隧道开挖爆破方案

国家高速沪陕线西安至商州高速公路（第二通道）路基、桥隧工程施工第16合同段田家沟隧道开挖爆破专项施工方案编制：审核：中铁十七局集团一公司西商高速公路第十六合同段项目经理部二〇〇九年八月二十五日隧道开挖爆破专项施工方案一、工程概况（1）工程简介本合同段设田家沟隧道位于大荆镇兴龙村境内，施工里程ZK74+997～ZK76+400，最大埋深258米，采取单向纵坡2.48%，进口位于直线上，洞身段位于R-1600曲线上。隧道设计时速80km/h，单向三车道。⑵地形、地貌及工程地质进口强风化石灰岩，山体表部坡残积石土发育，岩体较破碎，节理裂隙发育，呈碎石状，地下水为基岩裂隙水，水量贫乏，洞口前方为西峪河，四季流水不断。隧道轴线与等高线夹角约60°，存在偏压，进口地层硅质灰岩，岩层产状110～130°，∠35～50°，节理裂隙发育，有零星危岩分布，边坡稳定性一般。洞身地质概况为强风化～弱风化裂隙块状震旦系与寒武系硅质灰岩，硅质白云质灰岩夹钙质页岩，岩层分布主要为Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅲ级围岩。2、主要工程数量编号项目名称单位设计数量1洞门明洞石方m32836.22洞门明洞土方m32474.43Ⅴ级围岩石方m361205.14Ⅳ级围岩石方m369829.55Ⅲ级围岩石方m366487.63、技术参数田家沟隧道线路等级：公路Ⅰ级单向三车道正线数目：双线限制坡度：2.48%二、钻爆设计控制要点最大限度地减少爆破震动对围岩的扰动，避免造成或加大既有裂隙而出现渗漏水现象；控制后续爆破对隧道初期支护或衬砌结构的震动影响；根据分部开挖方案，爆破时不影响相邻洞室的支护结构的稳定性；控制爆破震动对临近建筑物的影响，确保地表建筑物的安全。提高爆破效果，即隧道开挖轮廓的质量及机械化施工对岩石块度要求。动态设计，隧道开挖时进行爆破监测，及时反馈信息，经济技术指标设计合理，操作方法利于推广应用。三、减震措施根据以往研究成果及施工经验，影响爆破振动强度的主要因素有：爆破器材的质量、爆破体的物理性质、爆破开挖方式、微差时间间隔、单段起爆药量等。为此，减振爆破主要从以下几个方面采取措施：1、爆破器材要获得比较好的减震效果，必须根据炸药与岩石的匹配程度选择合适的爆破器材。为此，在隧道开挖爆破时，掏槽眼、扩槽眼和掘进眼选用高爆速的2#岩石硝铵炸药(有水地段采取乳化炸药)，光爆孔采取专用的φ25小直径光爆炸药(炸药均要求防水性能好)。雷管采用精度高的非电毫秒延期导爆管雷管（1～20段），避免爆破时出现串段现象，防止因爆破器材质量问题，增大爆破振动，降低爆破效果。2、微差时间间隔合理的设计起爆时差，一是减震，即避免相邻段位雷管起爆时产生爆破振动叠加效应；二是先爆区雷管爆炸时不破坏后续爆破区的网路，避免造成拒爆，提高爆破效果。拟采取以下几点措施：⑴避免使用串段严重的2、4段雷管或者选取高精度的雷管；⑵掏槽孔与扩槽孔的时差扩大至100ms；⑶1～5段雷管跳段使用，根据部位不同分别选取不同的间隔时差，时差控制在≥50ms不等。3、单段起爆药量隧道爆破时，合理的分段即适当减少单段起爆药量，是控制爆破震动的有效措施，为此，钻爆设计时根据被保护对象允许的最大震速要求，计算出单段最大药量，并据此进行合理的分段。最后还要根据分段结果，进行安全校核，以确保施工安全。4、掏槽方式根据隧道各部开挖方式、开挖断面大小及循环进尺的要求，同时结合工期总体安排、钻孔设备配备情况，采用减振效果较好的几种掏槽方式。掏槽方式详见图4-5-5。四、主要部位爆破设计1、Ⅲ级围岩上下台阶法钻爆设计根据开挖方案，隧道Ⅲ级围岩，采取上下台阶法光面爆破技术，掏槽采取中空直眼法掏槽，Ⅲ级围岩循环进尺3.0m，Ⅳ级围岩根据开挖方案采取弧形导坑法开挖，采取上下台阶法微震控制爆破技术，掏槽采取楔形掏槽，每循环进尺1.5m，上下台阶法炮眼布置及参数表见图4-5-6。2、V级围岩钻爆设计V级围岩单侧壁法炮眼布置及参数表见图4-5-7。五、光面爆破施工程序及作业标准17086401204596335577771776666说明：1、图中尺寸以厘米计，比例示意，图中数字为雷管段别数；2、本图中爆破参数是经计算和类似围岩的经验所取得的数据，施工时将根据设计断面和实际断面围岩情况及爆破效果做进一步调整以期达到最佳爆破效果；3、本设计使用炸药为2#岩石硝铵或乳化炸药，对孔深大于4.0m的掏槽孔，可视减震需要采取分层装药；4、起爆系统采用非电毫秒延期雷管，周边孔雷管反向孔底起爆，其余正向起爆；5、装药时应分区定人，仔细装药，不得混装或擅自改段乱装，加工及装药必须严格按照《爆破安全规程-2003》规定操作；3015151515301201111333566665553五大空掏槽设计示意图非电导爆管雷管炮泥炸药29.2总计72.43.44421扩62.43.5442掏槽眼51.452.65442掏槽眼1,31.05.61442掏槽眼注备雷管段号）kg单孔装药量（）m孔深(孔数）mm孔径（炮眼名称三级复式掏槽装药参数表43.6821总计52.663.54424扩42.663.54423扩32.663.54422扩12.943.54421扩--4.03102中空孔雷管段号）kg单孔装药量（）m孔深（孔数）mm孔径（炮眼名称三空孔掏槽装药参数表1521总计63.154.34424扩53.154.34423扩33.154.34422扩13.34.34421扩不装药--4.55102中空孔注备雷管段号）kg单孔装药量（）m孔深（孔数）mm孔径（炮眼名称五大孔掏槽装药参数表311133555544446070202040三大空孔掏槽设计示意图三级复式掏槽示意图3,52.663.54422扩12.943.51421扩不装药--4.02102中空孔注备雷管段号）kg单孔装药量（）m孔深（孔数）mm孔径（炮眼名称二空孔掏槽装药参数表42扩3扩4合计42463.53.52.662.666740.18二空孔掏槽装药参数表非电导爆管雷管掏槽区连续装药示意图炮泥炸药非电导爆管雷管350265160图4-5-5隧道掏槽区钻爆设计示意图图4-5-7Ⅲ级围岩开挖爆破设计243.4117合计1.63.26～712.88辅助眼底板眼周边眼起爆顺序合计3.23.212112141～91.214.41281.825.289掏槽眼掘进眼炮眼类别起爆顺序单孔药量（kg）（m）炮眼数目3.242炮孔深度起爆序号（kg）1.875.61～5药量小计1～110.761.4485空备注0.861.880辅助眼掘进眼掏槽眼炮眼类别周边眼底板眼（kg）起爆序号炮眼数目（m）（kg）3.2483.23.236303.53.214231.676.89～111.243.21.85411281.841.42.01～56～8Ⅲ级围岩台阶法施工开挖Ⅰ部爆破参数表单孔药量炮孔深度药量小计备注5空Ⅲ级围岩台阶法施工开挖Ⅱ部爆破参数表1191131380375876131467101161291181120及内圈眼为3.5m。掘进深度为4.0m。3.炮眼深度:掏槽眼为4.0m,底板眼为3.7m,辅助眼、周边眼2.周边眼间距E=45cm,抵抗线W=75cm。5.采用φ40标准药卷，周边眼采用φ25标准药卷间隔装药。4.起爆方式为孔内微差雷管起爆,图中数字为毫秒雷管段别。1.本图尺寸均以厘米计。说明：4段3段5段4段5段4段3段3段1段1段1段4段5段5段913～14图4-5-6Ⅲ级围岩开挖爆破布置图图4-5-8Ⅳ级围岩中壁法施工开挖爆破设计410589109101396116422223237861146103345823741～623.20.829掘进眼0.8038部合计周边眼Ⅱ底板眼辅助眼0.8914640.4120.85.645.69～109.67.27～811（kg）（m）（kg）0.87部0.4231.6周边眼掏槽眼合计006232Ⅰ辅助眼底板眼1.61.6掘进眼掏槽眼1.61.81470.80.810100.81.08～99.2004411.25.65～678.0103～41～2Ⅳ类围岩CD法施工开挖爆破参数表炮眼类别炮孔深度炮眼数目单孔药量备注起爆序号药量小计3～48.01.08掘进眼Ⅳ部部Ⅲ10底板眼5.66.038合计周边眼55300.840.80.471521.66.06.012.644.628掏槽眼掘进眼辅助眼0000.80.82764.80.97底板眼周边眼合计辅助眼1.060.621481.0601～6776.85备注起爆序号（kg）（kg）（m）炮眼数目炮眼类别掏槽眼1.210121～2药量小计Ⅳ类围岩CRD法施工开挖爆破参数表炮孔深度单孔药量01.61.61.61.61.81.61.61.61.601.61.61.61.64595898～93.炮眼深度:掏槽眼为1.8m,底板眼为1.6m,辅助眼、周边眼5.采用φ40标准药卷，周边眼采用φ25标准药卷间隔装药。及内圈眼为1.5m。掘进深度为1.5m。4.起爆方式为孔内微差雷管起爆,图中数字为毫秒雷管段别。2.周边眼间距E=45cm,抵抗线W=75cm。1.本图尺寸均以厘米计。说明：2222图4-5-7V级围岩中壁法爆破设计图为确保光面爆破施工实现程序化、标准化作业，施工时特制定了以下光爆作业程序及作业标准，光面爆破施工工艺流程详见图4-5-8。1、放样布眼钻眼前，技术人员用具有隧道断面测量功能的徕卡全站仪打出炮眼位置，测量人员用红油漆准确标出炮眼位置，其误差要求不超过5cm（距开挖面每50米埋设一个中线桩，每100米设一个临时水准点）。2、定位开眼采用钻孔台车辅以风动凿岩机钻孔，其轴线与隧道轴线要保持平行。就位后按炮眼布置图正对钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它炮眼要高，开孔偏差控制在5cm以内。3、钻孔按照不同孔位，由钻工定点定位。钻工要熟悉炮孔作业布置图，要能熟练地操作凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由丰富经验的钻工负责钻孔，并有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处偏差不大于15cm。同时，根据孔口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。4、清孔装药前，用炮钩和高压风将炮眼内石屑、水及其它杂质全部清理净。5、装药装药需分片分组，按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”要定人、定位、定段别，不得乱装药。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于30cm。6、起爆网络的联结与起爆起爆网络采取孔内延期微差、孔外簇联的起爆方式，各孔外数字即图4-5-8光面爆破施工工艺流程图放样布孔工艺流程图定位开孔钻孔清孔装药瞎炮处理效果检查注意事项技术要求红漆准确绘出开挖断面轮廓线及炮孔位置误差≤5cm台车与隧道中线平行，就位后严格把握钻孔角度司钻工熟练操作工艺、流程及钻爆设计图，专人指挥周边孔外插角＜5°交界台阶＜15cm高压风将炮孔清理干净不漏碴、不留石屑分片分区按设计药量自上而下进行，雷管对号入座堵塞长度≥30cm导爆管不能打结，注意连接根数，专人检查引爆雷管距自由段长度≥15cm查明原因，迅速果断按规程处理确保施工安全炮痕保存率及围岩破碎块度炮孔利用率周边孔开口误差≤5cm起爆联起爆网路雷管的段别号，各引爆雷管之间采取并联的方式，以保证起爆网络的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆索的连接方向和连接点的牢固性；导爆管不能打结和拉细；引爆雷管用黑胶布紧紧包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网路联好后，要有专人负责检查，确认无误后，方准起爆。起爆顺序：光面爆破时，从掏槽眼开始，一层一层向外进行，最后是周边眼、底板眼。为确保安全，起爆采取非电法起爆即针孔式起爆器起爆，引爆点捆绑两发同段的非电雷管，导爆管引线至少保证在200m以上，必要时起爆点可采取临时防护措施。