
6
7
炮棍

根
6
8
防护眼镜

个
5
9
防护手套

副
40
10
电子秤

台
2
11
量筒

个
4

八、质量控制
1.静态爆破剂的质量控制
对进场材料必须进行检验，确保其符合JC506-92《无声破碎剂》强制性行业标准，不合格产品不得使用。我公司使用质量优良的静爆剂以取得更好的效果。
2.钻孔质量控制
根据调查情况，编写实施性施工方案，按方案中的设计孔位布置图测量放线，严格控制孔深、角度等技术参数。钻孔直径宜采用38至42mm。孔距与排距的大小与岩石的硬度直接相关。硬度越大，孔距与排距越小，反之则大。根据此原则结合现场试验进行孔距与排距的调整。
3.装药的质量控制
根据工程所在地季节气候特点，故选用静态破碎剂型号SCA型。禁止边打孔边装药，打孔要一次完成，装药要一次完成。禁止打完孔后立即装药，应用高压风将孔清洗完成后，待孔壁温度降到常温后方可装药。
灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂不允许装入孔内。
4.药剂反应时间的控制
药剂反应时间一般控制在30至60分钟，控制参数可根据现场的施工条件测定相关的施工参数。
九、施工注意事项
1 要按实际的施工环境温度选择合适的破碎剂型号，不得错用或随意互换使用。
2 装运破碎剂不得有约束的容器，以免雨水侵入，发生喷出、炸裂或出现响声。
3 破碎剂要存于干燥通风良好的场所内，严防受潮变质，在不受潮的情况下，保存期限为一年。存放数量多时，要先放先用，后放后用。超过期限、受潮或前次未用完而已打开包装的破碎剂，使用前要检查是否失效。检查方法是：用适量的SCA破碎剂和水，按比例调配好后装入玻璃瓶，在与SCA型号相当的温度下，经过一定的时间，瓶胀裂者为有效，否则不能使用。
4 破碎剂要随配随用，一次不宜拌制过多；搅拌好的浆体应尽快装到炮孔内，并应在10min内用完，时间过长，将明显降低流动度和破碎效果。如流动度丧失，不可继续加水拌和使用。不在冬季，切勿用热水拌合。
5 装填炮孔前应检查炮孔干湿程度，对吸水性强的干燥炮孔，应先以净水湿润孔壁，然后装填，以免大量吸收浆体中水分，影响水化作用和降低破碎效果。
十、安全措施
1.无关人员不得进入施工现场，施工人员进入施工现场进行爆破作业，必须佩戴安全帽、穿硬底鞋、戴上口罩；严禁酒后、带病工作和嬉闹。凡进入施工现场的人员必须服从安全员的指挥
2.采用具有腐蚀性的静态破碎剂时，灌浆人员必须戴防护手套和防护眼镜。孔内注入破碎剂后，作业人员应保持安全距离，严禁在注孔区域行走。
3.在相邻两孔之间，严禁钻孔与注入破碎剂同步进行。
4.静力破碎时，发生异常情况时必须停止作业，待查明原因并采取相应措施确保安全后，方可继续施工。
5.在药剂灌入钻孔到岩石开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。药剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离灌装点。观察裂缝发展情况时应更加小心。此外施工现场应专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，应立即用清水冲洗。情况严重者应立即送医院检查治疗。
6.在破碎工程施工过程中需要改变和控制反应时间时，必须依照规定加入抑制剂或触发剂，并按要求配制使用，严禁擅自加入其它任何化学物品。
7.严禁将破碎剂加入水后装入小口容器内。
8.刚钻完孔或刚冲孔的钻孔，孔壁温度较高。应确保温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装药。
9.破碎剂在运输和储存过程中应防潮，开封后应立即使用。如一次未使用完，应立即扎紧袋口，需用时开封。破碎剂严禁与其它材料混放。
10．使用破碎剂前确保操作人员对说明书已仔细阅读并理解。
11．施工路段实行半封闭交通，道路要设置安全施工标志及交通引导标志。
十一、环保措施
1.在施工场地按照市政污水排放要求做好深沉池，施工用的污水经沉淀合格后方可排入市政污水管道。
2.已发生化学反应的药剂不得放回药剂瓶，也不得随意丢弃。为防止土壤污染和其它构筑物腐蚀，要采取将未反应的药剂放在容器内，待化学反应充分完成后，随渣土一起外运。