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某水电站报废重建工程爆破设计与施工方案

1.2、主要建筑物及布置 3

1.3、工程地质、水文气象 5

土建、消防施工方案1.3.1、工程地质 5

1.2.2、水文气象 5

2、设计依据及执行标准 6

3、明方开挖爆破设计 7

3.1施工方案的确定 7

3.2、浅孔台阶爆破参数 11

3.3、边坡及隧道洞脸光面爆破设计 14

3.4、爆破飞石、爆破震动的计算与防护 15

3.4.1、爆破飞石 15

3.4.2、爆破空气冲击波 17

3.4.3、爆破地震 17

4.1、隧洞开挖总体方案 18

4.3、钻孔作业 20

4.5、隧洞钻爆设计 21

4.5.1、炮孔数目 21

4.5.2、每个炮孔的装药量 22

4.5.3、光面爆破参数 22

4.5.5、炮孔布置图 23

5.1、工程概况 25

5.2、工程总体进度部署 26

5.3、主要机械设备、火工材料及人员配置 26

5.4、进度保证措施 27

5.5、质量保证措施 28

5.5.1、质量要求: 28

5.5.2、质量保证措施 28

5.6、爆破安全施工措施 28

5.6.1、凿岩安全措施 28

5.6.2、爆破安全措施 29

5.6.3、土石方明挖安全措施 30

5.6.4、复杂地层掘进技术措施 31

5.6.5、通风防尘安全措施 33

5.6.6、装岩运输安全措施 34

5.6.7、爆破技术方法及技术措施 34

5.6.8、安全措施 35

5.7、爆破警戒方案 36

5.8、爆破安全应急求援预案 37

5.8.1、总则 37

5.8.2、应急救援组织机构及职责 37

5.8.3、爆炸事故应急与响应 38

5.8.4、应急措施 39

5.8.5、应急响应 40

5.8.6、现场恢复 41

5.8.7、应急人员安全 41

5.8.8、公众教育与演练 41

6、爆炸物品管理制度 41

6.1、爆破员安全操作规程 48

6.2、爆破器材保管员安全操作规程 50

6.3、凿岩工安全操作规程 50

6.4、施工员职责 51

6.5、空压机安全操作规程 52

6.6、爆炸物品押运员安全操作规程 53

XX县XX水电站位于XX县XX乡，XX乡位于XX县东部，地处括苍山脚，东界仙居县湫山乡，南邻双溪口乡，西接东方镇，北靠前路乡，响人民政府驻地后吴村，离县城45km，距壶镇23km，省道临（海）石（柱）线贯穿全境。境内地势险要、崇山横亘，峻岭绵延、林木葱翠，形成西高东低、西面环山、风景秀丽的小盆地。

XX水电站拦水坝位于XX村下游约200m处，河床高程398m，坝型为埋石砼重力坝加水力自动翻板门，控制集水面积7.16km2，电站厂址选择在S322省道旁，厂区高程220.8m。本电站装机容量2×630kw，是一座以发电为主的小（2）型水电站，电站多年平均发电量203万kwh。工程区原建有XX水电站，因年久失修，已处于停运状态，本次XX水电站的报废重建，将使该支流的水得到充分利用。

1.2、主要建筑物及布置

本工程主要建筑物为拦水堰坝、输水隧洞与发电厂房为5级建筑物，次要建筑物和导流等临时工程为5级建筑物。

（1）拦水堰坝：为埋石砼家水力自动翻板门结构，坝顶高程404.2m，防浪墙顶高程405.2m，最低建基面高程396.8m，相应最大坝高7.4m。坝宽2.0m，长23.5m。坝体河床段布置溢流坝段，总长12m，布置两扇3（高）×6（宽）m的水力自动翻板门，溢流坝采用宽顶堰，堰坝高程400.7m。

（2）发电输水系统：进水口位于拦水坝左岸非溢流段，为坝式进水口，进口中心高程399.7m；进水口装设一道直径0.8m的圆型平板铸铁闸门，闸门前装设固定式拦污栅一道，拦污栅平面尺寸1.5×1.5m，门后设DN200通气管；进水口后设直径0.8m钢管与隧洞连接。输水隧洞布置于XX左岸山体中，其中隧洞进口布置于左坝头下游约15m处，输水隧洞开挖横断面2.0×2.0m的城门洞型，衬砌后1.6×1.6m。隧洞全长2049m，纵坡0.5%，隧洞沿线共设三个转弯，在桩号0+751.02m处设一个施工支洞，施工支洞长134.5m，断面为2.0×2.0m的城门洞型。

（3）压力管道：输水隧道出口接压力钢管，压力钢管所在轴线位置为宽厚山脊，坡度30°~40°。压力钢管全长277.7m（含隧洞出口钢段），沿程共设6个镇墩，支墩间距6m。钢管内径0.8m，管材采用Q235B，壁厚8~10mm，压力钢管末端接Y型钢岔管，并分二根支管引入厂房，支管内径0.4m。

（4）发电厂房：发电厂房顺厂区小涧布置，厂房平面尺寸12.9×7.24m，建筑面积93.4m2，厂房地面高出221.0m，布置2台630kw斜井式水轮发电机组，机组间距5.5m，厂房排架间距4.2m。不设副厂房，在厂房一角采用铝合金钢化玻璃隔出一小间作为控制室。控制室内布置两台机组的发电控制屏、厂用屏等。

本工程石方工程量约11145m3，其中，拦水堰坝开挖石方320m3、输水隧洞开挖石方8075m3、压力管道开挖石方950m3、厂房开挖石方1800m3，工程总工期为一年。

1.3、工程地质、水文气象

本工程水库工程地质条件良好，库岸稳定，地基抗渗条件良好，淹没、浸没损失小，没有严重淤积污染等不良因素。拦水堰坝坝址工程条件良好，坝基及坝肩地基稳定条件良好，坝基及坝肩不存在大的渗漏因素，既抗渗性良好，边坡稳定条件良好。厂址地基开挖至建基面后即可满足要求，压力管道地基基岩出露良好，地表为强~强风化基岩，局部有零星的覆盖层，镇墩可置于弱风化中上部至弱风化可以满足要求。输水隧洞洞身地层岩性较简单，为侏罗系上统西山头组（J3X）流纹质凝灰岩，弱~微风化流纹质凝灰岩，块状构造，岩石结构致密坚硬，岩体完整性好，成洞工程条件较好。

本工程位于XX县XX乡，东界仙居县湫山乡，南邻双溪口乡，西接东方镇，北靠前路乡，乡政府驻地后吴村，离县城45km，距壶镇23km，省道临（海）石（柱）线贯穿全境，交通尚为便利。

本工程爆区（拦水堰坝）位于XX村口，紧邻通村公路，距正面XX村口庙宇（一般砖房）约30m，距XX最近民房（一般砖房）约150m；爆区（输水隧洞进口）在拦水堰坝下方约15m，穿过通村公路，距侧面XX村口庙宇（一般砖房）约45m，距侧面XX最近民房（一般砖房）约165m；爆区（输水隧洞支洞口）在XX附近，距侧面通村公路约70m；输水隧洞出口、压力管道及发电厂房均位于S322省道横潭峡隧道与三路头隧道之间的右侧山体上方，输水隧洞出口接压力管道后引入发电厂房，其中，输水隧洞出口距正面S322省道约35m，压力管道距正面S322省道约25m；厂房爆区距正面S322省道约15m，距横潭峡隧道约400m，距侧面三路头隧道约90m，距省道对面10kv高压线及联通通信光缆分别约65m、70m。综合分析，本工程爆破环境一般（详见工程枢纽布置图）。

2、设计依据及执行标准

1、施工现场勘察与调查资料。

2、现有的爆破技术水平、实际装备能力以及施工管理水平。

3、XX县水利水电勘测设计所编制的《XX县XX水电站报废重建工程初步设计报告》及相关资料。

4、《中华人民共和国民用爆炸物安全品管理条例》；

5、《中华人民共和国安全生产法》；

6、其他有关国家、地方的法规和条例；

7、丽水市公安机关关于民用爆炸物品的有关管理条例；

本工程由拦水堰坝、输水隧洞、压力管道、发电厂房及其他临时工程等所组成。根据该工程实际情况，并结合以往类似工程施工经验，现确定以下施工方法：

1）本工程主体坝基施工：开挖分左、右岸坡及河床基坑三个工作面进行，土方数量少，先采用人工开挖覆盖层，再采用风钻钻孔，浅孔台阶控制爆破方式开挖，开挖时应按“先左右岸坡”、“自上而下、后河床基坑”的顺序进行，出渣采用双胶车人工推运至指定地点堆置。

2）输水隧洞、支洞等明方施工：进水口采用人工开挖后人工装拖拉机出渣，其中石方明挖采用手风钻钻孔，浅孔台阶控制爆破法开挖。隧洞洞脸边坡及石方开挖应预留80cm的保护层，采用光面爆破法施工，以确保边坡及隧洞洞脸平整、稳定。压力管道基墩开挖应自上而下进行，先人工剥离表土，后采用浅孔台阶控制爆破法施工，人工出渣。

3）发电厂房基础施工：土石方施工应按先岸坡后厂基的顺序依次进行，先使用机械开挖表层，石方采用浅孔台阶控制爆破法施工，浅孔台阶控制爆破法施工时，应自上而下进行，厂房后侧边坡开挖应采用预裂爆破法施工，土石方采用自卸汽车运至填方处用作回填料或弃渣区弃渣。

依据爆破安全规程规定及本工程实际情况，本工程需要控制的主要有飞石、震动、噪声等，控制危害方法主要有选择合理的单耗、合理的爆破网络。

根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式：

反向推导一次齐爆最大装药量公式：

Qmax＝R3(VKP/KK′)3/a（式2）

V—允许最大震动速度，cm/s，根据表3分别取值计算。

K、(—与地质地形有关的系数，本次爆破K取200、(取1.8。

K′—分散装药衰减系数，K′取1。

R—最大一段齐爆药量的几何分布中心到邻近被保护物的距离，m。

从现场来看，爆区距附近建筑XX村头庙宇（一般砖房）30m、XX民房(一般砖房)150m、三路头隧道90m、高压线65m，不同距离计算结果如下：

表1：不同距离时的安全允许装药量表Q(Kg)

允许振动速度V(cm/s)

高压线及光缆（6.0）

一般砖房及庙宇（2.8）

计算结果表明，采取浅孔台阶爆破是合理、可行的，本工程明挖浅孔台阶控制爆破主要保护对象为XX村口庙宇等建（构）筑物，浅孔台阶控制爆破时应依据设计表1的最大装药量设计合理的孔网参数和台阶高度。

表2：爆区不同岩性的K、α值

爆区不同岩性的K、α值

表3：爆破振动安全允许标准

安全允许振速(cm/s)

土窑洞、土坯房、毛石房屋

一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物

水电站及发电厂中心控制室设备

注1：表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。

注2：频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据：硐室爆破＜20Hz；深孔爆破10Hz～60Hz；浅孔爆破40Hz～100Hz。

a选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。

b省级以上(含省级)重点保持古建筑与古迹的安全允许振速，应经专家论证选取，并报相应文物管理部门批准。

c选取隧道、巷道安全允许振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩状况、断面大小、深埋大小、爆源方向、地震振动频率等因素。

d非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速，可按本表给出的上限值选取。

3）爆后要达到成型边坡内侧岩石松散度、粒径满足挖运、刷坡施工需求。

4）爆破有害效应要控制安全允许的范围之内，确保周边建（构）筑物的安全。

3.2、浅孔台阶控制爆破参数

本工程露天石方开挖采用浅孔台阶控制爆破法施工，厂房基础、压力管道基墩、施工便道等爆破开挖必须严格按浅孔台阶控制爆破设计要求进行开挖，在隧洞洞口开挖、压力管道开挖施工中需预留保护层、预留边坡、防止爆破而发生岩石震裂、松动、塌方等危害。压力管道开挖离底部及边坡0.6米时，尽量多钻孔少装药，以免损坏基岩。其爆破参数如下：

1）钻孔直径D：D:D=42mm

2）最小抵抗线W：W=（25~30）D

3）台阶高度H：≤5m，根据现场情况选取。

4）孔间距a:a=m1w=(1.0~1.5)w

5）排间距b:b=(0.8~1)a

6）超深Δh:Δh=(0.15~0.35)W

7）单耗q:根据地质条件取q=0.35kg/m3

8）单孔装药量Q:Q前=qawHQ后=qabH

9）装药长度L1:L1=Q/qxqx:炮孔装药线密度qx=1kg/m

11）根据现场爆破效果再对孔距、排距、单耗在做适当的调整

按不同台阶高度计算得到浅孔台阶爆破参数见下表。

浅孔台阶控制爆破参数表（D=42mmq=0.35kg/m3）

11）布孔方式：梅花形布孔；根据地形地质条件和开挖规模可分为单排孔和多排孔，一次爆破量较小时采用单排孔；一次爆破量较大时采用多排孔，多排孔布置如下图：

12）装药结构：线性连续装药；

3.3、边坡及隧道洞脸光面爆破设计

针对边坡及隧道洞脸的岩石情况初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数：

光爆孔间距a=(15～10)d=(15～10)*43mm=645～430mm取a=600mm

单孔装药量Q1=η•L•r

式中：η——炮孔装药系数，取η=0.7

L——孔深，L=3.4m，

经计算：Q1=0.95kg。

光面爆破炮孔布置及装药图：

3.4、爆破飞石、爆破震动的计算与防护

根据爆破飞石距离R计算公式：

R飞(（40/2.54）D

计算结果：飞石距离大于周边建（构）筑物的最小安全距离，应采取有效的措施控制飞石距离，其措施如下：

1）、孔口覆盖：先在炮孔上方覆盖捆扎整齐的柴禾（相互之间紧密），在其上方加压两层毛竹片（用铁丝串联，使之形成整体）再在毛竹片上覆盖双层专用钢丝网（固定其四边角），钢丝网上再压沙包（每平方米4~5袋）。

2）、双排脚手架：为确保爆破飞石安全，在爆破区朝向XX村口庙宇一侧搭设飞石防护架，飞石防护架采用钢管、扣件、毛竹脚手片等搭设，根据现场保护物的与爆破点的距离，结合“爆破漏斗原理”计算出排架搭设高度、长度，防护架前后面各安装一层毛竹脚手片，防护架后方需设置斜撑（见飞石防护示意图）。

3）、及时调整爆破自由面，使之不朝向周边建（构）筑物；

5）严格按爆破飞散物安全允许距离范围边界设计警戒，严防无关人员进入爆区。

采取上述的严密防护措施，可有效的减小飞散物产生及飞散距离，不致伤人损物。

在靠近35省道（S322省道）附近开挖压力管道镇墩、支墩及厂房基础时，必需做好防滚石、落石措施，如搭设防滚石架、开挖防滚石沟等。

防滚石排架由槽钢加钢丝网建成，立柱采用两根〖16槽钢焊接而成，长6m，立柱埋入山体深度不小于1.5m，外露2.5m，立柱基础采用混凝土浇筑,立柱间距2.5m，立柱每2m设置一道横向加强槽钢，并在立柱间挂设10cm×10cm网孔钢丝网，钢丝网与槽钢立柱间用扎丝牢固绑扎，每根立柱均应设置斜撑或拉线，斜撑采用〖10的槽钢支撑，下脚落在坚固地基上，上口与立柱中部焊接，防止排架倾覆（详见滚石防护图）。

3.4.2、爆破空气冲击波

爆破空气冲击波的影响范围是极小的，空气冲击波的影响可以忽略不计。

根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式：

V—最大震动速度，cm/s；

K、(—与地质地形有关的系数，本次爆破K取200、(取1.8；

K′—分散装药衰减系数，K′取1；

Q—一次齐爆的最大药量，kg,取最大单向药量15kg；

R—最大一段齐爆药量的几何分布中心到邻近被保护物的距离，m。从现场来看，爆区距附近建筑XX村头庙宇（一般砖房）30m、三路头隧道90m、高压线65m，代入计算得：

V庙宇=2.23cm/s、V交通隧道=0.31cm/s、V高压线=0.55cm/s

4.1、隧洞开挖总体方案

输水隧洞有进出口及支洞安排3个工作面展开，隧洞石方开挖采用光面爆破法施工，以确保洞身平整、稳定，人工装渣及三轮车运输出渣，采用全断面掘进，待贯通后由内向外，结合衬砌砼的运输情况逐步清渣；

钻爆法开挖施工工艺流程框图

洞径2.0m×2.0m无压城门型隧洞开挖断面布置示意图

(3)掏槽方式：考虑围岩的夹制力，每循环进尺控制在1.5米左右，掏槽型式采用中空孔直线方式，确保掏槽效果。

(1)钻孔前准确测画开挖轮廓线，点出掏槽孔和周边孔的位置。

1、此图为光爆孔装药结构图；

此图为掏槽孔、辅助孔、底孔装药结构

4.5.1、炮孔数目

炮孔数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、隧洞成型的好坏。暂按下式计算炮孔数目，在施工中，根据具体情况再作调整，以达到最佳爆破效果。

炮孔数目N，按下式计算：

s——开挖面积，s2000mm×2000mm城门洞型=3.57m2；

η——炮孔装药系数，取η=0.7；

N2000mm×2000mm城门洞型=19，需增加光爆孔4只、中空孔1只，共计24只。

4.5.2、每个炮孔的装药量

(1)掏槽孔：Q1=η•L•r

式中：η——炮孔装药系数，取η=0.7

L——孔深，L=1.7m

经计算：Q1=0.9282，取Q1=0.93kg；

(2)辅助孔：Q2=η•L•r=0.7*1.6*0.78=0.8736kg取Q2=0.87kg；

(3)周边孔：为保护围岩稳定，周边孔宜采用弱装药浙江省房屋建筑与装饰工程预算定额(2018 版)交底培训（浙江省建设工程造价管理总站2018年12月），通常为辅助孔的1/3左右，则：取Q3＝0.3；

4.5.3、光面爆破参数

针对各类岩石初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数

周边孔间距a=(15～10)d=(15～10)*43mm=645～430mm

密集系数m=a/W=0.65～1.0

黄山市某道路工程施工组织设计最小抵抗线W=600～400mm