隧道爆破施工方案

-1-隧道爆破设计方案一、编制依据1、施工图纸2、《爆破安全规程》3、《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》二、工程概况隧道各级围岩长度及所占比例分别为:Ⅱ级围岩所占比例为51%，Ⅲ级围岩所占比例为36%；Ⅳ级围岩所占比例为8%；Ⅴ级围岩所占比例为5%。Ⅱ级围岩采用全断面法，Ⅲ级围岩、Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩采用台阶法施工。三、工程地质及水文特征1、地质岩性本管段内隧道地段大部分基岩裸露，少部分表层覆盖第四系坡残积（Q4dl+el）粉质黏土及碎石类土。沿线地层岩性主要有粘性土、粉土、煌斑岩、花岗闪长岩、变粒岩、二长花岗岩、片麻岩、凝灰岩等。隧道进出口围岩多强风化，节理裂隙发育，岩体破碎，呈散体状结构。2、地质构造本管段内隧道多位于红石砬-大庙断裂带，主要发育在承德市的北部，该断裂西起丰宁地区的红石砬，往东经三道沟、白旗、大庙、高寺台延入平泉，全长80km。断层走向近东西向，断层线沿走向左右摆动，呈“蛇曲”-2-状。断层面倾向北，倾角60°～80°。沿断层有一系列呈串珠状排列的东西向拉长的太古代-元古代、晚古生代和中生代酸性、基性-超基性岩体群分布；东西向延伸的线状山脊和平直的沟脊以及发育的断层崖和断层三角面等。断层为长期活动断层，从其总体特征上看，断裂的早期活动较后期活动激烈，区域上断层面倾斜北，其力学性质均反应为压扭性。但在部分地段表现为正断层，应视为断层前后期活动的性质不同。根据断裂控制从太古代到中生代欺辱岩体的分布，推测其生成时代应始于前震旦纪，在印支-燕山运动中活动强烈。3、地震动参数根据中华人民共和国GB18306—2001《中国地震动参数区划图》，测区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.4s，地震基本烈度Ⅵ度。4、水文地质特征沿线地下水类型主要有孔隙潜水及基岩裂隙水、裂隙岩溶水三种类型。（1）孔隙潜水主要赋存于河谷阶地、山间盆地、冲沟及华北平原中，局部地段孔隙水具承压性，冲洪积、冲积及海积的砂类土及碎石土为其主要含水层。(2）基岩裂隙水主要赋存于各类基岩的风化带及构造裂隙中，一般埋深大于20m，多数水量不大，部分地段埋深较浅，地表径流较弱，大气降水多沿裂隙下渗。地下水水位随季节变化显著。-3-(3）裂隙岩溶水主要赋存于白云岩及石灰岩地层中，一般埋深大于15m，多数水量不大，地表径流较弱，大气降水多沿裂隙下渗。地下水水位随季节变化显著。局部地段具承压性，主要赋存于构造裂隙中，水量较大。四、工程项目组织机构根据本管段工程特点，成立爆破领导小组，爆破组长负责本工程的爆破施工的组织、指挥和管理。1、爆破组织机构图2、隧道工程爆破组织机构职责（1）督促检查爆破方案的执行情况，并随时检查爆破施工记录。（2）放炮施工前，分派警戒人员，做好安全警戒工作。（3）对于发生的安全事故，尽快组织抢救，做好上报工作，并对事故进行分析、处理。五、施工方法1、采用凿岩机钻孔，钻孔时按照炮孔布置图正确对孔，钻孔严格按照设计施工炮孔方向钻进，把误差减到最小，以确保爆破质量。掏槽孔要保项目负责人技术负责人爆破负责人安全负责人库管负责人爆破架子队-4-证平行，周边孔开眼要在轮廓线内5cm，外插脚1°～2°；周边孔对孔误差环向不大于5cm，径向不大于3cm；掏槽孔不大于3cm，其它孔开眼误差不大于5cm。2、钻完孔要把炮孔吹洗干净，经检查按个后方可装药。装药分片分组负责，严格按照爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”；爆破网路连接、检查及起爆，按照爆破设计要求和《爆破安全规程》执行。3、堵塞炮孔可以提高炸药能量的利用率，从而减少炸药用量，降低爆破震动效应。装药后用炮泥进行认真堵塞，掏槽孔要把不装药部分堵满，周边孔堵塞长度不小于30cm，其余炮孔堵塞长度不小于最小抵抗线的80%，以确保爆破效果和安全。拱顶和侧墙周边实施光爆作业，炸药采用2#岩石硝铵与乳化炸药，使用毫秒雷管达到光爆效果；采用Φ20mm小药卷，非毫秒微差雷管爆破。六、钻爆设计1、钻爆设计（1）钻爆设计总体说明开挖掘进采用光面爆破，减少超挖，避免欠挖和减弱对围岩扰动，提高开挖质量，确保施工安全。工程地质状况对光面爆破的效果影响极大，在施工过程中，认真研究工程地质情况，合理确定出爆破参数，并根据实际情况，不断合理优化。光爆药卷有水地段采用φ20光爆专用药卷。掏槽布置采用钻孔台车，以直眼掏槽为主。单位炸药消耗量的确定以满足较高的炮眼利用率和降低大块率，-5-便于机械装碴为原则。起爆采用非电导爆管起爆，起爆的时差间隔50～75ms。（2）光面爆破参数设计光面爆破不偶合系数：式中：D——不偶合系数；dk——炮眼直径cm；di——炸药直径cm；α——爆生气体分子余容系数；ρ0——爆生气体的初始压力，Pa；[σc]——岩石的三轴抗压强度，Pa；r——绝热指数；光面爆破周边眼间距：E=Kp×di式中：Kp——岩石抗破坏屈服系数,见表，di——炸药直径，cm；最小抵抗线：光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取0.8左右，即E/W=0.8。W=1.25E岩石抗破坏屈服系数KpF值4～681012Kp0.560.530.510.48式中：E——炮眼间距，cm；)(1(//1rcoikxddD-6-W——最小抵抗线，cm。光面爆破炮眼装填系数：式中：β——光面爆破炮眼装填系数；[τ]——岩石抗剪强度，Pa；[σe]——岩石抗拉强度，Pa；L——炮眼深度，cm。其它代号同前。（3）光面爆破参数选择为控制超欠挖，降低洞壁粗糙率，减少隧道通风阻力，对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩采用光面控制爆破技术。决定光面爆破效果的主要因素是周边眼的光爆参数，上场后试验确定的光面爆破参数，现拟定光面爆破参数见表光面爆破参数岩石类别周边眼间距E（cm）周边眼抵抗线W（cm）相对距离E/W装药集中度Q（kg/m）极硬岩50-6055-750.8-0.850.30-0.35硬岩40-5550-600.8-0.850.20-0.30软质岩30～4545～600.75-0.80.07-0.122、爆破器材选择序号爆破器材名称规格备注LEdkELEWeee-7-爆破器材选择表3、装药结构与堵塞周边眼采用φ20小直径药卷间隔装药，采用导爆索装药结构，用竹片和导爆索连接，在炮孔底装半卷或1卷φ32药卷做加强药包。其它炮孔均采用φ32药卷，连续装药。装药后用黄泥对炮孔进行堵塞，炮眼堵塞长度不少于30cm，炮泥采用炮泥机生产。4、起爆方法起爆采用非电毫秒雷管起爆，周边眼采用导爆索装药结构时，采用导爆索起爆。5、起爆顺序12号岩硝铵φ20×200mm无水地段22号岩硝铵φ32×200mm无水地段3RJ-2乳胶炸药φ20×200mm有水地段4RJ-2乳胶炸药φ32×200mm有水地段5火雷管6#、8#工业雷管6非电毫秒雷管1—15段7导火索φ5.7～6.2mm8导爆索φ5.7～6.2mm-8-掏槽眼→辅助眼→侧壁周边眼→拱部周边眼→底板眼。6、装药量计算装药量：光面爆破周边眼装药量严格控制，以求达到光爆效果。单孔光面爆破经验装药量计算公式：g=（E+W）×L×10bR式中：g——单孔装药量；E——孔距；W——抵抗线；Rb——岩石抗压强度Mpa。装药集中度：q=g/L=(E+W)×10Rb（g/m）计算后与“隧道施工规范”中光爆装药集中度（q）参考值进行对比选取。7、钻孔设备选择采用自制简易台架风枪钻孔。8、炮眼布置原则掏槽眼：隧道爆破台阶法采用楔形掏槽形式，全断面法采用中空直眼掏槽形式，为保证掏槽钻眼精度，掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置。周边眼：根据光面爆破选定的周边眼间距，严格控制外插角以减少超挖。内圈眼：内圈眼所在位置在周边眼抵抗线的边缘，内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线（w）。-9-扩大眼：掘进炮眼，其炮孔间距，视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定，一般取0.65～1.2m，岩石坚硬取小值，反之取大值。底板眼：底板眼沿开挖轮廓线布置，并适当增加药量起翻碴作用，使爆落的岩碴翻松，便于装载设备装碴。9、围岩炮眼布置图Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法施工炮眼布置示意图-10--11-全断面光面爆破炮眼布置图-12-注：1、本图尺寸以厘米计。2、本设计适用于正洞Ⅱ级围岩全断面开挖段。3、施工时，视光爆效果、石碴块度、围岩变化做适当参数调整。4、所有炮眼堵塞长度均不小于0.6m。43.20.900.900.900.900.900.900.503底板眼周边眼内圈眼掘进眼掘进眼辅助眼扩槽眼40403032261.62810586767671312111098722520151613100.400.200.20m间距钻眼参数掏槽眼m眼深种类3.5炮眼空眼9.65.62.42.8121478855312.810222卷φ25kgkgφ32单眼装药量卷系数装药发个mm直径眼数kg装药量%装药段毫秒雷管钻眼爆破参数表掏槽眼3.5248484822441020长扩槽眼4848484848441415合计掘进眼掘进眼0.600.503.142484823541902.8852.62.6786767582.510101010222291.810.240.641.41双空眼直眼掏槽图13355557777210402540130隧道全断面爆破设计图48131615202554232102.53033.23.23.23333332.52.52.52.52.45.62.8149.62.412双空眼直眼掏槽图-13-10、施工工艺流程（1）钻爆作业施工工艺框图钻爆施工工艺框图（2）光面爆破质量标准周边轮廓基本符合设计要求，岩石壁面平整。爆破后岩面保留有半眼孔痕，坚硬整体性好的岩石半眼率大于80%，中等强度岩石大于60%。爆破后，在保留的半壁面上无粉碎和明显新生裂隙，对围岩破坏轻微。危石、浮石较少。测量画线钻爆设计台车就位连接管线钻孔施工装药联线堵塞爆破记录孔位、孔深、孔径清孔孔位检查合格不合格检查合格检查合格不合格不合格-14-（3）爆破试验对于不同的围岩地段，在开始施工前，根据初拟的钻爆设计进行钻爆试验，通过试验，一方面检验爆破设计是否合理，检验爆破振动对已支护段是否危害，二是对爆破效果进行检验，对达不到爆破效果的，对爆破参数进行优化，并将试验形成报告，送监理工程师核批，作为正式钻爆的开挖依据，同时检验机号配备、劳力、组织循环作业安排是否合理，对施组进行优化。11、施工工艺要点（1）钻孔作业定位：钻孔作业前，根据钻孔设确定台车臂作业区域，各臂钻孔的顺序，风枪钻孔的配合时段及作业时间，使钻孔有序进行。采用多功能台架钻孔时，划定每台风枪作业区域，规定作业时间，规定周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角，钻孔时严格按规定作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边眼外插角。钻孔标准：达到准、平、直、齐。准：钻孔按设计布眼钻孔，当受节理、裂隙影响时稍稍移动孔位，但顶眼只能左右移动，帮眼只能上下移动，周边眼轮廓的放线误差控制在±1cm。直：边墙直线段炮眼先钻上方标准孔，插上炮杆，使边墙孔在同一条垂线上。平：周边炮眼要相互平行。齐：各炮眼底落在垂直隧道轴线的同一平面上，掏槽眼加深10～20cm，-15-钻孔深度根据掌子面的起伏“凸”加，“凹”减。（2）装药作业清孔：装药前用高压风清孔，吹干净孔内积水及碴粒。装药：装药前核对雷管段数，使之与设计相符，同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药。装药时，药装到孔底，起爆药包用炮棍缓慢送入，防止拉雷管或破损导爆管。装药检查：装药时，将雷管段数标于孔外导爆管上，由检查人员对雷管段数进行复核，确保准确无误，同时核对药卷规格及装药长度，使每孔装药符合设计要求，检查后做好记录。堵塞：所有炮眼装药后，用炮泥进行堵塞，其长度为30cm。炮泥用机械加工，用炮棍顶进，堵塞做到封孔严密。（3）爆破作业连结网络：在所有非必须的机具、设备撤离爆破面之后，开始连结网路。连结时尽可能靠近眼孔，孔外网路尽量短，使连结整齐，便于直观检查网路。连结系统尽量短，但不拉细、打结，避免导爆管、连结块受损坏等。网路连