二氧化碳靜態(tài)爆破施工方案

1、PAGE 38目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc485711183 1 編制依據(jù)及原則 PAGEREF _Toc485711183 h 4 HYPERLINK l _Toc485711184 2 工程概況 PAGEREF _Toc485711184 h 5 HYPERLINK l _Toc485711185 2.1 設計概況 PAGEREF _Toc485711185 h 5 HYPERLINK l _Toc485711186 2.2工程地質及水文地質情況 PAGEREF _Toc485711186 h 6 HYPERLINK l _Toc48571118

2、7 2.2.1 工程地質情況 PAGEREF _Toc485711187 h 6 HYPERLINK l _Toc485711188 2.2.2 工程水文情況 PAGEREF _Toc485711188 h 8 HYPERLINK l _Toc485711189 2.3周邊建筑物及管線情況 PAGEREF _Toc485711189 h 9 HYPERLINK l _Toc485711190 3 基坑開挖方案及變更原因分析 PAGEREF _Toc485711190 h 10 HYPERLINK l _Toc485711191 3.1 原開挖方案 PAGEREF _Toc485711191 h

3、 10 HYPERLINK l _Toc485711192 3.2 環(huán)境特點及特殊要求 PAGEREF _Toc485711192 h 11 HYPERLINK l _Toc485711193 3.3基坑開挖現(xiàn)狀及困難 PAGEREF _Toc485711193 h 11 HYPERLINK l _Toc485711194 3.4 基坑開挖安全的特殊要求 PAGEREF _Toc485711194 h 13 HYPERLINK l _Toc485711195 3.5 開挖方案的選擇 PAGEREF _Toc485711195 h 14 HYPERLINK l _Toc485711196 4 液

4、態(tài)二氧化碳相變致裂巖層方案 PAGEREF _Toc485711196 h 15 HYPERLINK l _Toc485711197 4.1 二氧化碳相變致裂器的組成及技術參數(shù) PAGEREF _Toc485711197 h 15 HYPERLINK l _Toc485711198 4.1.1二氧化碳相變致裂器的組成 PAGEREF _Toc485711198 h 15 HYPERLINK l _Toc485711199 4.1.2主要技術參數(shù) PAGEREF _Toc485711199 h 15 HYPERLINK l _Toc485711200 4.2 二氧化碳相變致裂破碎基本原理 PAG

5、EREF _Toc485711200 h 16 HYPERLINK l _Toc485711201 4.3 二氧化碳相變致裂破碎特點 PAGEREF _Toc485711201 h 16 HYPERLINK l _Toc485711202 4.4 二氧化碳相變致裂巖石總體方案設計 PAGEREF _Toc485711202 h 17 HYPERLINK l _Toc485711203 4.5二氧化碳相變試致裂方案與實施效果 PAGEREF _Toc485711203 h 19 HYPERLINK l _Toc485711204 4.6基坑巖石主體分臺階二氧化碳相變致裂參數(shù)設計 PAGEREF

6、_Toc485711204 h 20 HYPERLINK l _Toc485711205 4.6.1掏槽開挖 PAGEREF _Toc485711205 h 20 HYPERLINK l _Toc485711206 4.6.2 二氧化碳相變致裂器致裂破碎巖石臺階要素圖 PAGEREF _Toc485711206 h 21 HYPERLINK l _Toc485711207 4.6.3 孔網(wǎng)參數(shù)設計 PAGEREF _Toc485711207 h 22 HYPERLINK l _Toc485711208 4.7 二氧化碳相變致裂器施工工藝 PAGEREF _Toc485711208 h 23 H

7、YPERLINK l _Toc485711209 4.8施工步驟 PAGEREF _Toc485711209 h 24 HYPERLINK l _Toc485711210 4.8.1 開設臨空面 PAGEREF _Toc485711210 h 24 HYPERLINK l _Toc485711211 4.8.2 鉆孔 PAGEREF _Toc485711211 h 24 HYPERLINK l _Toc485711212 4.8.3裝管 PAGEREF _Toc485711212 h 25 HYPERLINK l _Toc485711213 4.8.4填塞 PAGEREF _Toc485711

8、213 h 25 HYPERLINK l _Toc485711214 4.8.5安全防護 PAGEREF _Toc485711214 h 25 HYPERLINK l _Toc485711215 4.8.6 連接網(wǎng)路 PAGEREF _Toc485711215 h 26 HYPERLINK l _Toc485711216 4.8.7點火 PAGEREF _Toc485711216 h 27 HYPERLINK l _Toc485711217 4.8.9巖石致裂破碎后檢查 PAGEREF _Toc485711217 h 27 HYPERLINK l _Toc485711218 4.8.10提管回

9、收 PAGEREF _Toc485711218 h 27 HYPERLINK l _Toc485711219 4.8.11 大塊巖石破碎 PAGEREF _Toc485711219 h 28 HYPERLINK l _Toc485711220 4.9二氧化碳相變致裂安全與防護措施 PAGEREF _Toc485711220 h 29 HYPERLINK l _Toc485711221 4.9.1有害氣體影響與安全防護 PAGEREF _Toc485711221 h 29 HYPERLINK l _Toc485711222 4.9.2相變致裂振動效應與防護 PAGEREF _Toc4857112

10、22 h 29 HYPERLINK l _Toc485711223 4.9.3相變致裂飛石安全與防護 PAGEREF _Toc485711223 h 32 HYPERLINK l _Toc485711224 4.9.4夏季液態(tài)二氧化碳的運輸、儲存與使用安全 PAGEREF _Toc485711224 h 34 HYPERLINK l _Toc485711225 4.9.5其它危險源的控制與防護措施 PAGEREF _Toc485711225 h 35 HYPERLINK l _Toc485711226 4.10 安全警戒設計 PAGEREF _Toc485711226 h 35 HYPERLI

11、NK l _Toc485711227 4.10.1安全警戒范圍 PAGEREF _Toc485711227 h 35 HYPERLINK l _Toc485711228 4.10.2信號規(guī)定 PAGEREF _Toc485711228 h 35 HYPERLINK l _Toc485711229 4.11 二氧化碳相變致裂破碎施工作業(yè)注意事項 PAGEREF _Toc485711229 h 36 HYPERLINK l _Toc485711230 5 監(jiān)測方案 PAGEREF _Toc485711230 h 36 HYPERLINK l _Toc485711231 5.1 監(jiān)測的目的和必要性

12、PAGEREF _Toc485711231 h 37 HYPERLINK l _Toc485711232 5.1.1 監(jiān)測目的 PAGEREF _Toc485711232 h 37 HYPERLINK l _Toc485711233 5.1.2 監(jiān)測必要性 PAGEREF _Toc485711233 h 37 HYPERLINK l _Toc485711234 5.2 監(jiān)測項目設計與監(jiān)測實施 PAGEREF _Toc485711234 h 37 HYPERLINK l _Toc485711235 5.2.1 監(jiān)測項目的布置與實施 PAGEREF _Toc485711235 h 37 HYPER

13、LINK l _Toc485711236 5.2.2 監(jiān)測測點布置及要求 PAGEREF _Toc485711236 h 39 HYPERLINK l _Toc485711237 5.2.3 監(jiān)測周期和注意事項 PAGEREF _Toc485711237 h 39 HYPERLINK l _Toc485711238 5.2.4 施工安全性判別 PAGEREF _Toc485711238 h 40 HYPERLINK l _Toc485711239 5.2.5 基坑周邊環(huán)境監(jiān)測 PAGEREF _Toc485711239 h 40 HYPERLINK l _Toc485711240 5.3 監(jiān)測

14、管理體系 PAGEREF _Toc485711240 h 41 HYPERLINK l _Toc485711241 5.4 信息化施工 PAGEREF _Toc485711241 h 42 HYPERLINK l _Toc485711242 6 施工組織及籌劃 PAGEREF _Toc485711242 h 42 HYPERLINK l _Toc485711243 6.1施工人員組織 PAGEREF _Toc485711243 h 42 HYPERLINK l _Toc485711244 6.2 主要機械設備 PAGEREF _Toc485711244 h 43 HYPERLINK l _To

15、c485711245 6.3施工順序 PAGEREF _Toc485711245 h 43 HYPERLINK l _Toc485711246 6.4 施工管理 PAGEREF _Toc485711246 h 43 HYPERLINK l _Toc485711247 6.5 施工工期 PAGEREF _Toc485711247 h 44 HYPERLINK l _Toc485711248 7 質量、安全、文明等施工保證措施 PAGEREF _Toc485711248 h 44 HYPERLINK l _Toc485711249 7.1 質量保證措施 PAGEREF _Toc485711249

16、h 44 HYPERLINK l _Toc485711250 7.1.1 質量管理組織機構 PAGEREF _Toc485711250 h 44 HYPERLINK l _Toc485711251 7.1.2 質量職責分配 PAGEREF _Toc485711251 h 44 HYPERLINK l _Toc485711252 7.2 安全保證措施 PAGEREF _Toc485711252 h 46 HYPERLINK l _Toc485711253 7.2.1 安全管理組織機構 PAGEREF _Toc485711253 h 46 HYPERLINK l _Toc485711254 7.2

17、.2 重大危險源應急預案 PAGEREF _Toc485711254 h 47 HYPERLINK l _Toc485711255 7.3 文明施工組織機構 PAGEREF _Toc485711255 h 50 HYPERLINK l _Toc485711256 8 季節(jié)性施工保證措施 PAGEREF _Toc485711256 h 52 HYPERLINK l _Toc485711257 8.1雨季施工保證措施 PAGEREF _Toc485711257 h 52 HYPERLINK l _Toc485711258 8.1.1雨季施工目標 PAGEREF _Toc485711258 h 52

18、 HYPERLINK l _Toc485711259 8.1.2雨季施工準備工作 PAGEREF _Toc485711259 h 53 HYPERLINK l _Toc485711260 8.1.3雨季施工技術措施 PAGEREF _Toc485711260 h 53 HYPERLINK l _Toc485711261 8.2夏季施工措施 PAGEREF _Toc485711261 h 54 HYPERLINK l _Toc485711262 8.2.1夏季施工準備工作 PAGEREF _Toc485711262 h 54 HYPERLINK l _Toc485711263 8.2.2夏季施工

19、安全措施 PAGEREF _Toc485711263 h 54 HYPERLINK l _Toc485711264 9 應急預案 PAGEREF _Toc485711264 h 54 HYPERLINK l _Toc485711265 9.1應急救援責任制及組織機構 PAGEREF _Toc485711265 h 54 HYPERLINK l _Toc485711266 9.2應急救援小組的主要職責 PAGEREF _Toc485711266 h 55 HYPERLINK l _Toc485711267 9.3應急救援小組組長、副組長及成員的職責與分工 PAGEREF _Toc48571126

20、7 h 55 HYPERLINK l _Toc485711268 9.4安全事故應急救援流程 PAGEREF _Toc485711268 h 56 HYPERLINK l _Toc485711269 9.5主要應急措施 PAGEREF _Toc485711269 h 57 HYPERLINK l _Toc485711270 9.5.1建筑物變形較大應急措施 PAGEREF _Toc485711270 h 57 HYPERLINK l _Toc485711271 9.5.2基坑失穩(wěn)應急措施 PAGEREF _Toc485711271 h 57 HYPERLINK l _Toc485711272

21、9.5.3邊坡（護壁）滲漏應急措施 PAGEREF _Toc485711272 h 57 HYPERLINK l _Toc485711273 9.5.4基底隆起應急措施 PAGEREF _Toc485711273 h 58 HYPERLINK l _Toc485711274 9.5.5地面開裂、塌陷應急措施 PAGEREF _Toc485711274 h 58 HYPERLINK l _Toc485711275 9.5.6管線變形過大應急措施 PAGEREF _Toc485711275 h 58 HYPERLINK l _Toc485711276 9.6應急物資 PAGEREF _Toc485

22、711276 h 59 HYPERLINK l _Toc485711277 9.7應急救援機構聯(lián)系方式 PAGEREF _Toc485711277 h 59長沙市軌道交通3號線一期工程烈士公園東站液態(tài)二氧化碳相變致裂巖石專項施工方案1 編制依據(jù)及原則1.長沙市軌道交通3號線一期工程烈士公園東站車站主體圍護結構施工圖；2.長沙市軌道交通3號線一期工程KC-2標段營盤東路站巖土工程詳細勘察報告3.目前我施工單位掌握的現(xiàn)場實際開挖揭示地質資料及實驗數(shù)據(jù)； 4.目前施工情況和工期的要求；5. 我施工單位現(xiàn)有的施工技術、施工管理和機械設備配備能力；6.爆破作業(yè)單位資質條件和管理要求（GA990-2012

23、）、爆破作業(yè)項目管理要求（GA991-2012）；7. 相關標準、規(guī)范：（1）建筑深基坑工程施工安全技術規(guī)范（JGJ311-2013）；（2）建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范（GB50202-2002）；（3）建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范（GB504972009)；（4）建筑基坑支護技術規(guī)程（JGJ120-2012）；（5）建筑變形測量規(guī)范 JGJ8-2016；（6）爆破安全規(guī)程 HYPERLINK /link?url=BluioFHAuoFvDvJWunmhIBK8P6Sn75JmG85arXqF-o-7hQwPj9Z6Vo-kepuneeOj2_oRvI6kiE22wKelUak-kA.&qu

24、ery=%E3%80%8A%E5%AE%89%E5%85%A8%E7%94%9F%E4%BA%A7%E6%B3%95%E3%80%8B t _blank (GB6722-2014)；（7）氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程（TSG R0006-2014）。2 工程概況2.1 設計概況烈士公園東站位于晚報大道與車站北路交叉路口北側，沿車站北路由南向北敷設。車站設計中心里程為：Z(Y)DK25+116.676，車站左線起點里程ZDK24+998.226，右線起點里程YDK25+024.226,終點里程Z(Y)DK25+209.218。本站施工工法采用全明挖順作法。車站基坑外包總長為186.6m，標準段基坑寬24

25、.3m，車站主體基坑深約20m。車站大小里程端接盾構區(qū)間，均為盾構吊出?；影踩燃墳橐患?。主體圍護結構采用800mm地下連續(xù)墻+內支撐系統(tǒng)支護，共設置3道支撐。冠梁截面尺寸800（寬）*900（高），第一道為支撐為鋼筋混凝土支撐，標準段間距為9m；第二道為800、t=20mm鋼支撐，標準段間距為3m；第三道為609、t=16mm鋼支撐，標準段間距為3m。車站共設4個出入口和2個風亭組，其中3號出入口為遠期預留。1號出入口及1號風亭合建，位于西湖社區(qū)內，2號風亭位于主體北端東側芙蓉農村合作銀行前。2號出入口位于主體北端王府花園綠地內，4號出入口位于南端西側冰火樓前空地。烈士公園東站站位見圖2-

26、1、2-2。圖2-1 烈士公園東站總平面圖圖2-2 烈士公園東站主體結構標準段橫剖面圖2.2工程地質及水文地質情況2.2.1 工程地質情況車站主體基坑通過的地層由上至下依次為雜填土，素填土，淤泥質粉質黏土，粉質黏土，細砂，泥質粉砂巖。局部存在淤泥質粉質黏土和圓礫地層。烈士公園東站地質情況如表2-1所示。表2-1烈士公園東站地層分布表編號巖土名稱土層厚度層頂高程巖性描述1-2-1雜填土1.00-6.50不等32.95-34.96m褐紅黃色、雜色，濕一飽和，松散狀為主，局部稍密狀，由可塑-硬塑狀黏性土混磚渣、混凝土塊、碎石等回填，多為路基填土，硬質物不均勻分布，頂部約有40-60cm混凝土路面，硬

27、質物含量不均，堆填時間5年以上，未完成自重固結。1-2-2素填土1.10-4.20m不等，平均厚度為3.01m31.70-34.94m褐黃、褐紅色，濕一飽和，松散，可塑-硬塑狀，黏性土為主，局部含砂礫石及磚渣等，硬質物含量約為15%。堆填時間5年以上，未完成自重固結。1-4-2(Q4h)淤泥質粉質黏土0.60-4.50m不等，平均厚度為2.45m28.76-32.22m褐色、灰褐色、黑色，流塑狀，局部受后期人工回填土的擠壓影響為可塑狀，飽和，夾少量細砂，含有機質，具異味。該層具高壓縮性，工程性狀差。1-6粉質黏土1.10-7.80m不等，平均厚度為3.94m26.36-32.06m褐黃色，夾灰

28、白色，可塑-硬塑狀，以可塑狀為主，含少許黑色鐵錳質氧化物。無搖震反應，有光澤，干強度中等，韌性中等。1-7粉土0.50-3.70m不等，平均厚度為1.53m24.26-27.31m褐黃色，灰色，很濕-飽和，稍密狀，含細砂、中砂、云母片及少許黑色鐵錳質氧化物。搖振反應中等，無光澤反應，低等干強度，韌性低。1-9細砂0.40-3.00m不等，平均厚度為1.40m23.74-27.75m褐黃色、黃色，飽和，稍密-中密狀，含少量礫石，呈亞圓形，級配一般，粒徑大于0.075mm顆粒含量約90%，成分多為石英質，含云母，泥質充填。1-13圓礫1.20-3.30m不等，平均厚度為1.97m23.92-24.

29、85m褐黃色，黃色，飽和，稍密-中密狀，圓礫含量約50-60%，石英質，多為亞園形，一般粒徑2-20mm，混少量卵石，最大粒徑達40-60mm，中粗砂充填，混少許黏性土。1-14卵石0.50-3.10m不等，平均厚度為1.80m22.94-24.75m黃色，飽和，稍密-中密狀，卵石含量約55-60%，成分多為石英質，圓形、亞園形，一般粒徑20-40mm，最大粒徑達60-80mm，中粗砂充填，混少許黏性土。5-1殘積粉質黏土0.50-2.00m不等，平均厚度為0.80m21.31-22.74m紫紅色，硬塑-堅硬狀，無搖震反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中高等。7-2-2強風化泥質粉砂巖0.40-

30、7.50m，平均厚度為2.40m19.81-23.23m褐紅色，粉砂質結構，厚層狀構造，巖芯呈碎塊狀，短柱狀。用手可折斷，浸水易軟化，其軟化系數(shù)0.75，為軟化巖石。7-2-3中風化泥質粉砂巖0.80-36.55m，平均厚度為15.93m13.54-22.63m褐紅色，粉砂質結構，厚層狀構造，巖芯較完整，極軟巖。巖芯呈長柱狀為主，少許塊狀，干濕交替易崩解，巖石質量指標較好。天然單軸抗壓強度3.1-9.7MPa，平均值6.1MPa，極軟巖-軟巖。雜填土素填土淤泥質粉質粘土粉質粘土粉細沙細沙殘積粉質粘土泥質粉砂巖圖2-3 烈士公園東站工程地質剖面圖2.2.2 工程水文情況（1）地表水：車站場地勘察

31、場地無地表水。（2）地下水類型及富水性：根據(jù)區(qū)域水文地質資料、現(xiàn)場鉆探及引用資料分析，場地水文地質條件一般。地下水類型分為填土中的上層滯水、第四系砂卵石層中的孔隙水及基巖裂隙水。勘察期間正處旱季，根據(jù)現(xiàn)場鉆探揭露情況，填土層富水性整體較差；孔隙水主要分布在中更新統(tǒng)含水層中，孔隙水富水性中等，屬弱承壓水；基巖裂隙水賦存量較小，逕流條件較差。（3）地下水的補給、徑流、排泄及動態(tài)特征上層滯水賦存于填土中，主要受大氣降水、溝管滲水、人工排水補給，以蒸發(fā)形式或向隔水底板邊緣流滲排泄，水量較小且動態(tài)變化大，分布不連續(xù)?？辈炱陂g未形成穩(wěn)定水位?？紫端x存于砂、卵石層中，受大氣降水和地表水及河水補給，其具有明

32、顯的豐、枯水期變化，豐水期水位上升，略具承壓性，枯水期水位下降，為弱承壓水?；鶐r裂隙水賦存于泥質粉砂巖裂隙中。根據(jù)鉆探揭露及地質調查，基巖節(jié)理裂隙多為密閉或微張，逕流條件較差，水量甚微，未能形成穩(wěn)定水位。勘察期間場地上層滯水穩(wěn)定水位埋深為1.87-4.80m，相應標高為29.74-32.56m，孔隙水穩(wěn)定水位埋深為3.8-8.50m，相應標高為26.04-30.30m，由于孔隙水引用初勘鉆孔成果，勘察時季節(jié)變化較大，水位變化較大。2.3周邊建筑物及管線情況車站西側為2-4層的門面、夢澤園小區(qū)（27-28層高層建筑）；西南側為12層的冰火樓小高層建筑，一層地下室，地下室埋深4-5m；東側為瑞豐家

33、園（2-19層框剪結構），一層地下室，地下室埋深約5m；東側北部為雍景園小區(qū)（12層的高層建筑）；各建筑均采用樁基礎。表3-1 地鐵車站周邊主要建（構）筑物一覽表工程項目部位建（構）筑物詳情層數(shù)距結構凈距離/m烈士公園東站西南角夢澤園小區(qū)綜合樓（冰火樓）127西側夢澤園商鋪A、B棟、（4層框架結構房，無地下室，為一般性房屋，基礎采用震動沉管灌注樁，樁徑350，以強風化泥質粉砂巖為樁端持力層。）4A棟凈距：7.8棟凈距：8.8東北角雍景園小區(qū)（地上12層高層，建筑形式為樁基礎，持力層為強風化泥質粉砂巖。）1217.02東側長沙芙蓉農村合作銀行（地上單層建筑，無地下室，混凝土結構）111瑞府賓館地

34、下1層(層高3.35m)，埋深約5m，地上5層框架結構，基礎形式為人工挖空樁，持力層為強風化泥質粉砂巖。518.14瑞豐家園地上19層，地面高度57m，地下1層(層高3.35m)，結構形式為框剪，基礎形式為人工挖空樁。1930.23基坑周邊建筑物多，且高層建筑距離基坑較近。地鐵車站施工范圍內管線眾多，地下管線改移后距離車站結構315m，需要進行管線沉降監(jiān)測。需要監(jiān)測的地下管線主要為改移后臨時排水箱涵（4m*8m），DN800給水管、DN1500污水管。為確保周邊建筑和管線的安全，需對其加強監(jiān)控量測。目前影響車站施工的路燈、自來水、軍纜、城通、污水等管線均已改移至車站結構外側，土方開挖及主體結構

35、施工階段無需穿越，無需懸吊保護?；又苓吂芫€分布及遷改情況詳見附圖1。3 基坑開挖方案及變更原因分析3.1 原開挖方案車站主體長度為212.6m，按照工期進度安排，同時為了保證開挖過程中基坑穩(wěn)定，結構施工的流水作業(yè)，在車站主體施工完部分圍護樁后，將樁頂冠梁三邊封閉后便可進行封閉部分的車站主體土方開挖。土方開挖施工由車站兩端頭向車站中間進行明挖施工，優(yōu)先施工南北端頭盾構工作井。土方開挖施工計劃工期為：2017年4月22日至2017年8月29日，施工周期為129天。車站基坑開挖采用多種機械配合的開挖方案，配置2臺炮機，8臺普通挖機，2臺0.4m3小挖機，1臺液壓抓斗。為提高工效，各種挖機分層配合，

36、在南北兩端各設置一個開挖面，自兩端向中間開挖，每個工作面采用臺階法接力式開挖，在基坑下設小型挖掘機、人工輔助開挖及清底，最后利用液壓抓斗垂直提升?；娱_挖施工為地鐵車站施工中一個最重要的工序，施工中按照施工規(guī)范及設計要求操作，在開挖過程中掌握好“分層、分步、對稱、平衡、限時”五個要點，遵循“豎向分層、縱向分區(qū)分段、先支后挖”的施工原則。主體基坑由南北兩端向中間開挖，縱向分為8個開挖段，與主體結構流水段劃分一致。各分段間縱向按1:1放坡。開挖時先從兩端向中間開挖，鋼板橋下部土方倒運至南側，縱向開挖示意圖如圖3-1、3-2所示。圖3-1 烈士公園東站主體基坑縱向分段示意圖圖3-2 烈士公園東站縱向

37、臺階法開挖示意圖3.2 環(huán)境特點及特殊要求烈士公園東站基坑開挖在鬧市區(qū)進行，周邊為夢澤園、新華聯(lián)、雍景園、王府花園等密集住宅小區(qū)，且緊鄰省委小區(qū)，環(huán)境比較復雜；根據(jù)現(xiàn)場實際開挖揭示情況，石方量都比較大，機械破除難度大，施工噪音較大，就工作環(huán)境考慮，工作場地都比較狹窄，運渣時間受限制，工地靠近居民區(qū)，噪聲擾民也經(jīng)常受到投訴，引起一些民事糾紛。且基坑臨近小區(qū)，開挖速度及效率都會都周邊建筑物及管線影響較大。3.3基坑開挖現(xiàn)狀及困難基坑開挖從兩端往中間開挖。先開挖北端。流水段劃分為8個，南半部分4個+中間1個+北半部分3個。兩端采用分臺階放坡開挖，中心拉槽。剩余基坑中部最后一個流水段土方采用垂直提升的

38、開挖方式出土。我單位從5月15日開始開挖基坑北端頭，因地表8米以內全為淤泥及雜填垃圾，富水量極大，且需破除既有片石箱涵結構，挖機在淤泥層中易陷入，開挖難度較大，現(xiàn)場累計投入6臺挖機進行開挖倒運，至5月25日北端井第一流水段開挖至10米處由砂卵石層直接進入中微風化泥質粉砂巖，巖層界面明顯，膠結性強，挖機及裂土鉤均無法開挖，采用2臺炮機后平均每天向下進尺不足1米(平均每天破除工程量約為120m/天)，破除速度極慢，距基坑到底還有10米，巖層越往下強度及板結性越強，根據(jù)我單位目前現(xiàn)場取樣進行強度試驗，最大巖層強度達到15MPA，不論是地勘資料或巖層強度均與地勘報告出入較多（勘察資料附后），我單位在2

39、017年5月31日上午組織勘察、設計、業(yè)主、監(jiān)理等單位對現(xiàn)場土石方分界以及實際開挖巖層情況進行了界定，并初步對如何采取相關措施加快下步土方開挖進行了探討，同時結合絲茅沖站靜態(tài)爆破相關經(jīng)驗提出了靜態(tài)爆破措施。北端井地表淤泥層開挖北端6臺挖機分臺階開挖倒運地表68米以內全部為淤泥及雜填垃圾地下810米為砂卵石層地表10米以下進入中微風化泥質粉砂巖巖層板結性較強，巖層強度大，機械破除開挖效率較慢現(xiàn)場取樣委托專業(yè)檢測機構進行強度試驗根據(jù)試驗，地表10米處巖層強度平均約為15MPA，巖層強度較大。3.4 基坑開挖安全的特殊要求根據(jù)現(xiàn)場實際開挖地層揭示情況，泥質粉砂巖地層板結性強，巖層強度高，機械破除開挖

40、難度大，效率低下，根據(jù)現(xiàn)場實際及工期籌劃，剩余石方約46000m，在分段分臺階開挖及破除情況下僅石方破除需170天，全部完成主體結構需到2018年2月份，無法滿足2017年10月主體洞通工期要求，為加快開挖進展，確保工期要求，結合借鑒絲茅沖站靜態(tài)爆破方案，我單位擬采取液態(tài)二氧化碳相變致裂巖石工法，需統(tǒng)一考慮巖石破碎方案、防護措施以及清運方法幾個方面的問題，即需要滿足以下特殊要求：（1）即根據(jù)工期要求計算日平均破碎量和高峰期作業(yè)的破碎量，根據(jù)現(xiàn)場狀況規(guī)劃出鉆孔作業(yè)面，再依據(jù)作業(yè)面情況和環(huán)境條件，選定巖石破碎施工種類。（2）防護措施應保證安全防護的重點是飛石和控制地震，同時還應考慮破碎噪聲的影響。

41、其開挖邊墻的維護，已澆混凝土結構的保護，邊墻噴錨支護的保護都是一些特殊的問題。（3）清運方法根據(jù)破碎量和基坑現(xiàn)場狀況，選擇裝渣設備型號、數(shù)量，如需吊運還要考慮吊運設備應規(guī)劃施工道路，最后根據(jù)運輸量、運輸作業(yè)時間及運距、現(xiàn)場裝運場地等條件，選定運輸車輛，保證在規(guī)定工期內清運完畢。（4）本基坑及周圍重點保護目標較多基坑圍護墻的保護；基坑西側商住樓等建筑物的保護； 緊鄰基坑周圍的雨污水管、燃氣、軍纜、電纜等主要管線的保護；車站北路的行駛車輛與行人的安全防護。3.5 開挖方案的選擇由于基坑周圍環(huán)境比較復雜，且地下管線施工前期均臨近基坑進行改遷，直接采用機械鑿除硬巖的作業(yè)方式功效太低且安全風險偏高，不能

42、滿足工期及安全要求，不宜采用爆破法進行巖石破碎，烈士公園東站主體范圍內擬采用“三小一少（振動小、飛石距離小、噪聲小與粉塵少）”的二氧化碳相變致裂器破碎基坑巖石方法，此方法不僅安全，而且符合綠色環(huán)保要求，以便于在確?；又苓吔ǎ嫞┲锇踩耐瑫r加快施工進度。破碎巖石類型主要為地表10米以下進入巖層后的垂直向下開挖的中微風化泥質粉砂巖以及少量特堅石，需破碎的巖石工程量估算有4.5萬m，具體工程量以現(xiàn)場實際界定為準。4 液態(tài)二氧化碳相變致裂巖層方案4.1 二氧化碳相變致裂器的組成及技術參數(shù)4.1.1二氧化碳相變致裂器的組成1.卸能器2.安全片3.儲液罐4.發(fā)熱裝置5.充裝閥圖4-1 二氧化碳致裂器

43、結構圖二氧化碳相變致裂器（又稱致裂管或膨脹管）由泄能器、安全片、儲液管、發(fā)熱裝置、充裝閥組成，如圖4-1所示。圖4-2 液態(tài)二氧化碳相變致裂系統(tǒng)主要組件示意圖4.1.2主要技術參數(shù)二氧化碳相變致裂器主要技術參數(shù)見表4-1。表4-1 主要技術參數(shù)表項目51型73型83型95型致裂器外徑（mm）51738395致裂孔徑（mm）6090100110-120致裂器長度（mm）1270103011301300二氧化碳充裝量（kg）0.80.81.42.3最大充裝壓力（MPa）9999單套致裂器質量（kg）14223243根據(jù)現(xiàn)場實際情況，本工程采用95型二氧化碳相變致裂器。4.2 二氧化碳相變致裂破碎基

44、本原理二氧化碳氣體在一定的高壓下可轉變?yōu)橐簯B(tài)，通過高壓泵將液態(tài)的二氧化碳壓縮至圓柱體容器（致裂管）內，裝入安全膜、破裂片、發(fā)熱管和密封圈，擰緊合金帽即完成了致裂破碎前的準備工作。將致裂管和起爆器及電源線攜至致裂破碎現(xiàn)場，把致裂管插入鉆孔中固定好，連接起爆器。起爆瞬間脈沖電流使發(fā)熱管點火迅速發(fā)生燃燒反應，釋放大量的熱量，瞬間將液態(tài)二氧化碳氣化，急劇膨脹產(chǎn)生高壓。由于液態(tài)二氧化碳氣化體積膨脹約600倍，故在致裂管封閉空間內的迅速氣化，將使致裂管內部瞬間達到300MPa以上高壓狀態(tài)。高壓作用使破裂片發(fā)生剪切破壞，高壓氣體瞬間自泄壓閥沖出，對周圍介質產(chǎn)生強烈的沖擊作用，而使其發(fā)生破壞和位移。從點火至結

45、束整個過程只需0.4毫秒，瞬間釋放高壓氣體斷裂和松動巖石。由于是低溫下運行，與周圍環(huán)境的液體，氣體不相融合，不產(chǎn)生任何有害氣體，不產(chǎn)生電弧和電火花，不受高溫、高熱、高濕、高寒影響。在井下致裂破碎時對瓦斯具有稀釋作用，無震蕩，無粉塵。二氧化碳屬于惰性氣體非易燃易爆物質，致裂破碎過程就是體積膨脹的過程，物理做功而非化學反應。4.3 二氧化碳相變致裂破碎特點（1）具有本質的安全特性。從儲存、運輸、攜帶、使用、回收等方面均十分安全。主機與致裂破碎器材分離，從灌裝至致裂破碎結束時間較短。液態(tài)二氧化碳灌注僅需13分鐘，點火至結束僅需4毫秒。實施過程無啞炮，無需驗炮。安全警戒距離短，無安全隱患。致裂管回收方

46、便。 （2）既可定向致裂破碎又可延時控制，特別是在特殊環(huán)境下，如居民區(qū)、隧道、地鐵、井下等環(huán)境，實施過程中無破壞性振動和短波，對周圍環(huán)境無破壞性影響。 （3）在石材開采中不破壞紋理結構，成材率和效率較高。 （4）無雷管，無火藥，無炸藥，無易燃品，無?；罚瑹o需火工庫，管理簡便，操作易學，操作人員少，無需專業(yè)人員值守。 （5）在礦井下使用其性能更加突出，無論是高瓦斯礦井，沖擊地壓礦井、水文地質條件較復雜的礦井還是易自燃礦井均可應用。 （6）材料來源豐富，可就地取材。提高功效，增加效益，降低成本。減少繁雜的報批審核程序和管理限制。在灌注二氧化碳之前所有皆非爆品，灌注后沒有高溫，沒有電壓不會自爆，只

47、要嚴格遵守操作規(guī)程，整個施工操作過程均相當安全。 （7）為獲得較大當量的威力，可根據(jù)現(xiàn)場情況，把致裂破碎筒并聯(lián)使用，或者改進孔徑和增進二氧化碳質量?？伸`活控制。 （8）在應急搶險救援中，可將全部設施托運任何交通工具上。而雷管火藥炸藥等屬管制物品，無此優(yōu)勢?？晒?jié)約大量救援時間。（9）由于炸藥雷管等的對社會對環(huán)境破壞性，必將控制更加嚴格，因此辦理致裂破碎手續(xù)周期較長，而采用致裂器可隨時進行致裂破碎作業(yè)，實時滿足工程建設的需要。4.4 二氧化碳相變致裂巖石總體方案設計4.4.1總體方案設計根據(jù)工程設計與施工要求以及現(xiàn)場勘察的實際情況，結合以往類似地鐵基坑巖石液態(tài)二氧化碳相變致裂開挖工程積累的經(jīng)驗，對

48、本基坑擬采用95型二氧化碳相變致裂設備進行巖石致裂施工。先從北端實施分臺階致裂開挖，待南端基坑形成開挖工作面后，再按基坑原有的自兩端向中間、臺階接力式開挖方案，在南北兩端同時實施分臺階致裂開挖作業(yè)，臺階高度2至6米。圖4-3二氧化碳相變致裂巖石縱向分臺階開挖示意圖為確保二氧化碳相變致裂施工與其它工序如二次破碎、挖運清碴、臨空面修整等之間的無縫銜接，并增加施工過程中出于保護基坑連續(xù)墻和支撐的需要而調整臨空面和最小抵抗線方向的靈活性，擬沿22.7米寬基坑橫斷面分左右兩個半?yún)^(qū)錯開進行二氧化碳相變致裂施工，左右兩個半?yún)^(qū)施工順序如圖4-3中陰影區(qū)域所標記的序號所示。圖4-4二氧化碳相變致裂巖石開挖方案平

49、面示意圖基坑初始相變致裂開挖區(qū)域如圖4-4中的1區(qū)若無可利用的自然臨空面，則可在1區(qū)中央位置沿基坑寬度方向先行采用機械方式進行掏槽開挖。待形成臨空面后，則可由北向南實施相變致裂作業(yè)。掏槽后1區(qū)剩下的靠近基坑北端連續(xù)墻的巖石可采用機械破除的方式進行破除開挖?；觾炔窟呇剡B續(xù)墻和基坑中間的豎向支撐在相變致裂作業(yè)中需要重點進行防護。對于邊沿連續(xù)墻，每次致裂作業(yè)布孔時，最靠近連續(xù)墻的鉆孔與連續(xù)墻之間預留一定厚度的巖石作為保護層，且最靠近連續(xù)墻的鉆孔最小抵抗線應小于保護層厚度。對于基坑中間的豎向支撐，除在堅向支撐與最靠鉆孔之間應留夠防護距離外，還可采用合理調整臨空面和最小抵抗線方向，降低相變致裂能量對豎

50、向支撐穩(wěn)定性的影響。4.4.2二氧化碳相變致裂設計方法與流程針對基坑區(qū)域巖石特性和施工要求，依據(jù)我公司在類似基坑二氧化碳相變致裂施工的布孔致裂參數(shù)進行設計，確定初步孔網(wǎng)參數(shù)后進行基坑巖石的試致裂，通過試致裂的巖石致裂效果、振動效應、噪音污染等，再優(yōu)化調整孔網(wǎng)參數(shù)直到二氧化碳相變致裂效果滿足設計要求、重點目標振速滿足安全標準。二氧化碳相變致裂設計流程如下圖所示：圖4-5二氧化碳相變致裂設計流程圖4.5二氧化碳相變試致裂方案與實施效果在前期了解設計施工要求、現(xiàn)場勘察巖石特性與施工環(huán)境的基礎上，為進一步驗證二氧化碳相變致裂施工對于本基坑巖石開挖的適用性，并獲得二氧化碳相變致裂設備與基坑巖石和巖層特性

51、相匹配的孔網(wǎng)參數(shù)，為正式施工方案設計提供可靠數(shù)據(jù)，于2017年6月10日實施了基坑巖石的二氧化碳相變試致裂。試致裂作業(yè)區(qū)域位于基坑北端距基坑口部約10m的臺階面上，臺階高度約5m，臺階作業(yè)寬度約8m，臺階邊沿不規(guī)則，共設置4個致裂孔，4個致裂布設位置依臺階邊沿形狀而調整?？拙郺為1.7-2.0m，最小抵抗線w為1.8-2.3m，鉆孔深度為3.5-4.2m不等，致裂孔孔徑為130mm。每個致裂孔裝填1根致裂管，并用專門填塞料進行填塞。填塞后致裂孔口部位全部采用規(guī)格為4m2m0.02m規(guī)格的鋼板進行覆蓋。具體布孔方案平面圖如圖4-6所示：awm預計巖石致裂位移方向圖4-6 基坑巖石試致裂布孔平面示

52、意圖四個致裂孔一次齊爆，致裂后的效果如圖4-7所示。巖石致裂深度與致裂孔深度相一致，致裂孔靠近臨空面一側巖石被致裂后崩落崩塌，致裂孔背向臨空面一側約1米區(qū)域內巖石也被致裂松動，可被裂鉤直接破除。致裂巖石塊度明顯大于爆破開挖的塊度，但均可被裂鉤較輕松二次破解。致裂瞬間，振動很小，致裂聲響基本被基坑附近車流聲響所掩蓋。從試致裂效果表明采用二氧化碳相變致裂開挖巖石的施工方案是適用于本基坑開挖要求的。試致裂孔網(wǎng)參數(shù)設計基本上能實現(xiàn)當前深度（距基坑口部約10米）巖石強度和巖層特性與二氧化碳相變致裂設備性能之間較好的匹配，可為正式施工方案設計提供重要依據(jù)。所采用的安全防護措施到位且有效。圖4-7 二氧化碳

53、相變試致裂效果圖4.6基坑巖石主體分臺階二氧化碳相變致裂參數(shù)設計4.6.1掏槽開挖（1）切割槽的開設基坑的特點只有一個自由面，四周沒有自由面，巖石夾制作用強，對巖石致裂破碎很不利，為了取得較好致裂破碎巖石的效果，必須在破碎區(qū)的一端或中間采用機械破碎的方法開出一定寬度和深度的溝槽，為后續(xù)的二氧化碳致裂巖石創(chuàng)造一個側向自由面，以取得較好的破碎效果。如圖4-8所示。70753050cm70751.40m35m切割槽圖4-8 傾斜掏槽切割示意圖掏槽口盡量靠近基坑一端連續(xù)墻進行開設，如圖4-4中1區(qū)或2區(qū)靠近基坑北端連續(xù)墻一側。這樣可保證整個巖石相變致裂開挖方向背向基坑兩端地連墻，以減少相變致裂對基坑兩

54、端地連墻的擾動影響。4.6.2 二氧化碳相變致裂器致裂破碎巖石臺階要素圖（1）開挖臺階沿22.7米寬基坑橫斷面開設左右兩個開挖工作面，錯開交替進行二氧化碳相變致裂施工，可創(chuàng)造側向自由面，為施工過程中調整臨空面和最小抵抗線方向提供更多的靈活性。工作面臺階高3-6m，寬約10.5m（可現(xiàn)場調整）。如下圖4-9所示。A、第一次致裂區(qū)（左半斷面）鉆孔致裂B、第一次致裂區(qū)（左半斷面）爆渣挖運C、第二次致裂區(qū)（右半斷面）鉆孔致裂D、第二次致裂區(qū)（右半斷面）爆渣挖運10m3-5m連續(xù)墻保護層10m3-5m連續(xù)墻保護層1.5m炮孔炮孔圖4-9相變致裂臺階示意圖1.5m第一次致裂區(qū)第二次致裂區(qū)鋼筋砼梁鋼筋砼梁保

55、護層在前期基坑深度約10米處的巖石試致裂的基礎上，設計二氧化碳致裂器破碎巖石臺階要素如圖4-10所示。BW0Waa圖4-10 巖石破碎臺階要素圖LLL1L2L3L4說明：L1為提升桿；L2、L3、L4為致裂管；每孔致裂管根數(shù)由孔深和致裂管長度確定。不用提升桿的情況下，L1表示堵塞長度。4.6.3 孔網(wǎng)參數(shù)設計（1）致裂孔直徑：D=110-130mm（2）臺階高度：H=3.0-6.0m臺階高度低于3m時，不得實施二氧化碳相變致致裂作業(yè)，最佳臺階高度以5m為宜。（3）最小抵抗線：W=1.52.3m每次致裂布孔時，最靠近連續(xù)墻的致裂孔最小抵抗線不宜大于1.5m，以確保致裂能量盡可能多的從臨空面方向釋

56、放，降低從防護層傳入連續(xù)墻中的能量比例，以減弱致裂振動對連續(xù)墻的影響。由于基坑巖層越往下，巖層板結性越強，巖石強度越高，故最小抵抗線應隨巖層深度增大而適當減小，可將抵抗線調小為W=1.51.8m（4）臺階坡度角：=6080臺階坡度角盡可能接近90為好。最小不得低于60，低于60時，必須采用液壓破碎錘或裂鉤進行修整，以避免出現(xiàn)致裂孔底部抵抗線過大而使巖石無法致裂的結果。若巖石強度太硬，采用液態(tài)破碎錘和裂鉤均無法增大臺階坡度角時，側可在鉆孔時采用傾斜鉆孔的斜孔布孔方式?？椎男倍葢M量與臺階坡度相一致。（5）致裂孔間隔：a=1.7-2.0m隨著巖層深度加大，巖石強度增強，致裂孔間距可適當減小，可設置

57、為a=1.5-1.8m（6）致裂孔角度：=90（垂直鉆孔）優(yōu)先采用垂直布孔方式，有利于鉆孔和裝填致裂管施工。但若巖石強度太硬，采用液態(tài)破碎錘和裂鉤均無法增大臺階坡度角時，側可在鉆孔時采用傾斜鉆孔的斜孔布孔方式。孔的斜度應盡量與臺階坡度相一致。（7）致裂孔排數(shù)：N=1排基坑巖石致裂時，為確保施工的絕對安全性，只采用設置一排致裂孔的布孔方式。（8）單排致裂孔個數(shù)：5-6個（分左右兩個半?yún)^(qū)開挖）根據(jù)具體臺階工作面寬度和臺階邊沿輪廓形狀應靈活調整布孔數(shù)量。（9）孔網(wǎng)距離地連墻1.5m的安全距離進行布設。最靠近連續(xù)墻的致裂孔與墻間的保護巖層厚度不得小于1.5m，在正式施工時，應在最靠近致裂區(qū)域的連續(xù)墻位

58、置設置振動測試傳感器，測試相變致裂對連續(xù)墻產(chǎn)生的振動水平，并結合圍護樁位移、支撐軸力、地下水位、地面沉降、深層土體水平位移等監(jiān)測數(shù)據(jù)分析致裂振動影響。若聯(lián)動監(jiān)測系統(tǒng)某個指標出現(xiàn)警戒值，則應增大保護層厚度或調整相變致裂施工布孔方案。嚴重時，應立即停止相變致裂施工作業(yè)。4.7 二氧化碳相變致裂器施工工藝二氧化碳相變致裂器施工工藝一般分為鉆孔、裝致裂管、填塞、連線、安全警戒、點火、檢查、回收等，如圖4-11所示。鉆孔裝致裂管填塞提管回收連線安全警戒點火檢查圖4-11 二氧化碳致裂器施工工藝4.8施工步驟4.8.1 開設臨空面 用機械在基坑一端或中間開挖一定深度與較為陡峭的臨空面或溝槽。4.8.2 鉆

59、孔（1）鉆孔要領操作手應掌握鉆機的操作要領，熟悉和掌握設備的性能、構造原理及使用注意事項，具有熟練操作的操作技術，并能掌握不同性質巖石的鉆鑿規(guī)律。（2）鉆孔基本方法開口時對于完整的巖面，給小風不加壓，應先吹凈浮渣，慢慢沖擊巖面，鉆出空窩后，旋轉鉆具下鉆開孔。當鉆頭進孔后，逐漸加大風量至全風全壓快速鑿巖狀態(tài)。對于硬巖，應選用高質量高硬度的鉆頭，送全風全壓，但轉速不能過高，防止損壞鉆頭，對于軟巖，應送全風加半壓，每進尺1.01.5m提鉆吹孔一次，防止孔底積渣過多而卡孔。（3）泥漿護孔方法對于孔口巖石不穩(wěn)固狀態(tài)，應在鉆孔過程中，采用泥漿護壁。泥漿護壁的操作程序為：致裂孔鉆鑿23m，在孔口堆放一定量的

60、含水粘黃泥，用鉆桿上下移動，將黃泥代入孔內并浸入破碎巖縫內。當不考慮對邊坡的影響、且邊孔無側向臨空時，為了克服巖體的夾制作用，邊孔距離凌空面尺寸應縮短0.50.8m。（4）致裂孔驗收與保護1）致裂孔驗收檢查致裂孔深度與孔網(wǎng)參數(shù)；復核抵抗線；孔中有水時不能施工。在驗收過程中發(fā)現(xiàn)堵孔、深度不夠，應及時補鉆。2）致裂孔保護每個致裂孔鉆完后立即將孔口用塑料或編織袋等材料堵塞好，防止雨水或其他雜物進入致裂孔。孔口的巖石清理干凈，防止掉入孔內。一個致裂區(qū)鉆孔完成后盡快實施致裂。4.8.3裝管根據(jù)致裂孔深度將致裂管一節(jié)一節(jié)的裝入孔內。根據(jù)臨空面高度H及孔深L調整致裂管節(jié)數(shù)，最上方連接提升桿。采用深埋管致裂而