二氧化碳静态爆破施工方案样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。目录1编制依据及原则 42工程概况 52.1设计概况 52.2工程地质及水文地质情况 62.2.1工程地质情况 62.2.2工程水文情况 82.3周边建筑物及管线情况 93基坑开挖方案及变更原因分析 103.1原开挖方案 103.2环境特点及特殊要求 113.3基坑开挖现状及困难 113.4基坑开挖安全的特殊要求 133.5开挖方案的选择 144液态二氧化碳相变致裂岩层方案 154.1二氧化碳相变致裂器的组成及技术参数 154.1.1二氧化碳相变致裂器的组成 154.1.2主要技术参数 154.2二氧化碳相变致裂破碎基本原理 164.3二氧化碳相变致裂破碎特点 164.4二氧化碳相变致裂岩石总体方案设计 174.5二氧化碳相变试致裂方案与实施效果 194.6基坑岩石主体分台阶二氧化碳相变致裂参数设计 204.6.1掏槽开挖 204.6.2二氧化碳相变致裂器致裂破碎岩石台阶要素图 214.6.3孔网参数设计 224.7二氧化碳相变致裂器施工工艺 234.8施工步骤 244.8.1开设临空面 244.8.2钻孔 244.8.3装管 254.8.4填塞 254.8.5安全防护 254.8.6连接网路 264.8.7点火 274.8.9岩石致裂破碎后检查 274.8.10提管回收 274.8.11大块岩石破碎 284.9二氧化碳相变致裂安全与防护措施 294.9.1有害气体影响与安全防护 294.9.2相变致裂振动效应与防护 294.9.3相变致裂飞石安全与防护 324.9.4夏季液态二氧化碳的运输、储存与使用安全 344.9.5其它危险源的控制与防护措施 354.10安全警戒设计 354.10.1安全警戒范围 354.10.2信号规定 354.11二氧化碳相变致裂破碎施工作业注意事项 365监测方案 365.1监测的目的和必要性 375.1.1监测目的 375.1.2监测必要性 375.2监测项目设计与监测实施 375.2.1监测项目的布置与实施 375.2.2监测测点布置及要求 395.2.3监测周期和注意事项 395.2.4施工安全性判别 405.2.5基坑周边环境监测 405.3监测管理体系 415.4信息化施工 426施工组织及筹划 426.1施工人员组织 426.2主要机械设备 436.3施工顺序 436.4施工管理 436.5施工工期 447质量、安全、文明等施工保证措施 447.1质量保证措施 447.1.1质量管理组织机构 447.1.2质量职责分配 447.2安全保证措施 467.2.1安全管理组织机构 467.2.2重大危险源应急预案 477.3文明施工组织机构 508季节性施工保证措施 528.1雨季施工保证措施 528.1.1雨季施工目标 528.1.2雨季施工准备工作 538.1.3雨季施工技术措施 538.2夏季施工措施 548.2.1夏季施工准备工作 548.2.2夏季施工安全措施 549应急预案 549.1应急救援责任制及组织机构 549.2应急救援小组的主要职责 559.3应急救援小组组长、副组长及成员的职责与分工 559.4安全事故应急救援流程 569.5主要应急措施 579.5.1建筑物变形较大应急措施 579.5.2基坑失稳应急措施 579.5.3边坡(护壁)渗漏应急措施 579.5.4基底隆起应急措施 589.5.5地面开裂、塌陷应急措施 589.5.6管线变形过大应急措施 589.6应急物资 599.7应急救援机构联系方式 59长沙市轨道交通3号线一期工程1编制依据及原则1.《长沙市轨道交通3号线一期工程烈士公园东站车站主体围护结构施工图》;2.《长沙市轨道交通3号线一期工程KC-2标段营盘东路站岩土工程详细勘察报告》3.当前我施工单位掌握的现场实际开挖揭示地质资料及实验数据;4.当前施工情况和工期的要求;5.我施工单位现有的施工技术、施工管理和机械设备配备能力;6.《爆破作业单位资质条件和管理要求》(GA990-)、《爆破作业项目管理要求》(GA991-);7.相关标准、规范:(1)《建筑深基坑工程施工安全技术规范》(JGJ311-);(2)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-);(3)《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497－);(4)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-);(5)《建筑变形测量规范》JGJ8-;(6)《爆破安全规程》(GB6722-);(7)《气瓶安全技术监察规程》(TSGR0006-)。2工程概况2.1设计概况烈士公园东站位于晚报大道与车站北路交叉路口北侧,沿车站北路由南向北敷设。车站设计中心里程为:Z(Y)DK25+116.676,车站左线起点里程ZDK24+998.226,右线起点里程YDK25+024.226,终点里程Z(Y)DK25+209.218。本站施工工法采用全明挖顺作法。车站基坑外包总长为186.6m,标准段基坑宽24.3m,车站主体基坑深约20m。车站大小里程端接盾构区间,均为盾构吊出。基坑安全等级为一级。主体围护结构采用800mm地下连续墙+内支撑系统支护,共设置3道支撑。冠梁截面尺寸800(宽)*900(高),第一道为支撑为钢筋混凝土支撑,标准段间距为9m;第二道为Ф800、t=20mm钢支撑,标准段间距为3m;第三道为Ф609、t=16mm钢支撑,标准段间距为3m。车站共设4个出入口和2个风亭组,其中3号出入口为远期预留。1号出入口及1号风亭合建,位于西湖社区内,2号风亭位于主体北端东侧芙蓉农村合作银行前。2号出入口位于主体北端王府花园绿地内,4号出入口位于南端西侧冰火楼前空地。烈士公园东站站位见图2-1、2-2。图2-1烈士公园东站总平面图图2-2烈士公园东站主体结构标准段横剖面图2.2工程地质及水文地质情况2.2.1工程地质情况车站主体基坑经过的地层由上至下依次为杂填土,素填土,淤泥质粉质黏土,粉质黏土,细砂,泥质粉砂岩。局部存在淤泥质粉质黏土和圆砾地层。烈士公园东站地质情况如表2-1所示。表2-1烈士公园东站地层分布表编号岩土名称土层厚度层顶高程岩性描述1-2-1杂填土1.00-6.50不等32.95-34.96m褐红黄色、杂色,湿一饱和,松散状为主,局部稍密状,由可塑-硬塑状黏性土混砖渣、混凝土块、碎石等回填,多为路基填土,硬质物不均匀分布,顶部约有40-60cm混凝土路面,硬质物含量不均,堆填时间5年以上,未完成自重固结。1-2-2素填土1.10-4.20m不等,平均厚度为3.01m31.70-34.94m褐黄、褐红色,湿一饱和,松散,可塑-硬塑状,黏性土为主,局部含砂砾石及砖渣等,硬质物含量约为15%。堆填时间5年以上,未完成自重固结。1-4-2(Q4h)淤泥质粉质黏土0.60-4.50m不等,平均厚度为2.45m28.76-32.22m褐色、灰褐色、黑色,流塑状,局部受后期人工回填土的挤压影响为可塑状,饱和,夹少量细砂,含有机质,具异味。该层具高压缩性,工程性状差。1-6粉质黏土1.10-7.80m不等,平均厚度为3.94m26.36-32.06m褐黄色,夹灰白色,可塑-硬塑状,以可塑状为主,含少许黑色铁锰质氧化物。无摇震反应,有光泽,干强度中等,韧性中等。1-7粉土0.50-3.70m不等,平均厚度为1.53m24.26-27.31m褐黄色,灰色,很湿-饱和,稍密状,含细砂、中砂、云母片及少许黑色铁锰质氧化物。摇振反应中等,无光泽反应,低等干强度,韧性低。1-9细砂0.40-3.00m不等,平均厚度为1.40m23.74-27.75m褐黄色、黄色,饱和,稍密-中密状,含少量砾石,呈亚圆形,级配一般,粒径大于0.075mm颗粒含量约90%,成分多为石英质,含云母,泥质充填。1-13圆砾1.20-3.30m不等,平均厚度为1.97m23.92-24.85m褐黄色,黄色,饱和,稍密-中密状,圆砾含量约50-60%,石英质,多为亚园形,一般粒径2-20mm,混少量卵石,最大粒径达40-60mm,中粗砂充填,混少许黏性土。1-14卵石0.50-3.10m不等,平均厚度为1.80m22.94-24.75m黄色,饱和,稍密-中密状,卵石含量约55-60%,成分多为石英质,圆形、亚园形,一般粒径20-40mm,最大粒径达60-80mm,中粗砂充填,混少许黏性土。5-1残积粉质黏土0.50-2.00m不等,平均厚度为0.80m21.31-22.74m紫红色,硬塑-坚硬状,无摇震反应,稍有光泽,韧性中等,干强度中高等。7-2-2强风化泥质粉砂岩0.40-7.50m,平均厚度为2.40m19.81-23.23m褐红色,粉砂质结构,厚层状构造,岩芯呈碎块状,短柱状。用手可折断,浸水易软化,其软化系数≤0.75,为软化岩石。7-2-3中风化泥质粉砂岩0.80-36.55m,平均厚度为15.93m13.54-22.63m褐红色,粉砂质结构,厚层状构造,岩芯较完整,极软岩。岩芯呈长柱状为主,少许块状,干湿交替易崩解,岩石质量指标较好。天然单轴抗压强度3.1-9.7MPa,平均值6.1MPa,极软岩-软岩。杂填土素填土杂填土素填土淤泥质粉质粘土粉质粘土粉细沙细沙残积粉质粘土泥质粉砂岩图2-3烈士公园东站工程地质剖面图2.2.2工程水文情况(1)地表水:车站场地勘察场地无地表水。(2)地下水类型及富水性:根据区域水文地质资料、现场钻探及引用资料分析,场地水文地质条件一般。地下水类型分为填土中的上层滞水、第四系砂卵石层中的孔隙水及基岩裂隙水。勘察期间正处旱季,根据现场钻探揭露情况,填土层富水性整体较差;孔隙水主要分布在中更新统含水层中,孔隙水富水性中等,属弱承压水;基岩裂隙水赋存量较小,迳流条件较差。(3)地下水的补给、径流、排泄及动态特征上层滞水赋存于填土中,主要受大气降水、沟管渗水、人工排水补给,以蒸发形式或向隔水底板边缘流渗排泄,水量较小且动态变化大,分布不连续。勘察期间未形成稳定水位。孔隙水赋存于砂、卵石层中,受大气降水和地表水及河水补给,其具有明显的丰、枯水期变化,丰水期水位上升,略具承压性,枯水期水位下降,为弱承压水。基岩裂隙水赋存于泥质粉砂岩裂隙中。根据钻探揭露及地质调查,基岩节理裂隙多为密闭或微张,迳流条件较差,水量甚微,未能形成稳定水位。勘察期间场地上层滞水稳定水位埋深为1.87-4.80m,相应标高为29.74-32.56m,孔隙水稳定水位埋深为3.8-8.50m,相应标高为26.04-30.30m,由于孔隙水引用初勘钻孔成果,勘察时季节变化较大,水位变化较大。2.3周边建筑物及管线情况车站西侧为2-4层的门面、梦泽园小区(27-28层高层建筑);西南侧为12层的冰火楼小高层建筑,一层地下室,地下室埋深4-5m;东侧为瑞丰家园(2-19层框剪结构),一层地下室,地下室埋深约5m;东侧北部为雍景园小区(12层的高层建筑);各建筑均采用桩基础。表3-1地铁车站周边主要建(构)筑物一览表工程项目部位建(构)筑物详情层数距结构净距离/m烈士公园东站西南角梦泽园小区综合楼(冰火楼)127西侧梦泽园商铺A、B栋、(4层框架结构房,无地下室,为一般性房屋,基础采用震动沉管灌注桩,桩径Φ350,以强风化泥质粉砂岩为桩端持力层。)4A栋净距:7.8ｍＢ栋净距:8.8ｍ东北角雍景园小区(地上12层高层,建筑形式为桩基础,持力层为强风化泥质粉砂岩。)1217.02东侧长沙芙蓉农村合作银行(地上单层建筑,无地下室,混凝土结构)111瑞府宾馆地下1层(层高3.35m),埋深约5m,地上5层框架结构,基础形式为人工挖空桩,持力层为强风化泥质粉砂岩。518.14瑞丰家园地上19层,地面高度57m,地下1层(层高3.35m),结构形式为框剪,基础形式为人工挖空桩。1930.23基坑周边建筑物多,且高层建筑距离基坑较近。地铁车站施工范围内管线众多,地下管线改移后距离车站结构3～15m,需要进行管线沉降监测。需要监测的地下管线主要为改移后临时排水箱涵(4m*8m),DN800给水管、DN1500污水管。为确保周边建筑和管线的安全,需对其加强监控量测。当前影响车站施工的路灯、自来水、军缆、城通、污水等管线均已改移至车站结构外侧,土方开挖及主体结构施工阶段无需穿越,无需悬吊保护。基坑周边管线分布及迁改情况详见附图1。3基坑开挖方案及变更原因分析3.1原开挖方案车站主体长度为212.6m,按照工期进度安排,同时为了保证开挖过程中基坑稳定,结构施工的流水作业,在车站主体施工完部分围护桩后,将桩顶冠梁三边封闭后便可进行封闭部分的车站主体土方开挖。土方开挖施工由车站两端头向车站中间进行明挖施工,优先施工南北端头盾构工作井。土方开挖施工计划工期为:4月22日至8月29日,施工周期为129天。车站基坑开挖采用多种机械配合的开挖方案,配置2台炮机,8台普通挖机,2台0.4m3小挖机,1台液压抓斗。为提高工效,各种挖机分层配合,在南北两端各设置一个开挖面,自两端向中间开挖,每个工作面采用台阶法接力式开挖,在基坑下设小型挖掘机、人工辅助开挖及清底,最后利用液压抓斗垂直提升。基坑开挖施工为地铁车站施工中一个最重要的工序,施工中按照施工规范及设计要求操作,在开挖过程中掌握好”分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点,遵循”竖向分层、纵向分区分段、先支后挖”的施工原则。主体基坑由南北两端向中间开挖,纵向分为8个开挖段,与主体结构流水段划分一致。各分段间纵向按1:1放坡。开挖时先从两端向中间开挖,钢板桥下部土方倒运至南侧,纵向开挖示意图如图3-1、3-2所示。图3-1烈士公园东站主体基坑纵向分段示意图图3-2烈士公园东站纵向台阶法开挖示意图3.2环境特点及特殊要求烈士公园东站基坑开挖在闹市区进行,周边为梦泽园、新华联、雍景园、王府花园等密集住宅小区,且紧邻省委小区,环境比较复杂;根据现场实际开挖揭示情况,石方量都比较大,机械破除难度大,施工噪音较大,就工作环境考虑,工作场地都比较狭窄,运渣时间受限制,工地靠近居民区,噪声扰民也经常受到投诉,引起一些民事纠纷。且基坑临近小区,开挖速度及效率都会都周边建筑物及管线影响较大。3.3基坑开挖现状及困难基坑开挖从两端往中间开挖。先开挖北端。流水段划分为8个,南半部分4个+中间1个+北半部分3个。两端采用分台阶放坡开挖,中心拉槽。剩余基坑中部最后一个流水段土方采用垂直提升的开挖方式出土。我单位从5月15日开始开挖基坑北端头,因地表8米以内全为淤泥及杂填垃圾,富水量极大,且需破除既有片石箱涵结构,挖机在淤泥层中易陷入,开挖难度较大,现场累计投入6台挖机进行开挖倒运,至5月25日北端井第一流水段开挖至10米处由砂卵石层直接进入中~微风化泥质粉砂岩,岩层界面明显,胶结性强,挖机及裂土钩均无法开挖,采用2台炮机后平均每天向下进尺不足1米(平均每天破除工程量约为120m³/天),破除速度极慢,距基坑到底还有10米,岩层越往下强度及板结性越强,根据我单位当前现场取样进行强度试验,最大岩层强度达到15MPA,不论是地勘资料或岩层强度均与地勘报告出入较多(勘察资料附后),我单位在5月31日上午组织勘察、设计、业主、监理等单位对现场土石方分界以及实际开挖岩层情况进行了界定,并初步对如何采取相关措施加快下步土方开挖进行了探讨,同时结合丝茅冲站静态爆破相关经验提出了静态爆破措施。北端井地表淤泥层开挖北端6台挖机分台阶开挖倒运地表6~8米以内全部为淤泥及杂填垃圾地下8~10米为砂卵石层地表10米以下进入中~微风化泥质粉砂岩岩层板结性较强,岩层强度大,机械破除开挖效率较慢现场取样委托专业检测机构进行强度试验根据试验,地表10米处岩层强度平均约为15MPA,岩层强度较大。3.4基坑开挖安全的特殊要求根据现场实际开挖地层揭示情况,泥质粉砂岩地层板结性强,岩层强度高,机械破除开挖难度大,效率低下,根据现场实际及工期筹划,剩余石方约46000m³,在分段分台阶开挖及破除情况下仅石方破除需170天,全部完成主体结构需到2月份,无法满足10月主体洞通工期要求,为加快开挖进展,确保工期要求,结合借鉴丝茅冲站静态爆破方案,我单位拟采取液态二氧化碳相变致裂岩石工法,需统一考虑岩石破碎方案、防护措施以及清运方法几个方面的问题,即需要满足以下特殊要求:(1)即根据工期要求计算日平均破碎量和高峰期作业的破碎量,根据现场状况规划出钻孔作业面,再依据作业面情况和环境条件,选定岩石破碎施工种类。(2)防护措施应保证安全防护的重点是飞石和控制地震,同时还应考虑破碎噪声的影响。其开挖边墙的维护,已浇混凝土结构的保护,边墙喷锚支护的保护都是一些特殊的问题。(3)清运方法根据破碎量和基坑现场状况,选择装渣设备型号、数量,如需吊运还要考虑吊运设备应规划施工道路,最后根据运输量、运输作业时间及运距、现场装运场地等条件,选定运输车辆,保证在规定工期内清运完毕。(4)本基坑及周围重点保护目标较多①基坑围护墙的保护;②基坑西侧商住楼等建筑物的保护;③紧邻基坑周围的雨污水管、燃气、军缆、电缆等主要管线的保护;④车站北路的行驶车辆与行人的安全防护。3.5开挖方案的选择由于基坑周围环境比较复杂,且地下管线施工前期均临近基坑进行改迁,直接采用机械凿除硬岩的作业方式功效太低且安全风险偏高,不能满足工期及安全要求,不宜采用爆破法进行岩石破碎,烈士公园东站主体范围内拟采用”三小一少(振动小、飞石距离小、噪声小与粉尘少)”的二氧化碳相变致裂器破碎基坑岩石方法,此方法不但安全,而且符合绿色环保要求,以便于在确保基坑周边建(构)筑物安全的同时加快施工进度。破碎岩石类型主要为地表10米以下进入岩层后的垂直向下开挖的中~微风化泥质粉砂岩以及少量特坚石,需破碎的岩石工程量估算有4.5万m³,具体工程量以现场实际界定为准。4液态二氧化碳相变致裂岩层方案4.1二氧化碳相变致裂器的组成及技术参数4.1.1二氧化碳相变致裂器的组成1.卸能器2.安全片3.储液罐4.发热装置5.充装阀图4-1二氧化碳致裂器结构图二氧化碳1.卸能器2.安全片3.储液罐4.发热装置5.充装阀图4-1二氧化碳致裂器结构图图4-2液态二氧化碳相变致裂系统主要组件示意图4.1.2主要技术参数二氧化碳相变致裂器主要技术参数见表4-1。表4-1主要技术参数表项目51型73型83型95型致裂器外径(mm)Φ51Φ73Φ83Φ95致裂孔径(mm)Φ60Φ90Φ100Φ110-120致裂器长度(mm)1270103011301300二氧化碳充装量(kg)0.80.81.42.3最大充装压力(MPa)9999单套致裂器质量(kg)14223243根据现场实际情况,本工程采用95型二氧化碳相变致裂器。4.2二氧化碳相变致裂破碎基本原理二氧化碳气体在一定的高压下可转变为液态,经过高压泵将液态的二氧化碳压缩至圆柱体容器(致裂管)内,装入安全膜、破裂片、发热管和密封圈,拧紧合金帽即完成了致裂破碎前的准备工作。将致裂管和起爆器及电源线携至致裂破碎现场,把致裂管插入钻孔中固定好,连接起爆器。起爆瞬间脉冲电流使发热管点火迅速发生燃烧反应,释放大量的热量,瞬间将液态二氧化碳气化,急剧膨胀产生高压。由于液态二氧化碳气化体积膨胀约600倍,故在致裂管封闭空间内的迅速气化,将使致裂管内部瞬间达到300MPa以上高压状态。高压作用使破裂片发生剪切破坏,高压气体瞬间自泄压阀冲出,对周围介质产生强烈的冲击作用,而使其发生破坏和位移。从点火至结束整个过程只需0.4毫秒,瞬间释放高压气体断裂和松动岩石。由于是低温下运行,与周围环境的液体,气体不相融合,不产生任何有害气体,不产生电弧和电火花,不受高温、高热、高湿、高寒影响。在井下致裂破碎时对瓦斯具有稀释作用,无震荡,无粉尘。二氧化碳属于惰性气体非易燃易爆物质,致裂破碎过程就是体积膨胀的过程,物理做功而非化学反应。4.3二氧化碳相变致裂破碎特点(1)具有本质的安全特性。从储存、运输、携带、使用、回收等方面均十分安全。主机与致裂破碎器材分离,从灌装至致裂破碎结束时间较短。液态二氧化碳灌注仅需1～3分钟,点火至结束仅需4毫秒。实施过程无哑炮,无需验炮。安全警戒距离短,无安全隐患。致裂管回收方便。

(2)既可定向致裂破碎又可延时控制,特别是在特殊环境下,如居民区、隧道、地铁、井下等环境,实施过程中无破坏性振动和短波,对周围环境无破坏性影响。

(3)在石材开采中不破坏纹理结构,成材率和效率较高。

(4)无雷管,无火药,无炸药,无易燃品,无危化品,无需火工库,管理简便,操作易学,操作人员少,无需专业人员值守。

(5)在矿井下使用其性能更加突出,无论是高瓦斯矿井,冲击地压矿井、水文地质条件较复杂的矿井还是易自燃矿井均可应用。

(6)材料来源丰富,可就地取材。提高功效,增加效益,降低成本。减少繁杂的报批审核程序和管理限制。在灌注二氧化碳之前所有皆非爆品,灌注后没有高温,没有电压不会自爆,只要严格遵守操作规程,整个施工操作过程均相当安全。

(7)为获得较大当量的威力,可根据现场情况,把致裂破碎筒并联使用,或者改进孔径和增进二氧化碳质量。可灵活控制。

(8)在应急抢险救援中,可将全部设施托运任何交通工具上。而雷管火药炸药等属管制物品,无此优势。可节约大量救援时间。

(9)由于炸药雷管等的对社会对环境破坏性,必将控制更加严格,因此办理致裂破碎手续周期较长,而采用致裂器可随时进行致裂破碎作业,实时满足工程建设的需要。4.4二氧化碳相变致裂岩石总体方案设计4.4.1总体方案设计根据工程设计与施工要求以及现场勘察的实际情况,结合以往类似地铁基坑岩石液态二氧化碳相变致裂开挖工程积累的经验,对本基坑拟采用95型二氧化碳相变致裂设备进行岩石致裂施工。先从北端实施分台阶致裂开挖,待南端基坑形成开挖工作面后,再按基坑原有的自两端向中间、台阶接力式开挖方案,在南北两端同时实施分台阶致裂开挖作业,台阶高度2至6米。图4-3二氧化碳相变致裂岩石纵向分台阶开挖示意图为确保二氧化碳相变致裂施工与其它工序如二次破碎、挖运清碴、临空面修整等之间的无缝衔接,并增加施工过程中出于保护基坑连续墙和支撑的需要而调整临空面和最小抵抗线方向的灵活性,拟沿22.7米宽基坑横断面分左右两个半区错开进行二氧化碳相变致裂施工,左右两个半区施工顺序如图4-3中阴影区域所标记的序号所示。图4-4二氧化碳相变致裂岩石开挖方案平面示意图基坑初始相变致裂开挖区域如图4-4中的1区若无可利用的自然临空面,则可在1区中央位置沿基坑宽度方向先行采用机械方式进行掏槽开挖。待形成临空面后,则可由北向南实施相变致裂作业。掏槽后1区剩下的靠近基坑北端连续墙的岩石可采用机械破除的方式进行破除开挖。基坑内部边沿连续墙和基坑中间的竖向支撑在相变致裂作业中需要重点进行防护。对于边沿连续墙,每次致裂作业布孔时,最靠近连续墙的钻孔与连续墙之间预留一定厚度的岩石作为保护层,且最靠近连续墙的钻孔最小抵抗线应小于保护层厚度。对于基坑中间的竖向支撑,除在坚向支撑与最靠钻孔之间应留够防护距离外,还可采用合理调整临空面和最小抵抗线方向,降低相变致裂能量对竖向支撑稳定性的影响。4.4.2二氧化碳相变致裂设计方法与流程针对基坑区域岩石特性和施工要求,依据我公司在类似基坑二氧化碳相变致裂施工的布孔致裂参数进行设计,确定初步孔网参数后进行基坑岩石的试致裂,经过试致裂的岩石致裂效果、振动效应、噪音污染等,再优化调整孔网参数直到二氧化碳相变致裂效果满足设计要求、重点目标振速满足安全标准。二氧化碳相变致裂设计流程如下图所示:图4-5二氧化碳相变致裂设计流程图4.5二氧化碳相变试致裂方案与实施效果在前期了解设计施工要求、现场勘察岩石特性与施工环境的基础上,为进一步验证二氧化碳相变致裂施工对于本基坑岩石开挖的适用性,并获得二氧化碳相变致裂设备与基坑岩石和岩层特性相匹配的孔网参数,为正式施工方案设计提供可靠数据,于6月10日实施了基坑岩石的二氧化碳相变试致裂。试致裂作业区域位于基坑北端距基坑口部约10m的台阶面上,台阶高度约5m,台阶作业宽度约8m,台阶边沿不规则,共设置4个致裂孔,4个致裂布设位置依台阶边沿形状而调整。孔距a为1.7-2.0m,最小抵抗线w为1.8-2.3m,钻孔深度为3.5-4.2m不等,致裂孔孔径为130mm。每个致裂孔装填1根致裂管,并用专门填塞料进行填塞。填塞后致裂孔口部位全部采用规格为4m×2m×0.02m规格的钢板进行覆盖。具体布孔方案平面图如图4-6所示:aawm预计岩石致裂位移方向图4-6基坑岩石试致裂布孔平面示意图四个致裂孔一次齐爆,致裂后的效果如图4-7所示。岩石致裂深度与致裂孔深度相一致,致裂孔靠近临空面一侧岩石被致裂后崩落崩塌,致裂孔背向临空面一侧约1米区域内岩石也被致裂松动,可被裂钩直接破除。致裂岩石块度明显大于爆破开挖的块度,但均可被裂钩较轻松二次破解。致裂瞬间,振动很小,致裂声响基本被基坑附近车流声响所掩盖。从试致裂效果表明采用二氧化碳相变致裂开挖岩石的施工方案是适用于本基坑开挖要求的。试致裂孔网参数设计基本上能实现当前深度(距基坑口部约10米)岩石强度和岩层特性与二氧化碳相变致裂设备性能之间较好的匹配,可为正式施工方案设计提供重要依据。所采用的安全防护措施到位且有效。图4-7二氧化碳相变试致裂效果图4.6基坑岩石主体分台阶二氧化碳相变致裂参数设计4.6.1掏槽开挖(1)切割槽的开设基坑的特点只有一个自由面,四周没有自由面,岩石夹制作用强,对岩石致裂破碎很不利,为了取得较好致裂破碎岩石的效果,必须在破碎区的一端或中间采用机械破碎的方法开出一定宽度和深度的沟槽,为后续的二氧化碳致裂岩石创造一个侧向自由面,以取得较好的破碎效果。如图4-8所示。7070°~75°30~50cm70°~75°1.40m3~5m切割槽图4-8倾斜掏槽切割示意图掏槽口尽量靠近基坑一端连续墙进行开设,如图4-4中1区或2区靠近基坑北端连续墙一侧。这样可保证整个岩石相变致裂开挖方向背向基坑两端地连墙,以减少相变致裂对基坑两端地连墙的扰动影响。4.6.2二氧化碳相变致裂器致裂破碎岩石台阶要素图(1)开挖台阶沿22.7米宽基坑横断面开设左右两个开挖工作面,错开交替进行二氧化碳相变致裂施工,可创造侧向自由面,为施工过程中调整临空面和最小抵抗线方向提供更多的灵活性。工作面台阶高3-6m,宽约10.5m(可现场调整)。如下图4-9所示。A、第一次致裂区(左半断面)钻孔致裂B、第一次致裂区(左半断面)爆渣挖运C、第二次致裂区(右半断面)钻孔致裂D、第二次致裂区(右半断面)爆渣挖运110m3-5m连续墙保护层10m3-5m连续墙保护层1.5m炮孔炮孔图4-9相变致裂台阶示意图1.5m第一次致裂区第二次致裂区钢筋砼梁钢筋砼梁保护层在前期基坑深度约10米处的岩石试致裂的基础上,设计二氧化碳致裂器破碎岩石台阶要素如图4-10所示。BBW0Waaα图4-10岩石破碎台阶要素图LL1L2L3L4说明:L1为提升杆;L2、L3、L4为致裂管;每孔致裂管根数由孔深和致裂管长度确定。不用提升杆的情况下,L1表示堵塞长度。4.6.3孔网参数设计(1)致裂孔直径:D=110-130mm(2)台阶高度:H=3.0-6.0m台阶高度低于3m时,不得实施二氧化碳相变致致裂作业,最佳台阶高度以5m为宜。(3)最小抵抗线:W=1.5～2.3m每次致裂布孔时,最靠近连续墙的致裂孔最小抵抗线不宜大于1.5m,以确保致裂能量尽可能多的从临空面方向释放,降低从防护层传入连续墙中的能量比例,以减弱致裂振动对连续墙的影响。由于基坑岩层越往下,岩层板结性越强,岩石强度越高,故最小抵抗线应随岩层深度增大而适当减小,可将抵抗线调小为W=1.5～1.8m(4)台阶坡度角:α=60°～80°台阶坡度角尽可能接近90°为好。最小不得低于60°,低于60°时,必须采用液压破碎锤或裂钩进行修整,以避免出现致裂孔底部抵抗线过大而使岩石无法致裂的结果。若岩石强度太硬,采用液态破碎锤和裂钩均无法增大台阶坡度角时,侧可在钻孔时采用倾斜钻孔的斜孔布孔方式。孔的斜度应尽量与台阶坡度相一致。(5)致裂孔间隔:a=1.7-2.0m随着岩层深度加大,岩石强度增强,致裂孔间距可适当减小,可设置为a=1.5-1.8m(6)致裂孔角度:β=90°(垂直钻孔)优先采用垂直布孔方式,有利于钻孔和装填致裂管施工。但若岩石强度太硬,采用液态破碎锤和裂钩均无法增大台阶坡度角时,侧可在钻孔时采用倾斜钻孔的斜孔布孔方式。孔的斜度应尽量与台阶坡度相一致。(7)致裂孔排数:N=1排基坑岩石致裂时,为确保施工的绝对安全性,只采用设置一排致裂孔的布孔方式。(8)单排致裂孔个数:5-6个(分左右两个半区开挖)根据具体台阶工作面宽度和台阶边沿轮廓形状应灵活调整布孔数量。(9)孔网距离地连墙1.5m的安全距离进行布设。最靠近连续墙的致裂孔与墙间的保护岩层厚度不得小于1.5m,在正式施工时,应在最靠近致裂区域的连续墙位置设置振动测试传感器,测试相变致裂对连续墙产生的振动水平,并结合围护桩位移、支撑轴力、地下水位、地面沉降、深层土体水平位移等监测数据分析致裂振动影响。若联动监测系统某个指标出现警戒值,则应增大保护层厚度或调整相变致裂施工布孔方案。严重时,应立即停止相变致裂施工作业。4.7二氧化碳相变致裂器施工工艺二氧化碳相变致裂器施工工艺一般分为钻孔、装致裂管、填塞、连线、安全警戒、点火、检查、回收等,如图4-11所示。钻孔装致裂管填塞提管回收连线安全警戒点火检查图4-11钻孔装致裂管填塞提管回收连线安全警戒点火检查图4-11二氧化碳致裂器施工工艺4.8.1开设临空面用机械在基坑一端或中间开挖一定深度与较为陡峭的临空面或沟槽。4.8.2钻孔(1)钻孔要领操作手应掌握钻机的操作要领,熟悉和掌握设备的性能、构造原理及使用注意事项,具有熟练操作的操作技术,并能掌握不同性质岩石的钻凿规律。(2)钻孔基本方法开口时对于完整的岩面,给小风不加压,应先吹净浮渣,慢慢冲击岩面,钻出空窝后,旋转钻具下钻开孔。当钻头进孔后,逐渐加大风量至全风全压快速凿岩状态。对于硬岩,应选用高质量高硬度的钻头,送全风全压,但转速不能过高,防止损坏钻头,对于软岩,应送全风加半压,每进尺1.0～1.5m提钻吹孔一次,防止孔底积渣过多而卡孔。(3)泥浆护孔方法对于孔口岩石不稳固状态,应在钻孔过程中,采用泥浆护壁。泥浆护壁的操作程序为:致裂孔钻凿2～3m,在孔口堆放一定量的含水粘黄泥,用钻杆上下移动,将黄泥代入孔内并浸入破碎岩缝内。当不考虑对边坡的影响、且边孔无侧向临空时,为了克服岩体的夹制作用,边孔距离凌空面尺寸应缩短0.5～0.8m。(4)致裂孔验收与保护1)致裂孔验收①检查致裂孔深度与孔网参数;②复核抵抗线;③孔中有水时不能施工。④在验收过程中发现堵孔、深度不够,应及时补钻。2)致裂孔保护①每个致裂孔钻完后立即将孔口用塑料或编织袋等材料堵塞好,防止雨水或其它杂物进入致裂孔。②孔口的岩石清理干净,防止掉入孔内。③一个致裂区钻孔完成后尽快实施致裂。4.8.3装管根据致裂孔深度将致裂管一节一节的装入孔内。根据临空面高度H及孔深L调整致裂管节数,最上方连接提升杆。采用深埋管致裂而无需连接提升杆时,装填完致裂管,即可进行填塞作业。4.8.4填塞(1)连接有提升杆时的填塞方法采用连接有提升杆的装管方式时,填塞后,提升杆外露长度A:0.3≦A≦0.5m。填塞材料采用棱角分明的碎石粒,并将其堆放在致裂孔周围。将填塞材料慢慢放入致裂孔内,同时敲击外露提升杆部位,便于填塞材料下沉压实。亦可采用手持振动棒振动,提高填塞效率。(2)采用深埋管无需连接提升杆时的填塞方法此时填塞长度不得小于2.5m,填塞粒采用棱角分明的碎石粒,并将其堆放在致裂孔周围,装完致裂器后,慢慢将填塞料放入致裂孔内,让填塞料填实致裂管与致裂孔间的间隙,最后一直装填至致裂孔孔口,并用振动棒振实。(3)填塞作业注意事项1)填塞材料中不得含有碎石块或潮湿石屑。2)致裂孔内有水时,在填塞过程中容易形成泥浆或悬空,使致裂器周围无法填塞密实。致裂效果不好,甚至造成致裂器从空中飞出。3)填塞过程中要防止导线砸破。4)加固处理。填塞完毕后,将每组致裂器的提升管用钢丝绳连接起来,控制个别致裂器飞散或滑落。4.8.5安全防护竹架板钢管地毯平面图断面图地毯竹架板图4-12基坑空中隔离防护示意图二氧化碳相变竹架板钢管地毯平面图断面图地毯竹架板图4-12基坑空中隔离防护示意图具体方法用竹架板排列3m的宽度,2m的长度,然后用两根钢管固定,作为一块整体防护材料使用,爆破时采用人工将加工后的竹架板铺设在基坑的横梁上,由基坑边向基坑中心铺设,直至把需要爆破区的上方全部覆盖,最后在竹架板上方再铺设一层地毯,防止细小的飞石飞出基坑。当基坑上方混凝土支撑不具备铺设上述防护材料时,可采用深埋布设致裂管的方式装填致裂管,去掉提拉杆,每个孔上方保证2.5m以上填塞长度,且填塞料用振动棒振实。然后采用4m×2m×0.02m规格的钢板对致裂孔进行覆盖防护,钢板上方还可采用砂袋压实,临空面则可铺设钢丝网。多重防护措施以确保无飞石现象。4.8.6连接网路导电网路的连接是一个关键工序,若一次致裂孔数较多,必须合理分区连接,以减少整个导电网路的电阻值,分区时要注意各个支路的电阻平衡,保证每个致裂器获得相同的电流值。在网路连接过程中,应利用专用电阻表检测网路电阻,网路连接完毕后,必须对网络所测电阻值与计算值进行比较,如果差别较大,应查明原因,排除故障,重新连接,网路连接的接头应用高质量绝缘胶布缠紧,保证接头质量。网路连接采用串联方法,如图4-13所示。电源电源主线点引火头支线图4-13点火网路示意图4.8.7点火采用高能起爆器点火。点火前,首先检查起爆器是否完好正常,起爆器应及时充电,保证提供足够电能,并能快速充到致裂破碎需求的电压值;在连接主线前必须对网路电阻进行检测,当警戒完成后,再次测量网路电阻值,确定正常后,才能将主线与起爆器连接,然后等待点火命令。岩石致裂破碎后,及时切断电源,将主线与起爆器分离。4.8.9岩石致裂破碎后检查致裂破碎后5分钟后由致裂破碎工程技术人员对现场进行检查,只有在检查完毕确认安全后,才能发出解除警戒信号和允许其它人员进入施工现场。致裂破碎后检查内容:(1)破碎堆是否稳定,有无危坡、危石;(2)有无危险边坡、不稳定破碎堆、滚石和超范围塌陷;(3)最敏感、最重要的保护对象是否安全;(4)施工区域为地下或通风条件较差的半开放式空间时,应对致裂变部位进行局部有害气体检测。4.8.10提管回收(1)提管过程中,提拉方向应与提升杆方向一致。(2)严禁暴力操作,若提升杆不能提出,需对岩石进行二次破碎后再取出。(3)将致裂管收回,进行二次充装使用。4.8.11大块岩石破碎在致裂过程中,不可避免的会产生个别的大块岩石,而这些大块岩石超过了生产要求规格或挖装机械的铲斗容量时,必须对这些大块岩石进行二次破碎。可采用破碎锤或柱式劈裂机进行二次破解。液压破碎锤是一种非常重要的高效作业的新型的破碎工具,主要用来完成采石场的采石作业或者岩石的破碎等。液压破碎锤在工作过程中必须以动力源、工作介质及能量转换为基础才能运动工作的。这里动力源是液压泵,工作介质就是常见的液压油。运动过程中把液压能转换为机械冲击能,即以液体压力驱动液压缸中的活塞往复运动对外做功,并对外输出能量束进行工作,如图4-14所示。此种方法效率高,基本无飞石,是破碎二次岩石的最理想的主要方法,一是工作效率高,二是安全性好。图4图4-14机械破碎大块岩石示意图对于块度较大、较硬、破碎锤二次破碎效率较低的大块硬岩,则能够采用先钻机钻孔,后用柱式劈裂机进行劈裂的二次破碎方案。柱式劈裂机是由动力站泵送高压液压油驱动劈裂棒上的多个柱塞伸出作用于钻孔壁,对钻孔壁产生120mpa以上的准静态作用力,使钻孔壁附近岩石介质发生拉断破坏而裂开。其劈裂效果如图4-15所示。图4-15柱式劈裂机二次破碎大块岩石柱式劈裂机对大块硬岩进行劈裂的方法最大的优点是效率高、致裂能力大、无飞石、无任何噪音,是一种安全环保的机械破除施工方法。4.9二氧化碳相变致裂安全与防护措施4.9.1有害气体影响与安全防护液态二氧化碳相变致裂过程中会释放大量二氧化碳气体,特别是在封闭受限空间内,若不及时采取通风措施,会在工作面区域形成较高浓度的二氧化碳气体富集区,易使作业人员产生二氧化碳中毒现象。本地铁基坑采用明挖方式,岩石相变致裂作业面深度一般在离基坑口部10-20m区域,为半受限空间,通风条件要好于盖挖施工的地铁基坑。但为避免致裂作业后,作业面出现二氧化碳富集的可能,可在起爆致裂五分钟后,由检查人员利用潜孔钻风管对致裂区域进行强行通风2-3分钟。4.9.2相变致裂振动效应与防护4.9.2.1相变致裂振动效应对基坑周边建(构)筑影响根据中南大学科研团队多次现场实测结果,在二氧化碳相变致裂施工过程中,二氧化碳相变致裂系统破岩时所引起炮孔周围介质的质点振速,仅为炸药爆破的1／10乃至更低(详见《高压气体膨胀制裂系统破碎矿岩时振动的监测与评估报告》),而且比炸药爆破振动衰减更快,距致裂中心5m以外,振动水平就已低于0.1cm/s。对于本基坑临近建筑物(最近距基坑边7.2m)的振动效应远低于相关国家标准中规定的临界值。根据《爆破安全规程》(GB6722-),爆破振动安全允许标准见表4-2。表4-2爆破振动安全允许标准序号保护对象类别安全允许质点振动速度Ⅵ(cm/s)ｆ≤10Hz10Hz＜f≤50Hzｆ＞50Hz1土窑洞、毛坯房、毛石房屋0.15~0.450.45~0.90.9~1.52一般民用建筑物1.5~2.02.0~2.52.5~3.03工业和商业建筑物2.5~3.53.5~4.54.2~5.0爆破振动监测应同时测定质点振动相互垂直的三个分量。注1:表中质点振动速度为三个分量中的最大值,振动频率为主振频率;注2:频率范围根据现场实测波形确定或按如下数据选取:硐室爆破f小于20Hz,露天深孔爆破f在10Hz~60Hz之间,露天浅孔爆爆破f在40Hz~100Hz之间;地下深孔爆破f在30Hz~100Hz之间,地下浅孔爆破f在60Hz~300Hz之间。4.9.2.2相变致裂振动效应对地连墙和竖向支撑的影响与防护基坑内部与四周地连墙和中部竖向支撑紧挨着的岩石均需要破除开挖。采用相变致裂开挖时产生的振动效应虽然要远低于炸药爆破的,但对于距离很近的目标,如地连墙或竖向支撑,也会产生较高水平的振动响应,对其力学稳定性产生影响。为避免不利影响,需对地连墙和竖向支撑进行相变致裂安全防护设计和振动监测。(1)地连墙和竖向支撑的安全防护设计1)相变致裂布孔时,需在最近致裂孔与地连墙或竖向支撑间保留1.5m厚的保护层,致裂孔不可距地连墙或竖向支撑太近。与此同时最靠近地连墙和竖向支撑的致裂孔的抵抗线可适当调小(应小于保护层厚度)。2)调整临空面方向和抵抗线方向,避免出现抵抗线方向背向地连墙或竖向支撑的情况,以降低相变致裂时传入岩石内部的能量向地连墙或是竖向支撑方向传播的比例。在临空面和抵抗线方向无法调整时,应减小抵抗线,以使致裂释放的能量大部分从临空面卸载掉,从而降低对地连墙或是竖向支撑的振动影响。3)可在地连墙或竖向支撑与最靠近的致裂孔间设置一排防振孔,以降低相变致裂对二者的振动影响。4)靠近地连墙或竖向支撑的防护层岩石采用机械破除的方式进行开挖。(2)地连墙与竖向支撑的振动监测当相变致裂作业布孔时,存在致裂孔靠近地连墙或竖向支撑保护层边沿区域时,可对相变致裂时的地连墙和竖向支撑进行振动监测。1)振动测试系统信号调制放大器示波器磁带记录仪数据采集仪信号调制放大器示波器磁带记录仪数据采集仪计算机信号处理分析计算传感器图4-16振动监测系统框图2)振动测试点布置a.为深入相变致裂施工对连续墙和竖向支撑的振动影响,需在靠近致裂区域最近的振动效应较大的区域内布置较密的测点,以便测定振动强烈的区域以及振动强度随致裂中心变化规律。由于地连墙垂直壁面无法设置振动测点,可同时在靠近连续墙的岩石表面上和在基坑口部地连墙上设置测点。b.为研究相变致裂时地连墙的动力效应,应在基坑口部地连墙水平面上距致裂中心不同水平距离上布置测点;对于竖向支撑,则应在竖向支撑不同高度位置上设置测点。c.为研究相变致裂振动效应作用特征,就需在一定范围内,在特定的地质地形条件下,测定相变致裂地震波的传播规律。测点数目要足够多,一般测线上测点不少于2个。d.为避免试验数据密集在某一区域内,相邻两测点距离呈对数规律。3)测试仪器的正确使用a.测试仪器的频率响应任何一种仪器都有一定的频率响应范围,由不同仪器组成的测量系统也应有一定频率响应范围。所谓频率响应范围,是指在此范围内,系统测试的灵敏度相等或在一个允许误差的范围内。因而在爆破振动测试中应特别注意测试系统频率响应是否满足要求,针对性地选用合适的仪器。b.仪器动态量程范围应特别注意仪器的量程问题,根据具体情况采用合适的测量仪器。3)传感器的安装及防护a.传感器的安装为了可靠地得到相变致裂振动或结构动力响应的记录,拾振器必须与测点的表面牢固的结合在一起,否则在相变致裂振动时往往会导致传感器松动、滑动,使得信号完全失真。若测点表面为坚硬岩石,可直接在岩石表面修正一平台;岩石风化,则可将风化岩石层清除,再浇注一混凝土墩;测点表面为土质时,一般将表面松土夯实,铺以砂或碎石,再浇注混凝土墩,然后将传感器固定在其上,固定可采用如下方法:①采用环氧砂浆、环氧树脂或其它强度粘合剂,在干燥情况下,还可采用石膏、水玻璃等材料。②在浇注混凝土墩时,先预埋固定螺栓,然后用压板将传感器底板与预埋螺栓紧固相连。③对于带螺栓传感器在沙土介质中的安装,应将传感器上的长螺杆全部插入被测介质内,使传感器与介质紧密相联。b.传感器的防护在野外测试时,应对传感器进行必要的安全防护。一般在测点处预制混凝土、金属盒或其它防护措施。4)测振数据分析与利用每次测试后应及时整理出测振数据,明确相变致裂对连续墙与竖向支撑所产生的振动水平,并及时与其它监测系统数据如围护桩位移、支撑轴力、地下水位、地面沉降、深层土体水平位移等进行比对分析,以综合判定相变致裂振动对连续墙等目标产生的实质性影响。若联动监测系统某个指标出现警戒值,则应增大保护层厚度或调整相变致裂施工布孔方案。严重时,应立即停止相变致裂施工作业。4.9.3相变致裂飞石安全与防护飞石是气体膨胀产生能量抛掷出来的碎块。由于岩石结构比较复杂,纹理、裂隙发育,各种性质不同的天然岩石不是理想的匀质弹性体,且不同岩石在高温、高压状态的性质至今还没有准确的状态方程可依,因此对气爆出现飞石的精确计算还难以做到。采用二氧化碳气体膨胀致裂技术,只要清除作业面散石,适当加大孔网参数,减小岩石破碎程度,再配合使用爆被,严格按照设计和施工规范进行钻孔、装管和填塞作业,采取严密的安全防护措施,能够避免产生飞管、飞石。具体措施如下:(1)选用科学合理的参数,最小抵抗线不小于1.5m,孔内膨胀管埋深超过2.5m,深埋的方式可更加有效的抑制致裂作业的噪音。(2)保证填塞质量;填塞材料选用干燥的带棱角的碎石米填塞炮孔;填塞时逐层填实,炮孔最上部分填塞材料应重复压实。(3)采用深埋管的装填方式时,应在炮孔部位覆盖防爆毯或钢板、砂袋等,若在临空面前方不远处有无法移动的设备时,还可在临空面上设置钢丝网,进行多层覆盖防护,可有效控制破碎飞散物。多层覆盖方式如下图所示:图4-17多层覆盖防护示意图孔口部位覆盖钢板时,应采用4m×2m×0.02m规格的钢板,钢板数量根据致裂孔个数与分布区域面积确定。应确保每个致裂孔被钢板覆盖时,孔中心距钢板边沿不得小于0.8m。(4)采用提拉杆的装管方式时,除了填塞好外,应采用竹夹板、地毯、密目网或钢丝网覆盖在基坑上部的混凝土支撑上,防止飞石飞出基坑。防护覆盖如图4-18所示。竹架板竹架板钢管地毯平面图断面图地毯竹架板图4-18基坑空中隔离防护示意图具体方法用竹架板排列3m的宽度,2m的长度,然后用两根钢管固定,作为一块整体防护材料使用,爆破时采用人工将加工后的竹架板铺设在基坑的横梁上,由基坑边向基坑中心铺设,直至把需要爆破区的上方全部覆盖,最后在竹架板上方再铺设一层地毯,防止细小的飞石飞出基坑。(5)将所有提拉管顶端用钢丝绳进行有效连接。4.9.4夏季液态二氧化碳的运输、储存与使用安全夏季长沙温度较高,对相变致裂施工所采用的液态二氧化碳的运输、储存和使用安全提出了更高要求。为确保夏季施工时液态二氧化碳的使用安全性,而从以下几个方面进行加强:(1)就近供气原则。利用距地铁基坑工地最近的供气站供应液态二氧化碳,避免长距离运输。(2)采用专门的液态二氧化碳储存罐运输和储存液态二氧化碳。液态二氧化碳储存罐应为正规厂家生产,且产品质量与安全性能符合国家《气瓶安全技术监察规程》、《Q/SLKJO2-焊接绝热气瓶》相关规定。(3)现充现用原则。利用充装机向致裂管中充装液态二氧化碳后,应及时使用,不可久放。充装好的致裂管运至台阶作业面过程中需借助机械设备吊运时,应避免碰撞和跌落现象发生,短暂在作业面放置时,应放置于阴凉区域。4.9.5其它危险源的控制与防护措施4.9.5.1物体打击控制措施(1)每次岩石致裂破碎完毕,应及时将边坡、台阶上方边缘的浮石清理掉。(2)当人员在边坡下方作业时,应先检查边坡,看是否有浮石和边坡开裂等情况,应先将浮石和边坡开裂清理干净,再开始作业。(3)当边坡上方有人作业时,上方作业人员的正下方不得有人作业。(4)当人员在边坡面上作业时,应将安全绳移动范围内的浮石清理干净。(5)作业人员应戴安全帽、穿工作鞋与制式服装。4.9.5.2机械伤害控制措施(1)各种机械设备的操作人员,都必须经过专业与安全技术培训,经有关部门考核合格方准上岗,严禁无证人员操作。(2)各种机械操作人员,必须懂得所操作机械的性能、安全装置。熟悉安全操作规程,能排除一般故障和进行日常维护保养。(3)工作时,操作人员必须穿戴好防护用品,集中思想、服从指挥、谨慎操作,不得擅离职守或将机械随意交给她人操作。(4)交付现场使用的机械设备,必须性能良好,防护装置齐全,生产及安全所需备用品配套,并经设备部门和现场负责人验收认可后,方能使用。(5)机动车行驶与停止时,必须与沟渠、基坑、输电线保持规定的安全距离。(6)机械设备进入作业点,单位工程负责人应向操作人员进行作业任务和安全技术措施的详细交底。4.10安全警戒设计4.10.1安全警戒范围根据施工现场情况,安全警戒范围为100m。设置4个警戒点,每个警戒点安排1人警戒;由于基坑较长,警戒的位置也是变化的,根据每次作业位置的不同,警戒点是动态的,警戒人员穿戴有明显标志,在交通路口用拦住过往的车辆和行人。4.10.2信号规定信号为口哨。第一次信号(预警信号):短促哨音,警戒人员到位,警戒区内的人员车辆立即撤离到安全区域。第二次信号(准备起爆信号):短促哨音,所有人员必须立即撤离到安全区域。第三次信号(起爆信号):一长声哨音,确认人员和设备全部撤离出危险区,具备安全起爆条件时,方可发出起爆信号。第四次信号(解除警戒信号):二长声哨音,气爆后,经检查确认无安全隐患,发出解除警戒信号。警戒人员撤回。在未发出解除警戒信号前,警戒人员应坚守岗位,除检查人员外,不准任何她人进入危险区。信记号规定如表4-3所示。表4-3安全警戒信号表信号种类哨声指令发出主要工作预警信号第一次,短促哨音现场负责人警戒就位,交通管制准备起爆信号号第二次,短促哨音现场负责人所有人员撤离起爆信号第三次,一长声哨音现场负责人具备安全起爆条件,起爆解除警戒信号第四次,二长声哨音现场负责人警戒撤离4.11二氧化碳相变致裂破碎施工作业注意事项(1)二氧化碳相变致裂破碎必须创造一个自由面,且自由面较为陡峭,坡度60°～75°为宜,其高度不应小于3m,但不能大于6m,一般为5m左右为宜。(2)二氧化碳相变致裂破碎只能采用一排致裂孔,若采用两排致裂孔致裂破碎效果欠佳。(3)根据不同的岩石性质经过致裂破碎效果检验,适时调整致裂孔参数。(4)禁止在雷雨天气实施致裂破碎作业。(5)致裂管的规格大小不同,致裂孔参数也不相同。(6)致裂破碎时一定要派出警戒,防止个别飞石对人员及车辆造成伤害。(7)为防止破碎飞石飞散,需在基坑支撑梁上覆盖防护或在致裂孔口上方采用钢板、砂袋、钢丝网进行多层覆盖。5监测方案5.1监测的目的和必要性5.1.1监测目的在基坑岩石静爆施工过程中,施工对地层产生的扰动,基坑内外地基土应力的重分布,有可能会引起围护结构、地表及附近高大建筑物的变形或沉降,危及基坑、主体结构的稳定和附近建(构)筑物、地下管线的安全。因此,在基坑围护结构和主体结构施工过程中,必须制定详细的监测方案,并根据监测成果,及时反馈信息,组织信息化施工,实行动态管理,以确保施工范围周边建(构)筑物及作业人员、行人的安全,确保结构安全、经济、可靠和施工的顺利进行。5.1.2监测必要性基坑施工的不可预见性因素较多,若施工期间的周围环境有变,或地质出现异常,就有可能使围护体系或基坑处于危险状态。此时,如果施工监测的工作不能及时跟进,及时反馈信息,或没有受到足够的重视,将导致施工出现偏差。一旦出现问题,不能及时预警,从而酿成事故。因此,加强围护施工与基坑开挖过程的监测,掌握基坑及附近环境的实际工作状态,对确保结构安全、经济、可靠和施工的顺利进行是非常必要的。5.2监测项目设计与监测实施本方案施工监测为监测设计的概述,详细布置及监测方法已单独编制监测方案并上报监理单位及建设单位审批。5.2.1监测项目的布置与实施监测观测点应根据地形地质条件及地面建筑的分布情况布置,并应满足相关设计、规范、规程的要求。监控量测分为两个实施阶段:第一阶段:施工前调查。各监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值,且不应少于两次。第二阶段:施工开始至工程交验。各主要监测项目的监测位置或对象、监测方法和精度要求见下表5-1。表5-1主要监测项目的监测位置或对象、监测方法和精度统计表说明:1、围护结构施工前作好场地及周围环境的仔细调查和记录、拍照、录像等,并形成周边环境调查报告。2、设置变形观测点并测得初始数据。3、监测项目具体布置详见附图:丝茅冲站基坑监测平面、断面布置图5.2.2监测测点布置及要求(1)围护桩水平和竖向位移沿基坑周边布置,监测点水平间距不大于20m,每边监测数量不少于三个。(2)支撑轴力钢支撑的监测点截面一选取两支点间1/3部位或支撑的端头;混凝土的监测截面宜选择在两支点间1/3部位,并避开节点位置。(3)地下水位沿基坑周边布置,监测点间距40m,并宜布置在地连墙外约2m处。(4)围护桩倾斜监测点宜布置在基坑周边的中部、阳角处及有代表性的部位。测斜管须在桩中心处预埋,底部达到围护结构底,顶部预留出冠梁的高度。灌注混凝土时,需注意对测斜管的保护,并保证其铅垂向下。(5)建筑物沉降、倾斜监测1-2倍基坑深度范围的建筑物均为监测的对象,每个建筑物布置不少于3点。(6)地面沉降围护结构周边土体,沿纵向间距40米,横向间距10米。(7)深层土体水平位移围护结构周边土体,测点间距约20米布置。(8)地下管线监测基坑周边重要市政管线,特别是电力隧道、燃气管、给水管、排水管、通讯电缆、供电电缆、军用电缆等,监测点平面间距宜为15m,并应延伸至基坑边缘意外1-2倍基坑开挖范围内的管线。(9)建筑裂缝、地表裂缝建筑裂缝、地表裂缝监测点宜选择有代表性的裂缝进行布置,每条裂缝的监测点至少设置2个,且宜设置在裂缝的最宽处及裂缝末端。5.2.3监测周期和注意事项施工期间要对全过程进行观测,按2次/d的频率进行监测。各项监测工作的监测周期根据施工进程确定,当变形超过有关标准或场地条件变化较大时,应加密监测。当有危险事故征兆时,则需进行连续监测。监测实施过程中,施工单位可根据现场情况,提出补充修正意见,经业主、设计、监理共同研究后酌予变更。5.2.4施工安全性判别根据监测内容,本站选用围护结构水平位移、钢支撑轴力以及位移变化速率两项设定预警值,作为施工安全判别标准,其安全性判别标准如下:围护结构水平位移容许值:30mm。支撑轴力容许值参见支撑轴力设计值。既有建筑物的沉降、倾斜容许值见规范的有关规定。当实测值<0.7x[容许值],安全;当实测值=0.7x[容许值],报警;当实测值>0.7x[容许值],危险。(0.7x[容许值]为临界值)。当安全性为报警时,应加密观测次数;当安全性为危险时,应每天观测,并召集业主、设计、施工及监测等单位进行会诊,对可能出现的各种情况作出估计和决策。5.2.5基坑周边环境监测基坑周边环境监测报警值应根据主管部门的要求确定,基坑周边环境监测报警值见表5-2。表5-2基坑周边环境监测报警值监测对象项目监测对象累计值(mm)变化速率(mm/d)备注1地下水位变化1000500-2管线位移刚性管线压力101～3直接观察点数据非压力10～403～5柔性管线10～403～5-3裂缝宽度建筑2持续发展-地表10～15持续发展-当建筑整体倾斜累计值达到2/1000或倾斜速度连续3d大于0.0001H/d(H为建筑承重结构高度)时应报警。当出现下列情况之一时,必须立即进行报警,并应对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施。(1)监测数据达到监测报警值的累计值。(2)基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现流砂、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等。(3)基坑支护结构的支撑或锚杆体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象。(4)周边建筑的结构部分、周边地面出现较为严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝。(5)周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄露等。(6)根据当地工程经验判断,出现其它必须进行危险报警的情况。(7)其它情况报警根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-执行,并采取相应措施。当安全性为注意时,应加密观测次数;当安全性为危险时,应加大观测频率,并召集设计、施工及监测等单位进行会诊,对可能出现的各种情况作出估计和决策,并采取有效措施,不断完善与优化下一步的设计与施工。5.3监测管理体系1、建立完善的监测小组针对本工程监测的特点,拟建立4人组成的专业监测小组,由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成,并由项目总工程师担任监测组组长,监测工程师任副组长负责工程监测计划、组织及监测的质量审核。2、建立良性的信息反馈机制监测小组与驻地监理、设计、甲方及相关各方建立良性的互动关系,积极进行资料的交流和信息的反馈,优化设计,调整方案,保证工程顺利进行。3、监测质量保证措施为保证监测数据的真实性和可靠性,必须制定严谨的质量保证措施:⑴制定切实可行的监测实施方案;⑵制定基准点和监测点的保护措施;⑶量测设备、元器件等在使用前均必须经检测合格后方可使用;⑷量测仪器管理采取专人使用,专人保养,定期检验的制度;⑸各项目监测过程中应严格遵守相应的规范和细则;⑹量测数据现场检查,室内复核后才可上报;⑺根据分析的结果,及时调整监测方案实施;⑻量测数据的存贮,计算管理由专人采用计算机系统进行。⑼定期开展相应的QC小组活动,交流信息和经验。5.4信息化施工施工监测过程中,在可行、可靠的原则下收集、整理各种资料,各监测项目的监测值不能超过管理基准值,其值具体由设计确定。除此之外,必须会同有关结构工程人员按照信息化施工程序(如图7-8所示)所示,对各项监测资料进行科学计算,分析和对比:1、预测基坑及结构的稳定性和安全性,提出工序施工的调整意见及应采取的安全措施,保证整个工程安全、可靠推进。2、优化设计,使主体结构设计达到优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。6施工组织及筹划6.1施工人员组织组成烈士公园东站基坑岩石静力爆破工程项目经理部,项目经理部有经理1名、副经理1名、项目技术负责人1名。施工人员组织框图见下图。项目经理项目经理项目副经理项目技术负责人静爆组钻孔组安全组测量组图6-1施工组织结构图(1)项目经理(1人)负责整个工程项目全面管理、协调和组织指挥。(2)副经理(1人)协助经理工作,负责与甲方的联系、协调工作,经理不在场时,履行经理职权。(3)项目技术负责人(1人)负责工程全面的技术和安全工作,负责气爆方案设计论证,检查、指导气爆方案的实施,检查监督安全制度和安全措施的落实。(4)钻孔组(3人)负责炮孔标定、钻孔。(5)静爆组(8人)负责装管、填塞、连线、安全防护、安全警戒、起爆等气爆作业。(6)安全组(2人)负责对气爆安全和防护质量实施监督检查,负责气爆现场警戒工作。(7)测量组(1人)负责场地气爆开挖边线及其标高的测量和气爆方量的计算。6.2主要机械设备主要施工机械设备见表6-1。表6-1主要施工机械设备序号名称型号单位数量备注1空压机13-10台12凿岩机E61套13二氧化碳相变致裂器95型或89型套14液压破碎锤140以上台15柱式分裂机JK90套16起爆器CHA-500E台17检测仪2H-3E台16.3施工顺序(1)清运岩层以上覆盖土层;(2)测量标定静爆开挖区域;(3)开挖钻孔静爆作业面;(4)标定孔位、钻孔、验孔;(5)装管、填塞、连接起爆网路;(6)安全防护;(7)安全警戒;(8)起爆,检查静爆效果,排除安全隐患;(9)石方挖装,外运。6.4施工管理(1)为使静爆施工安全顺利开展,施工现场必须建立健全的施工组织和施工安全管理制度。(2)建立静爆作业人员岗位责任制度,坚持持证上岗。(3)使用符合国家标准或行业标准的静爆器材。使用的二氧化碳相变致裂器、电线、起爆器等均应作现场检测,检测合格后方可使用。(4)在实施静爆作业前,对所使用的静爆器材进行外观检查。起爆电源及仪表的检验包括:起爆器的充电电压、外壳绝缘性能;各种连接线、区域线、主线的材质、规格、电阻值和绝缘性能。(5)对各施工工序进行严格的检查和考核,确保施工质量。(6)起爆前,对静爆区域周边的地下管网的种类、数量、位置、走向、材质等情况进行详细调查记录,采取相应的防护措施。6.5施工工期根据现场实际开挖揭示情况,结合烈士公园东站整体施工筹划及业主工期要求,二氧化碳相变致裂静态爆破岩层工期为6月5日-9月30日。7质量、安全、文明等施工保证措施7.1质量保证措施7.1.1质量管理组织机构成立以项目经理褚晓宏组长,技术负责人朱传刚和项目常务副经理杨令航为副组长的质量管理领导小组,明确各级管理职责,管生产必须管质量,建立严格的考核制度,将经济效益与质量挂钩。质量管理组织机构见图7-1。图7图7-1质量管理组织机构7.1.2质量职责分配项目经理部配备专职质量检查工程师,在施工过程中按照”跟踪检查、复检、抽检”三个检测等级实施检测任务。在严格内部”自检、互检、交接检”的”三检”制度基础上①项目经理职责项目经理是项目工程质量保证的第一责任人,负责对工程项目进行资源配置,保证质量体系在工程项目上的有效运行及保证开展质量工作对人、财、物资源的需要。贯彻实施项目部制订的质量方针和质量目标,对质量部门工作进行考核和评价,并对开展质量工作不力的单位或个人提出整改措施。②项目技术负责人职责受项目经理直接领导。对全项目工程质量、施工技术、计量测试负全面技术责任,指导项目部和施工队工程技术人员开展有效的技术管理和质量管理工作。负责提出贯彻改进工程质量的技术目标和措施,负责新技术、新工艺、新设备、新材料及先进科技成果的推广和应用。抓好科技攻关,选用科学成熟的施工方法,进一步优化施工方案,确保结构安全、地表及管线沉降在允许范围内。③项目副经理职责受项目经理委派负责施工生产和施工现场质量管理。按ISO9001系列标准抓好质量管理,认真组织QC小组开展攻关活动;认真落实质量安全措施,按主管部门要求抓好安全质量生产;积极推广新技术、新工艺,结合生产实际开展科技创新;遵守施工规范,根据业主的工期要求组织施工,切实抓好促进度、保工期条件下保证质量的各项工作要求;管好用好机械设备,提高设备的完好率、利用率,促进工程质量稳定提高;认真组织以提高工程质量为主要内容的劳动竞赛活动;不折