隧道鉆爆設(shè)計(jì)方案.doc

鉆爆設(shè)計(jì)方案一、基本原則在保證圍巖穩(wěn)定或減少對(duì)圍巖擾動(dòng)的前提條件下，選擇恰當(dāng)?shù)拈_挖方法和掘進(jìn)方式，并盡量提高掘進(jìn)速度。在選擇這些方法、方式時(shí)，一方面考慮隧洞圍巖地質(zhì)條件及其變化，使圍巖能保持穩(wěn)定；另一面考慮巖體的堅(jiān)硬程度，使既能保證掘進(jìn)速度，又能減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。在施工中堅(jiān)持先探后挖、先護(hù)后挖的施工原則，將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)納入施工循環(huán)，不探明前方地質(zhì)，堅(jiān)決不能開挖；不進(jìn)行超前支護(hù)，堅(jiān)決不能開挖。同時(shí)本著穩(wěn)定掌子面、及時(shí)閉合和加固地層的原則，相互補(bǔ)充，視先選擇。在硬巖地段，為更好地減少爆破對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)，減少超挖，采用光面爆破技術(shù)控制爆破。在軟巖地段，開挖后及時(shí)進(jìn)行初期噴錨支護(hù)（、級(jí)圍巖不利于圍巖穩(wěn)定段，設(shè)置型鋼鋼架支撐），并監(jiān)測圍巖變形。二、開挖方案的確定隧洞鉆爆開挖總體上要求拱部采用光面爆破，邊墻部采用預(yù)裂爆破或光面爆破；以最大限度地減少對(duì)周邊巖體的擾動(dòng)，控制超欠挖，提高初期支護(hù)的承載能力。由于本隧洞洞徑較小，全部采用全斷面法開挖。三、隧洞光面爆破施工隧洞鉆爆的關(guān)鍵技術(shù)問題除提高周邊輪廓的爆破成形質(zhì)量外，重要的是減小爆破引起的地震效應(yīng)，維護(hù)圍巖自身的穩(wěn)定。由于本隧洞洞徑較小，本標(biāo)段隧洞施工時(shí)在級(jí)及、級(jí)圍巖條件下均采用全斷面鉆爆掘進(jìn)方式。1、鉆爆設(shè)計(jì)鉆爆設(shè)計(jì)使用光面爆破或預(yù)裂爆破技術(shù)，盡量減少爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)。鉆爆設(shè)計(jì)在綜合研究地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖方法、掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具、爆破器材等的基礎(chǔ)上進(jìn)行。主要內(nèi)容有：炮孔布置、裝藥結(jié)構(gòu)；鉆爆參數(shù)表；起爆方法和順序，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及必要的說明。爆破設(shè)計(jì)確定后，嚴(yán)格按鉆爆設(shè)計(jì)進(jìn)行鉆孔、裝藥、接線及引爆。1.1周邊眼布置采用光面爆破。由于巖面的自重有助于周邊眼最后起爆時(shí)巖面沿周邊眼開裂，不僅保證了爆破效果，而且對(duì)減輕周邊眼振動(dòng)強(qiáng)度較為有利。1.2周邊眼的裝藥結(jié)構(gòu)光爆眼裝藥采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，不耦合系數(shù)一般在1.42.0范圍內(nèi)。炮孔直徑D取42mm，而藥卷選用25200mm的小直徑藥卷，間隔捆綁在竹片上，藥卷有2040cm的空氣柱間隔，這樣做法，密度低，在炮孔內(nèi)與巖壁間有很大空隙，能減輕爆炸猛度，使炮眼內(nèi)壁受力均勻，使隧洞輪廓分明，成型美觀。見下圖1所示。同時(shí)，可通過試驗(yàn)酌情減小周邊眼孔距，并采用間隔裝藥，以提高光爆效果。圖1 周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖炮泥傳爆管雷管竹片小藥卷導(dǎo)爆索2.1掏槽眼從隧道爆破開挖振動(dòng)速度的觀測中發(fā)現(xiàn)：掏槽爆破的振動(dòng)比其它部位的爆破的振動(dòng)要大的多。因此在圍巖中爆破開挖從減輕掏槽眼爆破的振動(dòng)強(qiáng)度、維護(hù)圍巖自身穩(wěn)定為出發(fā)點(diǎn)，掏槽眼采用四空眼直眼掏槽形式。3.1爆破器材3.1.1炸藥的選擇：有水地段采用乳化炸藥，其余均用2#巖石銷銨炸藥，適用于光面爆破，具有低爆速、低密度、高爆力、小直徑、傳爆性能良等優(yōu)點(diǎn)。起爆器材：采用非電塑料導(dǎo)爆管毫秒雷管起爆。試驗(yàn)證明毫秒雷管和毫秒等差遞增雷管結(jié)合使用，能獲得更節(jié)約炸藥、減小振動(dòng)的效果。3.1.2雷管的選擇考慮到爆破原因，一般采用非電毫秒雷管。為了滿足減輕振動(dòng)的要求，必須要嚴(yán)格控制最大一段的裝藥量，因而雷管要有足夠的段數(shù)。3.1.3段間隔差為避免振動(dòng)強(qiáng)度的疊加作用，雷管應(yīng)跳段使用，段間隔時(shí)差應(yīng)小于100ms。3.1.4循環(huán)進(jìn)尺主要根據(jù)地質(zhì)條件及施工進(jìn)度安排來考慮。一般控制在1.8m左右。3.2起爆順序施工順序：掏槽眼擴(kuò)槽眼內(nèi)圈眼周邊眼。光面爆破時(shí)，從掏槽眼開始，一層一層從斷面中心向外進(jìn)行，最后是周邊眼爆破。布置雷管段號(hào)時(shí)應(yīng)注意：選擇合理的段間隔時(shí)間；同段號(hào)一次起爆藥量應(yīng)小于最大一段允許裝藥量；前一段的起爆要盡量為后一段爆破創(chuàng)造良好的臨空面。3.3爆破參數(shù)的選定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步擬定爆破參數(shù)，再通過現(xiàn)場試驗(yàn)修正確定爆破參數(shù)。3.3.1炮眼深度L 以循環(huán)進(jìn)尺為炮眼深度，掏槽眼加深10%20%。3.3.2 炮眼數(shù)目N 可根據(jù)下式計(jì)算：Nksnr式中：k單位炸藥消耗量，/m3；s開挖面積，m2；r炸藥的線裝藥密度，/m；n炮眼裝藥系數(shù)（取0.20.4）；3.3.3炮眼布置首先布置掏槽眼、擴(kuò)槽眼、內(nèi)圈眼、周邊眼。周邊眼參考經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式：間距：E（1218）d（d為炮眼直徑）；抵抗線：W（1.01.5）E；裝藥量集中度：q0.04.19/m；3.3.4一次起爆總藥量計(jì)算QksL式中：L炮眼深度，m。3.3.5單眼裝藥量計(jì)算 周邊眼可參考光面爆破進(jìn)行計(jì)算。 其它各部炮眼裝藥量：qkawl式中：a炮眼間距；w炮眼爆破方向的抵抗線；炮眼所在部位系數(shù)（見表1）。表1 炮眼部位系數(shù)炮眼部位掏槽炮眼擴(kuò)槽炮眼內(nèi)圈炮眼值231.520.81.0預(yù)0.50.8光4.1各級(jí)圍巖具體鉆爆設(shè)計(jì)4.1.1級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)斷面隧洞爆破設(shè)計(jì)級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)斷面隧洞采用全斷面法施工，循環(huán)進(jìn)尺均為2.0m，爆破參數(shù)見表2。表2 級(jí)圍巖爆破參數(shù)表圍巖級(jí)別周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈眼間距W（cm）周邊眼裝藥集中度a（kg/m）相對(duì)距離（E/W）每循環(huán)進(jìn)尺L（m）455550700.100.350.81.02.04.1.2級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)斷面隧洞爆破設(shè)計(jì)級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)斷面隧洞采用全斷面法施工，循環(huán)進(jìn)尺均為2.0m，爆破參數(shù)見表3。表3 級(jí)圍巖爆破參數(shù)表圍巖級(jí)別周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈眼間距W（cm）周邊眼裝藥集中度a（kg/m）相對(duì)距離（E/W）每循環(huán)進(jìn)尺L（m）455550700.100.350.81.02.04.1.3級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)斷面隧洞爆破設(shè)計(jì)級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)斷面隧洞采用全斷面法施工，循環(huán)進(jìn)尺均為1.5m，爆破參數(shù)見表4。表4 級(jí)圍巖爆破參數(shù)表圍巖級(jí)別周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈眼間距W（cm）周邊眼裝藥集中度a（kg/m）相對(duì)距離（E/W）每循環(huán)進(jìn)尺L（m）405045650.100.300.81.01.54.1.4級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)斷面隧洞爆破設(shè)計(jì)級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)斷面隧洞采用全斷面法施工，循環(huán)進(jìn)尺均為1.5m，爆破參數(shù)見表5。表5 級(jí)圍巖爆破參數(shù)表圍巖級(jí)別周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈眼間距W（cm）周邊眼裝藥集中度a（kg/m）相對(duì)距離（E/W）每循環(huán)進(jìn)尺L（m）405045650.100.300.81.01.55光面爆破施工工藝流程在隧洞爆破作業(yè)的掘進(jìn)中，對(duì)爆破技術(shù)諸要素如鉆眼大小、孔深、間距、藥量、鉆眼分布與起爆順序等慎重研究、嚴(yán)格控制。鉆爆作業(yè)按照鉆爆設(shè)計(jì)進(jìn)行。當(dāng)開挖條件出現(xiàn)變化時(shí)，爆破技術(shù)隨圍巖條件的變化而作相應(yīng)改變。軟巖開挖作業(yè)時(shí)，嚴(yán)格遵守“短進(jìn)尺、弱爆破”的原則，遵守有關(guān)“爆破與震動(dòng)”的作業(yè)要求。隧洞光面爆破施工工藝流程見圖3圖3 隧洞光面爆破施工工藝流程 光面爆破設(shè)計(jì)測量放線 清理鉆孔鉆 孔 鉆孔質(zhì)量檢查設(shè)置警戒 網(wǎng)絡(luò)檢查 爆破材料準(zhǔn)備 裝藥計(jì)算 裝藥與堵塞 連接起爆網(wǎng)絡(luò) 起 爆 通 風(fēng)光爆效果與質(zhì)量 準(zhǔn)備填筑材料 爆破效果檢查 5.1測量布眼鉆炮眼前繪出開挖斷面的中線、水平和斷面輪廓，并根據(jù)爆破設(shè)計(jì)標(biāo)出炮眼的位置，經(jīng)檢查符合設(shè)計(jì)要求后鉆眼。洞內(nèi)控制測量采用導(dǎo)線、中線雙控法控制，高程控制采用水準(zhǔn)測量?？刂茰y量采用全站儀作導(dǎo)線控制網(wǎng)，施工測量采用全站儀配合激光定位儀。用經(jīng)緯儀、鋼卷尺等準(zhǔn)確繪出開挖輪廓線及周邊眼、輔助眼和掏槽眼的位置，并用紅油漆標(biāo)出炮眼，嚴(yán)格控制開挖邊線。距開挖面50m處埋設(shè)中線樁，每100m設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。每次放線時(shí)，對(duì)上次爆破效果檢查一次，并及時(shí)將結(jié)果告知技術(shù)主管和爆破人員，技術(shù)人員對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，修正爆破參數(shù)，以達(dá)到最佳爆破效果。炮眼布置圖：5.2鉆孔鉆孔由專業(yè)鉆孔工班承擔(dān)，嚴(yán)格按照鉆爆設(shè)計(jì)圖進(jìn)行鉆孔作業(yè)，特別是周邊眼和掏槽眼位置、間距和數(shù)量，未經(jīng)主管工程師許可不得隨意改動(dòng)。各鉆手分區(qū)、分部位定人定位施鉆，實(shí)行嚴(yán)格的鉆手作業(yè)質(zhì)量經(jīng)濟(jì)責(zé)任制。風(fēng)槍手做到二定三保，即定人定位，保質(zhì)保量保安全。炮眼要“準(zhǔn)、平、齊”：“準(zhǔn)”是指炮眼位置要準(zhǔn)，周邊眼口全部在設(shè)計(jì)輪廓線內(nèi)5cm的連線上，眼底全部在設(shè)計(jì)較廓線外5cm的連線上終止，其作炮眼定位誤差不超過10cm。只有這樣才能達(dá)到兩排炮之間錯(cuò)臺(tái)不大于10cm；“平”是要求炮眼方向和隧洞中線平行，兩側(cè)邊墻要順幫水平打眼，各排炮相同位置的炮眼平行，爆破后各排同位炮眼連成一條線；“齊”，主要是眼底要齊，要在一個(gè)垂面上，才能保證良好的爆破效果。5.3清孔裝藥前用鋼筋彎制的炮鉤、高壓風(fēng)將炮眼內(nèi)的泥漿、存水、石粉吹洗干凈。5.4裝藥與堵塞分片分組按炮眼設(shè)計(jì)圖確定的裝藥量自上而下裝藥，雷管“對(duì)號(hào)入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞長度不小于20cm。5.5聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)，以保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。聯(lián)結(jié)時(shí)注意：導(dǎo)爆管不能打結(jié)和拉細(xì)；各炮眼雷管連接次數(shù)相同；引爆雷管用黑膠布包扎在離一簇導(dǎo)爆管自由端10cm以上處。網(wǎng)路聯(lián)好后，專人負(fù)責(zé)檢查。5.6瞎炮的處理發(fā)現(xiàn)瞎炮，首先查明原因。如果是孔外的導(dǎo)爆管損壞引起的瞎炮，則切去損壞部分重新連接導(dǎo)爆管即可；但此時(shí)的接頭盡量靠近炮眼。如因孔內(nèi)導(dǎo)爆管損壞或其本身存在問題造成瞎炮，則參照爆破安全規(guī)程有關(guān)條款處理。6爆破管理制度6.1實(shí)行爆破簽證制度建立爆破簽證制度，是為了加強(qiáng)對(duì)隧洞爆破的管理，規(guī)范施工行為，是保證隧洞施工安全，提高爆破質(zhì)量和效果的制度保障。在隧洞鉆爆施工中，每一循環(huán)鉆爆實(shí)施前，先由爆破工程師根據(jù)隧洞圍巖條件提出鉆爆設(shè)計(jì)，規(guī)定炮孔布置、炮孔深度、孔徑、裝藥方法和裝藥量等，以及詳細(xì)的鉆爆要求及施工控制措施，并簽署斷面爆破要求卡交給鉆爆工班。鉆爆工班嚴(yán)格根據(jù)鉆爆設(shè)計(jì)施鉆，完成后報(bào)爆破工程師檢查，并填報(bào)爆破鉆孔檢查卡，詳細(xì)說明每一個(gè)炮孔的方向、深度、孔徑等實(shí)際情況，并根據(jù)炮孔編號(hào)登記操作手的姓名。爆破工程師詳細(xì)檢查鉆孔后，親自負(fù)責(zé)指導(dǎo)爆破工裝藥，并填寫藥量記錄卡，記錄每一炮孔的裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)、堵塞方法和聯(lián)線方法。裝藥連線完成后，由爆破工班長將上述經(jīng)過簽署的三張卡一并交由項(xiàng)目總工程師審核簽字，只有總工程師簽證授權(quán)后才允許起爆。每一循環(huán)爆破后，爆破工程師親自到現(xiàn)場檢查爆破效果，測量并記錄隧洞超欠挖量、炮孔殘眼率、殘孔深度及圍巖松動(dòng)、裂縫分布等情況，分析影響鉆爆質(zhì)量的主要原因，并根據(jù)上一循環(huán)的爆破效果優(yōu)化更新爆破參數(shù)，不斷提高隧洞爆破質(zhì)量，做到一炮一次設(shè)計(jì)，這對(duì)保護(hù)圍巖有極大的好處。6.2爆破精度控制對(duì)隧洞施工而言，對(duì)爆破進(jìn)尺的控制非常重要，其目的就是控制每一循環(huán)的進(jìn)尺及鉆爆質(zhì)量。嚴(yán)格控制鉆孔精度，重點(diǎn)是控制周邊眼的外插角、開口誤差以及炮眼在斷面上分布的均勻性。嚴(yán)格控制爆破作業(yè)的質(zhì)量，特別是要控制裝藥量和裝藥方法，保證正確的起爆順序。做到及時(shí)檢測和及時(shí)反饋，特別是在地質(zhì)有變化的區(qū)段內(nèi)，做到一炮一次設(shè)計(jì)。強(qiáng)化組織管理、嚴(yán)格檢查制度，定人定孔，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。6.3超欠挖控制爆破后的圍巖面應(yīng)圓順平整，超挖量控制在10cm以內(nèi)，不欠挖。對(duì)圍巖的破壞程度：爆破后圍巖上無粉碎巖石和明顯的裂縫，并不得有浮石(巖性不好時(shí)無大浮石)，炮眼利用率大于90%。殘留炮孔痕跡，在開挖輪廓面上均勻分布。炮孔痕跡保留率：硬巖不少于80%，中硬巖不少于70%，軟巖不少于50%。相鄰兩孔之間的巖面平整，孔壁沒有明顯的爆破裂隙。相鄰兩孔之間出現(xiàn)的臺(tái)階形誤差不大于150mm。6.4爆破振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于洞內(nèi)外新澆筑混凝土的震速要求，不超過下表6的規(guī)定值。表6 新澆筑混凝土的震速限值混凝土齡期(h)震速限值(mm/s)12246.25244812.54812025對(duì)爆破振動(dòng)的量測：首先根據(jù)被保護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定控制振動(dòng)速度，采用爆破振動(dòng)測試儀進(jìn)行爆破振動(dòng)量測。將速度傳感器布設(shè)在被保護(hù)目標(biāo)的測試部位，測量爆破引起的測點(diǎn)實(shí)際振動(dòng)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出爆破振動(dòng)與地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，并據(jù)此檢算和控制每次爆破允許最大一段裝藥量，確保爆破振動(dòng)不超過規(guī)定的范圍，保護(hù)被保護(hù)目標(biāo)。監(jiān)測并記錄每次爆破的震動(dòng)情況及空氣增壓情況，做好震動(dòng)記錄資料，及時(shí)反饋信息。調(diào)整爆破作業(yè)裝藥量、炸藥品種、裝藥及爆破方式，使震速不超過允許值，并防止開挖面失穩(wěn)。6.4.1減小爆破振動(dòng)的技術(shù)措施在軟弱巖層中開挖隧洞，關(guān)鍵的技術(shù)問題是如何維護(hù)圍巖自身的穩(wěn)定，減少爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)破壞范圍。而在硬巖巖層中開挖隧洞，技術(shù)問題首先提高周邊輪廓的爆破形成質(zhì)量，其次是減小爆破所產(chǎn)生的地震效應(yīng)及其噪音。前者是工程所必須的，而后者則是隧洞開挖爆破環(huán)境所決定的。從爆破振動(dòng)效應(yīng)的產(chǎn)生和影響因素的理論分析入手，結(jié)合以往工程實(shí)踐對(duì)爆破振動(dòng)效應(yīng)的實(shí)際測試結(jié)果和對(duì)隧洞爆破減振問題系統(tǒng)地綜合研究，施工主要采取如下的隧洞爆破減振技術(shù)措施：6.4.2選用低爆速炸藥(20002500m/s)，或?qū)Ｓ玫墓獗ㄋ庍M(jìn)行周邊光面爆破。實(shí)測的振速在同條件下比普通二號(hào)巖石硝銨炸藥可降低6478.7。6.4.3設(shè)法創(chuàng)造良好的掏槽爆破臨空面條件，采用多重楔形掏槽以及直眼分層掏槽、螺旋形掏槽。在掏槽后槽腔足夠大時(shí)，盡可能采用寬孔距小抵抗線的布眼形式，以取得較好的臨空面。6.4.4選用合理的段間隔時(shí)差，使段間隔時(shí)差大于爆破振動(dòng)主振相的延續(xù)時(shí)間，使每段炸藥爆破基本上做到獨(dú)立作用，避免爆破振動(dòng)波的疊加作用。根據(jù)實(shí)測爆破振動(dòng)波形主振相振動(dòng)延續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)分析，一般建議硬巖隧洞段間隔時(shí)差采用50100ms，軟巖隧洞段間隔時(shí)差采用100200ms。6.4.5嚴(yán)格控制同段雷管的最大裝藥量。段最大允許裝藥量可參照下式進(jìn)行計(jì)算：式中：Qmax段最大允許裝藥量(kg)；R 爆源中心到振速控制點(diǎn)的距離(m)；Vkp質(zhì)點(diǎn)振速安全控制標(biāo)準(zhǔn)(cm/s)。建議中硬巖取10cm/s；硬巖取15cm/s；軟巖隧洞取5cm/s以下。K 與地震波傳播途徑通過的介質(zhì)性質(zhì)及爆破因素有關(guān)的系數(shù)；a 爆破振動(dòng)衰減系數(shù)，K、a參考爆破安全規(guī)程選取。對(duì)周邊采用分段預(yù)裂爆破，以減小掏槽掘進(jìn)炮眼爆破對(duì)周邊圍巖的振動(dòng)效應(yīng)。工程測試資料表明，理想的預(yù)裂縫有著顯著的減振效果，一般可減小振動(dòng)強(qiáng)度50左右。軟巖地段、集水坑等特殊部位部分的爆破開挖，沿周邊輪廓鉆一圈密集的預(yù)裂減振孔，能起到一定的減振效果。應(yīng)用控制爆破的原理，控制單位巖體爆破的炸藥用量。在隧洞大斷面開挖爆破中，根據(jù)炮孔的部位及作用，采用不同的炸藥單耗。周邊通過計(jì)算或試驗(yàn)，采用臨界裝藥量；溝槽采用加強(qiáng)拋擲爆破的裝藥量；擴(kuò)槽和底板眼采用標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破的裝藥量。掘進(jìn)眼槽腔上部采用松動(dòng)爆破的裝藥量，槽腔兩側(cè)采用減弱拋擲爆破的裝藥量，相腔下部采用標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破的裝藥量；二圈眼采用松動(dòng)爆破的裝藥量。做到在保證爆破效果的前提下控制炸藥單耗，以達(dá)到控制