爆破試驗(yàn)與安全監(jiān)測

1、北總干渠取水隧洞工程爆破試驗(yàn)和施工期安全監(jiān)測大綱1、概述 我部承擔(dān)的北總干渠取水隧洞工程主要包括取水隧洞主洞，出口豎井、控制閘室及消力池段，2#施工支洞及相應(yīng)的臨建設(shè)施等。本工程隧洞段為樁號(hào)北取0+536.23310+128.404m，為J12z、J2s紫紅色粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。本段洞室樁號(hào)北取1+3002+900和4+2604+465段埋深大于200m，最大埋深達(dá)365m(樁號(hào)北取2+050附近)，其余洞段埋深一般為45m200m。圍巖以類為主，少量類圍巖。圍巖一般為微至弱透水，在出口段和穿越?jīng)_溝部位可能出現(xiàn)中至強(qiáng)透水。為了確保地下洞室開挖質(zhì)量和進(jìn)度，滿足對工程周邊建筑物爆破安全控

2、制標(biāo)準(zhǔn)要求，擬進(jìn)行一系列的生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)，獲得地下洞室開挖的最優(yōu)爆破參數(shù)；了解爆破對周圍非開挖巖體的破壞情況和范圍；掌握爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)衰減規(guī)律，預(yù)報(bào)地震波的振動(dòng)量級(jí)。同時(shí)通過實(shí)際監(jiān)測反饋資料，進(jìn)而控制爆破規(guī)模，降低爆破振動(dòng)效應(yīng)，以確保爆區(qū)周圍被保護(hù)建筑物安全穩(wěn)定。由于開挖卸荷效應(yīng)，地下洞室圍巖會(huì)松弛變形，可能對施工產(chǎn)生不利影響，需布置變形觀測點(diǎn)，以掌握變形發(fā)展情況，為安全施工提供保障。施工期安全監(jiān)測是通過對洞壁、高邊坡以及受結(jié)構(gòu)面切割和地質(zhì)薄弱帶測試或監(jiān)測，了解開挖爆破產(chǎn)生振動(dòng)和變形情況，并反饋監(jiān)測信息，為施工調(diào)整爆破參數(shù)、施工安全預(yù)報(bào)、決策提供參考依據(jù)，達(dá)到控制爆破規(guī)模，降低爆破震動(dòng)效應(yīng)，指導(dǎo)

3、工程施工，確保施工期人員、機(jī)具、新澆混凝土、灌漿區(qū)、儀表、設(shè)備等安全。2、編制依據(jù)（1）南、北總干渠首部取水隧洞工程施工招、投標(biāo)文件；（2）水利水電工程施工地質(zhì)規(guī)程DL/T5109-1999；（3）水利水電工程爆破施工技術(shù)規(guī)范DL/T5135-2001；（4）爆破安全規(guī)程GB6722-2011。3、爆破試驗(yàn)和安全監(jiān)（檢）測的主要目的和內(nèi)容3.1 試驗(yàn)和監(jiān)（檢）測的主要目的（1）確定在各類圍巖中開挖爆破的掏槽方式、爆破參數(shù)，以及提高洞室爆破效率；（2）為洞室光面爆破和預(yù)裂爆破獲取最優(yōu)爆破參數(shù)；（3）了解爆破對保留巖體的破壞情況及影響范圍；（4）了解爆破對相鄰永久建筑物的影響程度，以及確定質(zhì)點(diǎn)安全

4、振動(dòng)的速度值及最大單段起爆藥量；（5）通過爆破試驗(yàn)，確定洞室爆破振動(dòng)相關(guān)參數(shù)（K、值）；（6）了解大型洞室開挖后圍巖收斂變形情況及其規(guī)律；（7）了解爆破作業(yè)與支護(hù)施工的距離關(guān)系；（8）了解支護(hù)錨桿的應(yīng)力變化。3.2 試驗(yàn)和監(jiān)（檢）測的主要內(nèi)容（1）火工材料試驗(yàn)（不少于2種炸藥和雷管性能試驗(yàn)）；（2）基巖保護(hù)層爆破和圍巖控制爆破（水平預(yù)裂、光面爆破等）試驗(yàn)；（3）爆破起爆網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)；（4）爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減規(guī)律測試；（5）破壞范圍試驗(yàn)（含彈性波測試）；（6）爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度安全監(jiān)測；（7）圍巖收斂變形監(jiān)測；（8）邊坡及建基面聲波測試，巖體松動(dòng)范圍檢測；（9）錨桿軸力監(jiān)測；（10）巡視檢查。4、爆

5、破試驗(yàn)與安全監(jiān)（檢）測部位根據(jù)招、投標(biāo)文件的要求，爆破參數(shù)試驗(yàn)將在進(jìn)行洞室開挖的前期進(jìn)行，選擇首先出露的弱風(fēng)化微新巖區(qū)域進(jìn)行有關(guān)的爆破試驗(yàn)，完成爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減規(guī)律測試和聲波檢測破壞范圍，火工材料試驗(yàn)結(jié)合生產(chǎn)性鉆爆試驗(yàn)進(jìn)行。監(jiān)測部位包括已澆混凝土、灌漿區(qū)、金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備、大型施工設(shè)備、混凝土系統(tǒng)、永久觀測設(shè)備等。在開挖鉆爆過程中，選擇有代表性的部位和項(xiàng)目進(jìn)行爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度跟蹤監(jiān)測。根據(jù)洞室圍巖的地質(zhì)情況，選擇合適的斷面進(jìn)行圍巖收斂變形監(jiān)測。選擇有代表性的部位進(jìn)行聲波測試，檢測巖體松動(dòng)范圍。結(jié)合施工期洞室內(nèi)噴錨支護(hù)情況，針對地質(zhì)情況較差部位的錨桿上設(shè)置錨桿應(yīng)力計(jì)，以監(jiān)測錨桿軸力變化。施

6、工期間派專人對各施工區(qū)進(jìn)行巡視檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情并系統(tǒng)地記錄、描述施工、支護(hù)和周邊環(huán)境變化等過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)被揭露出來的不利地質(zhì)條件，根據(jù)現(xiàn)場具體條件，可設(shè)置簡易工具進(jìn)行監(jiān)測，確保工程安全和施工期內(nèi)的施工安全。5、爆破試驗(yàn)及安全監(jiān)（檢）測方法5.1爆破試驗(yàn)方法爆破參數(shù)試驗(yàn)結(jié)合施工生產(chǎn)進(jìn)行，前期以各單項(xiàng)措施的爆破設(shè)計(jì)為主進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，每一次爆破試驗(yàn)均進(jìn)行監(jiān)測試驗(yàn)，以檢查爆破效果。主要是對基巖保護(hù)層、水平預(yù)裂、光面爆破、掏槽方式等項(xiàng)目，結(jié)合孔眼布置、鉆孔、炸藥單耗、網(wǎng)絡(luò)連接方式，以及爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減規(guī)律測試、爆破破壞范圍測試進(jìn)行試驗(yàn)。爆破后對爆渣堆頭、飛石距離、塊度、水平預(yù)裂和光面爆破殘孔率、

7、平整度、炮孔壁細(xì)微裂隙發(fā)育情況，以及挖裝效率等項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查和分析，以優(yōu)化調(diào)整爆破參數(shù)，指導(dǎo)施工。5.2爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減規(guī)律測試及監(jiān)測方法本測試系統(tǒng)經(jīng)湖北省計(jì)量研究中心標(biāo)定合格后使用，爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減規(guī)律測試、分析系統(tǒng)程序見圖1。拾振器TOP爆破自記儀計(jì)算機(jī)打印機(jī)成果圖1 爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測試、分析系統(tǒng)程序示意圖爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減規(guī)律測試結(jié)合爆破試驗(yàn)進(jìn)行，振動(dòng)測點(diǎn)布置在爆區(qū)起爆的后沖方向。現(xiàn)場采用電測法測量，采用topbox508型爆破自記儀記錄，拾振器采用DZJ70型和CZSZP28型拾振器傳輸信號(hào)。為了全面準(zhǔn)確地了解爆破地震效應(yīng)，每組測試均布置5個(gè)測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)設(shè)置垂直向和水平向兩

8、個(gè)分量。測點(diǎn)距離按照“近小遠(yuǎn)大”的原則布置，初擬為10m、20m、30m、40m、50m，具體布置將根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際優(yōu)化調(diào)整。對現(xiàn)場爆破試驗(yàn)取得的一系列試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在室內(nèi)用微機(jī)配topview界面，用DASP數(shù)據(jù)分析平臺(tái)軟件進(jìn)行處理分析。利用該分析平臺(tái)采集并存儲(chǔ)的振動(dòng)時(shí)域波形圖進(jìn)行時(shí)域信號(hào)的極值分析和處理，便可得到各測點(diǎn)爆破振動(dòng)的最大振速Vmax，打印機(jī)輸出成果。將各測點(diǎn)的振速V、測點(diǎn)距爆源的距離R以及爆破藥量Q，利用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行回歸分析，求得爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振速公式系數(shù)k，。便可得出適用于本工程項(xiàng)目的爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振速經(jīng)驗(yàn)公式。根據(jù)國家爆破安全規(guī)程及國內(nèi)外研究成果爆破振動(dòng)傳播與衰減規(guī)律一般用薩道夫斯基的

9、經(jīng)驗(yàn)公式，其表達(dá)式為：式中：V質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，cm/s； Q與振速V值相對應(yīng)的最大單段起爆藥量，kg；R測點(diǎn)與爆心的直線距離，m； K，場地、裝藥等情況有關(guān)的擬合參數(shù)。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果以及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算來控制每次爆破規(guī)模，調(diào)整爆破參數(shù)為爆破施工提供依據(jù)。爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度安全控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)招、投標(biāo)文件，爆破安全規(guī)程以及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各部位質(zhì)點(diǎn)安全振動(dòng)速度見表1:表1 爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度安全控制標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)監(jiān)測部位質(zhì)點(diǎn)振速安全控制標(biāo)準(zhǔn)(cm/s)1新澆混凝土（初凝3天）1.52.02新澆混凝土（37天）2.03.03新澆混凝土（728天）3.05.04混凝土（齡期28天）5.08.05建基面及洞室圍巖10.06灌

10、漿區(qū)1.27永久邊坡10.05.3爆破破壞范圍試驗(yàn)方法爆破破壞范圍試驗(yàn)采用鉆孔聲波法進(jìn)行檢測，對單孔測井檢測圍巖聲波速度，分析判斷爆破對圍巖垂直影響深度。由于直達(dá)波法具有探測范圍大、抗干擾能力強(qiáng)、波形清晰、易于辨認(rèn)等優(yōu)點(diǎn)，爆破破壞試驗(yàn)范圍檢測采用直達(dá)波法進(jìn)行聲波檢測，測試方法見圖2。聲波檢測儀器選用SYC2型聲波巖石參數(shù)測定儀。在隧洞斷面布置5個(gè)扇形孔，單孔深5m，孔位布置見圖3。量測時(shí)，根據(jù)孔傾斜情況向孔內(nèi)注水或用凡士林作耦和劑，自孔底向孔口方向施測，測點(diǎn)距為20cm。發(fā)射接收1接收2水聲波儀電腦圖2 聲波檢測現(xiàn)場聯(lián)結(jié)示意圖圖3 聲波檢測孔編號(hào)示意圖5.4圍巖收斂監(jiān)測方法內(nèi)空變位的量測方法，

11、是判斷圍巖動(dòng)態(tài)的重要手段之一。為了掌握隧洞頂拱巖體和圍巖穩(wěn)定情況，支護(hù)效果，采用鋼尺式收斂計(jì)進(jìn)行變形監(jiān)測，根據(jù)變形速度推斷以后變形量和支護(hù)、混凝土襯砌澆筑情況。主洞斷面收斂觀測測點(diǎn)布置方式見圖4，2#施工支洞斷面收斂觀測測點(diǎn)布置形式見圖5，具體設(shè)置型式，可根據(jù)設(shè)計(jì)和監(jiān)理工程師的要求及施工現(xiàn)場的需要對監(jiān)測斷面數(shù)量進(jìn)行必要的調(diào)整。收斂斷面將盡可能靠近開挖掌子面，收斂測樁牢固地埋設(shè)在圍巖表面，其深度不宜大于10cm；收斂測樁在安裝埋設(shè)后應(yīng)注意保護(hù)，避免因測樁損壞而影響觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 圖4 主洞收斂觀測點(diǎn)布置示意圖 圖5 2#施工支洞收斂觀測點(diǎn)布置示意圖鋼尺式收斂計(jì)埋設(shè)后，前3天內(nèi)必須每天觀測一次

12、，每次放炮后必須觀測，7天后根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況可逐漸減少。當(dāng)發(fā)現(xiàn)圍巖變形異常，加密觀測次數(shù)，并及時(shí)向監(jiān)理工程師報(bào)告，以便采取適宜的處理措施。5.5錨桿應(yīng)力監(jiān)測（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求造孔，鉆孔直徑應(yīng)大于錨桿應(yīng)力計(jì)的最大直徑，鉆孔方位符合設(shè)計(jì)要求，鉆孔內(nèi)應(yīng)沖洗干凈，并嚴(yán)防孔壁沾油污。（2）按照觀測設(shè)計(jì)要求裁截錨桿長度，然后再與錨桿應(yīng)力計(jì)對焊，應(yīng)保證同徑同軸，焊接過程中注意對儀器感應(yīng)部位冷卻，同時(shí)裝好排氣管。（3）組裝檢測合格經(jīng)監(jiān)理工程師同意后，將組裝的監(jiān)測錨桿緩慢地送入鉆孔內(nèi)。安裝時(shí)，應(yīng)確保錨桿應(yīng)力計(jì)不產(chǎn)生彎曲，電纜和排氣管不受損壞，錨桿跟部應(yīng)與孔口平齊。（4）錨桿應(yīng)力計(jì)入孔后，引出電纜和排氣管，裝好灌

13、漿管，用水泥砂漿封閉孔口。（5）安裝檢測合格后，進(jìn)行灌漿埋設(shè)。5.6巡視檢查高度重視經(jīng)常性的現(xiàn)場巡視檢查，及時(shí)收集掌握施工現(xiàn)場各種環(huán)境因素變化的有關(guān)信息，建立施工日志制度，通過有關(guān)部門了解水文氣象、土建施工形象及其它施工大事等，以便對監(jiān)測資料的整理分析。建立并完善記錄制度。使用統(tǒng)一設(shè)計(jì)、印制的經(jīng)業(yè)主和監(jiān)理認(rèn)可的表格填寫監(jiān)測活動(dòng)中所有觀測到的原始記錄。巡檢人員或主管負(fù)責(zé)對填寫的原始記錄進(jìn)行認(rèn)真、系統(tǒng)的校核，確保原始記錄的真實(shí)性、有效性。原始記錄字跡工整、清晰，內(nèi)容齊全，無省略和涂改，并且監(jiān)測、記錄和校核人員均在記錄上簽名。6、爆破試驗(yàn)及施工期安全監(jiān)（檢）測工程量計(jì)劃（1）爆破參數(shù)試驗(yàn)工程量計(jì)劃光

14、面爆破、掏槽方式、鉆孔、炸藥單耗、火工材料與爆破起爆網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)相結(jié)合7組，預(yù)裂、光面爆破、基巖保護(hù)層爆破試驗(yàn)相結(jié)合4組。 （2）爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減規(guī)律測試工程量計(jì)劃隧洞開挖爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度安全監(jiān)測，總計(jì)監(jiān)測250點(diǎn)/336次。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減規(guī)律測試結(jié)合爆破試驗(yàn)進(jìn)行，共布置8組，但以滿足規(guī)律測試擬合要求為準(zhǔn)。爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度安全監(jiān)測按照取水隧洞、2#施工支洞爆破開挖，各自按照爆破開挖進(jìn)度，每次選擇10個(gè)典型部位，每次布置5個(gè)測點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際布點(diǎn)實(shí)施。測點(diǎn)分配如下，并根據(jù)具體情況調(diào)整：相鄰隧洞，50測點(diǎn)；新澆混凝土、錨噴混凝土、灌漿區(qū)，100測點(diǎn)；金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電，20測點(diǎn)；大型施工設(shè)備（施），

15、20測點(diǎn)；其它監(jiān)測部位，60測點(diǎn)。 （3）爆破影響范圍試驗(yàn)工程量計(jì)劃取水隧洞聲波檢測孔布置84個(gè)斷面，共計(jì)420個(gè)聲波檢測孔。共造孔2100m。2#施工支洞聲波檢測孔布置10個(gè)斷面，共計(jì)50個(gè)聲波檢測孔。共造孔250m。（4）隧洞收斂觀測工程量計(jì)劃取水隧洞按每隔30m設(shè)置一個(gè)收斂斷面，每斷面布置3個(gè)收斂測點(diǎn)，即圓形斷面隧洞段設(shè)置319個(gè)收斂斷面957個(gè)收斂測點(diǎn)。2#施工支洞按每隔30m設(shè)置一個(gè)收斂斷面，每斷面布置5個(gè)收斂測點(diǎn)，即設(shè)置17個(gè)收斂斷面85個(gè)收斂測點(diǎn)。（5）錨桿軸力監(jiān)測工程量計(jì)劃取水隧洞布置319支單點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì)，2#施工支洞布置17支單點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì)，總計(jì)336支。（6）巡視檢查

16、分為日常巡視檢查、年度巡視檢查和特別情況下巡視的巡視檢查，對不同的巡視檢查采用相應(yīng)的巡檢次數(shù)。日常巡視檢查。施工期，一般一周一次，巡視檢查資料反映在每期月報(bào)中。年度巡視檢查。每年汛前、汛后及高水位低氣溫時(shí)，對取水隧洞（包洞內(nèi)、洞外）進(jìn)行全面的外觀巡視檢查。同時(shí)審閱維護(hù)記錄、監(jiān)測數(shù)據(jù)等資料檔案，每年不少于2次。特殊情況下的巡視檢查。發(fā)生有感地震、監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象以及發(fā)生其它影響取水隧洞安全的特殊情況，及時(shí)進(jìn)行巡視檢查。7、爆破試驗(yàn)與安全監(jiān)測的工期安排爆破試驗(yàn)和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度安全監(jiān)測，將根據(jù)開挖爆破施工進(jìn)度進(jìn)行，時(shí)間在2013年3月2018年2月。圍巖松動(dòng)檢測，將在開挖工作結(jié)束后進(jìn)行。洞內(nèi)收斂觀

17、測、錨桿軸力觀測和巡視檢查與開挖工程進(jìn)度同步進(jìn)行。8、觀測資料的整理分析與成果提供（1）施工期爆破振動(dòng)安全監(jiān)測的次日，將實(shí)測數(shù)據(jù)資料反饋監(jiān)理工程師，測試后的兩日內(nèi)編制出測試成果簡報(bào)。（2）聲波檢測后的兩日內(nèi)將實(shí)測數(shù)據(jù)資料反饋監(jiān)理工程師，階段測試結(jié)束五日后，提交測試成果簡報(bào)。（3）每月出一期洞內(nèi)收斂觀測、錨桿軸力觀測和巡視檢查成果報(bào)表。（4）現(xiàn)場測試工作完成后45天，提交隧洞開挖工程爆破試驗(yàn)與施工期安全監(jiān)（檢）測成果報(bào)告。8、爆破試驗(yàn)與安全監(jiān)（檢）測主要儀器、設(shè)備配置計(jì)劃 爆破試驗(yàn)與施工期安全監(jiān)（檢）測主要施工儀器、設(shè)備配置計(jì)劃見表2。 表2 主要安全監(jiān)測儀器、設(shè)備配置計(jì)劃編號(hào)名稱規(guī)格單位數(shù)量1

18、爆破自記儀Topbox臺(tái)202速度換能器DZJ5-70、CZS-ZP28只203巖石參數(shù)測定儀YSC-型套34聲波換能器25mm對35記憶示波器DS-8608A臺(tái)16收斂儀套47錨桿應(yīng)力計(jì)支1208應(yīng)力計(jì)讀數(shù)儀臺(tái)39計(jì)算機(jī)臺(tái)310交通車輛39、爆破試驗(yàn)與安全監(jiān)（檢）測施工質(zhì)量、安全、文明保證措施安全監(jiān)測施工是一個(gè)系統(tǒng)工程，從儀器訂購、率定檢驗(yàn)、電纜聯(lián)接到安裝埋設(shè)、電纜牽引、設(shè)施保護(hù)及觀測反饋，每一個(gè)環(huán)節(jié)都密切相關(guān)，十分重要，為了保證儀器長期穩(wěn)定工作，必須對每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。9.1質(zhì)量保證措施安全監(jiān)測儀器及電纜的安裝、埋設(shè)會(huì)給施工帶來一定的干擾，為保證儀器埋設(shè)工作能順利進(jìn)行，儀器及電纜不受損傷，將把儀器埋設(shè)工作納入總體施工計(jì)劃，使儀埋工作與土建施工在計(jì)劃安排上做到協(xié)調(diào)一致，為儀埋工作順利進(jìn)行創(chuàng)造條件。按規(guī)程規(guī)范及業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理要求制定適合本工程的觀測實(shí)施細(xì)則，并嚴(yán)格執(zhí)行。5.2 安全生產(chǎn)措施由于安全監(jiān)測施工與其它施工作業(yè)相互交叉、相互干擾大，存在施工環(huán)境差和許多不安全隱患的特點(diǎn)，為此，擬采取的安全生產(chǎn)措施