分离式隧道V级围岩爆破方案

中铁隧道集团有限公司份号：宜州至河池高速公路土建工程№5合同段分离式隧道V级围岩爆破设计方案编号：SYC/SZ/受控章：版号：受控号：拟制：日期：年月日校对：日期：年月日初审：日期：年月日审核：日期：年月日批准：日期：年月日生效日期：年月日公司电话：[phone]项目经理部电话：[phone]一、工程概况火把峒隧道为分离式隧道，左线（ZK45+312～ZK45+950）长为638m，右线（K45+315～K46+050）长为735m。进口洞门为喇叭式，出口洞门为端墙式。隧道净宽为12.88m,净高为10.14m。隧道洞口以及洞身均无深大活动断裂通过，也无滑坡、崩塌等不良地质现象。隧道进口位于山体斜坡上，基岩被地表第四系残坡积粘土覆盖。进洞口处出露基岩为白云质灰岩，地层产状195·∠40·，中厚层状构造，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎～较破碎。隧道出口位于山体斜坡上，地表被地表第四系残坡积碎石和亚粘土覆盖，结构松散。隧址区沟谷内平时无地表水，近在大气降雨季节，沟谷内有地表水径流，地表水量受大气降雨量大小影响较大。隧址区地下水分为基岩裂隙水、岩溶水。加底峒隧道为分离式隧道，左线（ZK46+650～ZK47+553）长为903m，右线（K46+635～K47+548）长为913m。进、出口洞门均为喇叭式。隧道净宽为12.88m,净高为10.14m。隧道洞口以及洞身均无深大活动断裂通过，也无滑坡、崩塌等不良地质现象。隧道进口段山坡坡度较缓，基岩被地表第四系残坡积粘土覆盖。进洞口处出露基岩为白云质灰岩，地层产状210·∠48·，中厚层状构造，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎～较破碎。隧道出口位于山体斜坡上，出口段地形坡度较缓，基岩被地表第四系残坡积粘土覆盖，出洞口处出露基岩为白云质灰岩，地层产状175·∠42·，中厚层状构造，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎～较破碎。隧址区沟谷内平时无地表水，近在大气降雨季节，沟谷内有地表水径流，地表水量受大气降雨量大小影响较大。隧址区地下水分为基岩裂隙水、岩溶水。二、施工方案的确定鉴于本工程各隧道进出口附近均有当地居民居住，通过对围岩爆破效果、地质状况、变形监测、围岩压力及稳定性的分析，决定采用微震动控制爆破技术，超前导管支护、浅眼循环，同时挂钢筋网锚喷、钢拱架支护紧跟的施工方案。三、设计原则（1）采用微差减振预裂爆破。（2）以地面建筑物基础底部（或地面）至爆源中心距离R为安全控制半径，借助于经验公式：Qm=R³（Vkp/K）3/α，并以设计质点振动波速度限值Vmax=3cm/s作为控制标准，进行反算各部分所允许的单段用药量，并进行试爆试验，取得合理的爆破参数。（3）采用分部开挖，以创造多临空面条件，每部分又分多段位起爆，控制爆破规模和循环进尺，以达到控制质点振动速度的目的。（4）炮眼按浅密原则布置，控制单眼装药量，使有限的装药量均匀地分布在被爆破体中，采用非电毫秒不对称起爆网路降低隧道爆破的地震动的强度。（5）上部掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部，以加大掏槽部位爆源至地面建筑物基础底部（或地面）的距离，减小掏槽爆破对周围建筑物的震动影响。（6）拱部开挖断面周边眼间均设密排减震空眼，以作为减振和预裂爆破导向眼。（7）下部除光爆层部分的爆破以松动爆破为主，控制爆破飞石对和初期支护的破坏，同时降低爆破振动对核心岩石的破坏和临时支撑的破坏，保证上部支撑基础的稳定。（8）地面、洞内均配合爆破振动监测，及时调整爆破参数，满足施工环境需要。三、减小爆破振动强度的方法通过对多座隧道进行的爆破振动观测表明：预裂爆破与普通爆破法相比可以收到保护围岩、减小爆破振动的效果，质点振速可大大减小。此外，采用低爆速炸药、开挖面增打减振孔、采用预裂爆破、非电毫秒不对称起爆网络技术等综合减振措施，以减轻爆破振动。四、预裂爆破确保施工安全的方法预裂爆破是先引爆周边眼，产生一条裂隙，随后引爆掏槽眼、掘进眼、辅助眼时产生的振动被减弱传至地面和地面建筑物，对围岩产生的扰动小，增加隧道施工安全系数。下部的开挖是在上部爆破开挖后及初期支护施工完毕的前提下施工的，上部初期支护的钢拱架拱脚是支撑在下部开挖面岩石的顶面，若下部全部爆破施工，势必将造成上部钢拱架拱脚同时悬空，且振动较大，对整个隧道施工安全构成威胁。施工中下部先行一侧采用先预裂爆破、后松动爆破、不对称开挖的开挖方法施工，后行一侧采用预裂爆破的开挖方法施工；下部先行一侧中槽部分采用大段别雷管，以便消除与周边眼雷管段别之间的微差，后行一侧在先行一侧初期支护完成后进行开挖爆破作业，这样不仅可以降低爆破震动强度，避免上部钢拱架底部同时悬空，下部的钢拱架能及时接上，及时喷射混凝土封闭岩面和钢拱架，整个支护体系及时封闭。确保开挖稳定，有利于控制隧道超欠挖。五、钻爆参数的选择爆破参数的确定采用理论计算方法、工程类比法与现场试爆相结合，在保证爆破振动速度符合安全规定的前提下，提高隧道开挖成型质量和施工进度。（1）炮眼深度L爆破设计的炮眼深度主要受爆破地震动强度控制，设计炮眼深度根据爆破部位不同和控制标准经计算后确定。（2）炮眼数目N单位面积钻眼数为1.5个（未包括周边眼）。（3）炮眼布置a周边炮眼采用经验公式和工程类比法确定：间距：E=（8～12）d（d为炮眼直径），抵抗线：W=（1.0～1.5）E，装药集中度：q=0.1～O.15kg/m。b掏槽眼爆破施工的关键是减小爆破振动速度，保证开挖面与周围建筑物之间岩柱的稳定。在对隧道爆破的质点振动速度观测中发现，一般掏槽爆破在整个断面爆破中往往产生最大的地震动强度；掏槽爆破只有一个临空面，需用最大的装药密度来破碎和抛掷这部分岩石，为随后爆破的炮眼提供第二临空面。如果对掏槽区多加注意，能在最初就提供第二临空面，便可显著地降低掏槽爆破的地震动强度。因此，从掏槽效果及减小地震动强度等方面的综合考虑，采用空眼双层复式楔形混合掏槽。掏槽孔比辅助孔、周边孔深20cm，本设计掏槽采用二排每排3个深200cm的掏槽孔楔形掏槽，两排掏槽孔间距为100cm，排内孔距为50cm，打掏槽孔时中间两孔水平内插打入，内插角75°。上面两孔斜向下向内施作，下面两孔斜向上向内施作，掏槽孔爆破后进行二次扩槽，每次起爆四个扩槽孔，减少掏槽孔单段起爆药量，达到减震效果。c掘进炮眼炮眼深度L：为降低爆破地震动强度，循环进尺根据开挖部位不同来确定，掘进炮眼深度取L根据循环进尺来确定。确定抵抗线W：抵抗线通常均小于炮眼深度，否则各个炮眼将成为各自独立的漏斗爆破，达不到理想的爆破效果。当炮眼直径在35～42mm的范围内时，抵抗线W与炮眼深度有如下关系式：W=（15～25）d，或W=（0.3～0.6）L在坚硬难爆的岩体中，或炮眼较深时，应取较小的系数，反之则取较大的系数。d单眼装药量的计算隧道爆破，炮眼所在的部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷；掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧及其上、下部位各部分的炮眼要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边眼则要求预裂爆破，底板眼则要求用抛掷爆破的药量，否则可能底板爆破失败。所以各部位炮眼的装药量是不同的。除周边眼之外的炮眼装药量均可按以下公式计算：q=k×a×w×L×ё（kg）式中q——单眼装药量（kg）：k——炸药单耗（kg/m³）；a——炮眼间距（m）；w——炮眼爆破方向的抵抗线（m）；L——炮眼深度（m）；ё——炮眼部位系数（参照下表）。隧道炮眼部位系数眼泡部位掏槽眼炮扩槽炮眼掘进槽下掘进槽侧掘进槽上内圈炮眼二台炮眼底板炮眼ё值1.5～21.0～1.21.0～1.210.8～1.00.5～0.81.2～1.51.5～2.0e炮眼堵塞堵塞作用使炸药在受约束条件下作充分爆炸应力提高能量利用率，因此堵塞长度不小于20cm，堵塞材料采用炮泥（组分砂:粘土:水=3:1:1）。堵塞质量要求密实，不能有空隙和间断。f爆破器材的选择根据减振爆破的特点及爆破部位的不同，选用不同的爆破器材：炸药：采用乳化炸药，周边炮眼采用小药卷，直径φ25mm，其它炮眼采标准药卷φ32mm（乳化）。雷管：孔外采用火雷管起爆，连接件及孔内均采用非电毫秒微差雷管（1～15段）。导火索及导爆索：火雷管采用导火索引爆，周边炮眼间隔装药采用传爆线传爆。g装药结构隧道爆破炮眼中的炸药采用正向或反向起爆。掏槽眼的首段采用正向起爆，其它炮眼采用反向起爆，这样可得到较好的岩碴块度。周边眼采用间隔不偶合装药形式，为保证每个周边眼内炸药同时起爆须使用导爆索连结各药卷。六、爆破效果监测及爆破设计优化（1）爆破效果检查a超欠挖检查。b开挖轮廓是否圆顺，开挖面是否平整检查。c爆破进尺是否达到爆破设计要求。d爆出石碴块是否适合装碴要求。e炮眼痕迹保存率，硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布。f两次爆破衔接台阶不大于15cm。爆破效果要符合下表要求。爆破效果检查项目表序号项目中硬岩软岩1平均超挖量（cm）15102最大超挖量（cm）25153炮眼痕迹保存率（%）≥604局部欠挖量（cm）555炮眼利用率（%）9095（2）爆破设计优化每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。a根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、用药量，特别是周边眼。b根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。c根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数。d根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一断面上。七、爆破安全措施（1）采用非电不对称起爆网络技术起爆联线时，要确保起爆顺序和每一炮孔都能起爆。（2）选择合理的段间隔时间，以杜绝爆破震动波的叠加，一般选择段间隔lOOms以上，最小不小于75ms。（3）围岩强度不同，产状不同，爆破效果也不一样，爆破震动强度也不一样，施工时需进行爆轰试验，取得可靠合理的爆破参数。爆破震动安全检算采用公式为：Qm=K′R³（Vkp/K）³/α式中Qm——最大一段允许用药量（kg）：Vkp——振动安全速度（cm／s），取1.5cm/s；R——爆源中心到振速控制点的距离（m）,取30m。K——与爆破技术、地震波传播途经介质的性质有关的系数，取160；α——爆破振动衰减系数，取1.8。K′——修正系数考虑不同的减振措施、不同的爆破临空面的数量、以及在爆破施工实践中的爆破振动衰减，修正系数K′参照下表选取。爆破振动衰减修正系数表序号减振措施K′1中空眼减振1.05～1.152小直径炸药1.15～1.253增加临空面1.2～2.04周边密排空眼减震1.2～1.8爆破震动衰减系数随采取的减震措施而选取合理值，通过试爆确定。本项目计划减震措施采用小直径炸药，K′值取1.2，这样代入公式单段最大装药量为13.51kg。（4）加强施工监测：对已知周边建筑物等，加强测量与量测工作，按设计要求施工，加强施工监控，并及时反馈信息指导施工。（5）控制爆破振动速度：隧道开挖必须遵循“弱爆破、短进尺、多循环”的施工原则，减少对围岩的扰动，减少对周围建筑物的振动影响。施工时，每次爆破时，都必须在重要建筑物和距起爆点最近建筑物进行振动监测，随时掌握爆破对建筑物的影响程度，以便及时调整爆破参数。（6）对周边危险建筑物的安全防护措施：准确测量出建筑物距爆破点的距离，对距离不同的建筑采取不同的装药量，或增加减震孔。对洞口爆破采用普通钢管绑扎竹跳板或采用整体加厚钢板，启爆前将之覆盖在炮位上，防止个别飞石伤人、伤物。（7）爆破如果遇到瞎炮，我们将组织有经验的爆破员进行排出，做到万无一失。（8）为了安全我们将采用挖机先将掌子面的危石清除，在将开挖台车推近掌子面，领工员将对其认真仔细检查，确保安全以后才让工人靠近工作面。（9）民爆炸药一律由治安队派人派车专送，我单位领取炸药人员必须专人专项，炸药在工地停留时间不得超过24小时，如果没有用完的炸药不能及时归库需要治安大队签字盖章认可才行，我单位将派专业的炸药库管员负责保管。（10）民爆管理组织机构组长：朱建伟