隧洞專項設(shè)計方案

1、隧洞專項設(shè)計方案工程隧洞爆破工程專項設(shè)計方案設(shè)計依據(jù)與原則1.1設(shè)計依據(jù)1.1.1法律、法規(guī)及條例（1）中華人民共和國環(huán)境保護法；（2）中華人民共和國安全生產(chǎn)法2014.12.01；（3）中華人民共和國民用爆炸物品安全管理條例（2006.9.1）；（4）建筑工程安全生產(chǎn)管理條例國務(wù)院令第393號；（5）公安部爆破作業(yè)人員資格條件和管理要求（GA53-20；（6）公安部爆破作業(yè)單位資質(zhì)條件和管理要求（GA990-2012）；（7）公安部爆破作業(yè)項目管理要求（GA991-2012）：（8）廣西省公安廳及梧州市公安局的有關(guān)規(guī)定；（9）其他必須遵守的國家法律、法規(guī)、條例。1.1.2技術(shù)規(guī)范及行業(yè)標準（

2、1）國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局爆破安全規(guī)程（GB6722-2014）；（2）土方與爆破工程施工及驗收規(guī)范（GB50201-2012）o；（3）建設(shè)部施工機械安全操作規(guī)程；（4）公安部爆破作業(yè)人員安全技術(shù)考核標準GA53-93；（5）中華人民共和國行業(yè)標準電業(yè)安全工作規(guī)程（DL408-91）；（6）非煤礦礦山企業(yè)安全生產(chǎn)許可證實施辦法國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第20號，2009年6月8日起施行；（7）國家安全監(jiān)管總局關(guān)于切實加強金屬非金屬地下礦山安全避險“六大系統(tǒng)建設(shè)的通知安監(jiān)總管2011108號，2011.7.13；（8）國家和地方政府頒布的有關(guān)技術(shù)規(guī)范和法規(guī)。1.1.3現(xiàn)場勘察及有關(guān)技術(shù)文件（

3、1）爆破手冊，冶金工業(yè)出版社，汪旭光，2010.10；（2）中國爆破新技術(shù)，冶金工業(yè)出版社，鄭炳旭，2012.10；（3）爆破設(shè)計與施工，冶金工業(yè)出版社，中國工程爆破協(xié)會，2011.05；（4）岑溪市丹竹水庫G65高速公路思孟大橋段水源保護工程勘察報告及設(shè)計圖紙；（5）現(xiàn)場勘察該工程項目施工場地、周圍環(huán)境等情況。1.2設(shè)計原則（1）周邊釆用光面爆破，最大限度控制爆破震動強度，確保隧洞圍巖盡量不受損壞，盡可能保護周圍巖層的完整；（2）采用先進的爆破技術(shù)，盡可能縮短施工工期。1.3編制范圍本方案適用于岑溪市丹竹水庫G65高速公路思孟大橋段水源保護工程隧道石方爆破開挖以及質(zhì)量、安全、文明施工等各種保

4、證措施。工程概述2.1工程概況G65高速公路思孟大橋段水源保護工程位于義昌江一級支流坷尾河中下游,工程區(qū)最下游斷面距離丹竹水庫壩址約1.4km。丹竹水庫于2016年9月開工建設(shè)，當前大壩主體工程已基本完成。G65包茂高速公路于2017年11月1日建成通車，該高速公路部分路段橫穿丹竹水庫庫區(qū)，穿越斷面為本次設(shè)計涉及的工程區(qū)河段，即思孟大橋段。待爆破聯(lián)通隧道位于思孟大橋東側(cè)的山體中，進口位于思孟大橋南橋頭東側(cè)65m處，隧洞出口位于思孟大橋北橋頭東側(cè)150m處，連通隧洞長度為275m,平面呈直線布置，隧洞進口底高程137.50m,出口底高程129.65m,底坡為1/35。隧洞進門設(shè)12.23m長的進

5、水渠，出口設(shè)8.32長出水渠。周邊環(huán)境見圖2.1隧道周邊實景圖所示。2.2隧洞斷面尺寸隧道斷面尺寸：斷面為圓拱直墻形式，斷面尺寸為4.5mx6m（寬x高），隧道斷面面積約為24.8m2,具體尺寸斷面見圖2-1隧道斷面圖所示。圖2.2隧道斷面尺寸圖2.3地質(zhì)情況隧道地質(zhì)條件及圍巖性質(zhì)具體如下：樁號0+000-0+010m：隧洞進口地形坡度39。，下伏基巖為志留紀溫金片巖組（Sw）的云母片巖，強風化層厚5.1m6.2m,下限埋深5.1m6.5m；弱風化層厚13.6m13.9m,下限埋深18.9m20.lm。該洞段巖體風化深，圍巖為強風化巖體，裂隙發(fā)育，巖體破碎、碎裂嚴重，所以該段圍巖類別為V類。樁

6、號0+0100+025m：圍巖為志留紀溫金片巖組（Sw）的云母片巖，隧洞埋深1525m,上覆巖體全風化層厚0.3m0.3m,下限埋深0.3m0.3m；強風化層厚5.1m6.2m,下限埋深5.Im6.5m；弱風化層厚13.6m13.9m,下限埋深18.9m20.1m。該洞段圍巖為弱風化巖體，隧洞處于地下水位線之下，圍巖類別為IV類。樁號0+0250+185m：圍巖為志留紀溫全片巖組（Sw）的云母片巖，隧洞埋深2560m,上覆地形坡度19。37。，覆蓋層為粘土，厚0.2m5.2m；下伏基巖為云母片巖，全風化層厚0.7m17.5m,下限埋深0.7m20.2m；強風化層厚6.3m17.5m,下限埋深7

7、m36m；弱風化層厚11.3m13.6m,下限埋深20.6m49.6m。該洞段圍巖為微風化巖體，隧洞處于地下水位線之下，圍巖類別總體為III類。樁號0+1850+260m：圍巖為志留紀溫金片巖組（Sw）的云母片巖，隧洞埋深1540m,上覆地形坡度21-26；覆蓋層為粘土，厚0.7m1.5m；下伏基巖為云母片巖，全風化層厚3m13.6m,下限埋深3.8m14.8m；強風化層厚6.1m14.6m,下限埋深10.lm29.3m,弱風化層厚9.8m12.9m,下限埋深20.6m42.2m。該洞段圍巖為弱風化巖體,裂隙較發(fā)育，隧洞處于地下水位線之下，圍巖類別為IV類。樁號0+2600+275m：隧洞出口

8、地形坡度31-37；覆蓋層厚0.6m1.5m;全風化層厚1.3m3m,下限埋深2m4.5m；下伏基巖為志留紀溫金片巖組（Sw）的云母片巖，強風化層厚6.1m8m,下限埋深9.9m10.6m；弱風化層厚5.8m9.7m,下限埋深15.7m20.3m。該洞段巖體風化深，圍巖為強風化巖體，所以該段圍巖類別為V類。2.4水文情況工程區(qū)域?qū)倌蟻啛釒駶櫦撅L氣候，光照充足，氣候溫和，夏長無冬，雨量充沛，既有明顯的季風氣候，又有復(fù)雜的山區(qū)氣候特色，夏季濕熱多雨，多發(fā)洪水，冬季較旱。據(jù)岑溪氣象站資料統(tǒng)計，多年平均氣溫21.4C,歷年最高氣溫38.6C,歷年最低氣溫-3Co多年平均降雨量為1467mm,多年平均

9、相對濕度81%,多年平均最大風速16m/so流域內(nèi)徑流成因均為降雨形成,4月份便進入汛期，汛期4月-9月的降雨占全年雨量的80%左右。區(qū)域水文地質(zhì)條件受本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的影響，地下水類型有孔隙水和基巖裂隙水兩種?？紫端饕癫赜谏襟w的全風化層、坡殘積層中，其補給由降雨、地表水補給，集中向河流排泄，受季節(jié)性影響較大?；鶐r裂隙水主要分布于斷裂破碎帶及巖石節(jié)理裂隙密集帶，其含水量與破碎帶及裂隙的發(fā)育程度或張開程度有關(guān)，其補給由地表水及潛水補給。3.隧洞掘進方案設(shè)計3.1隧洞掘進斷面炮孔的種類與作用掘進斷面的炮孔按其位置和作用分為掏槽孔、輔助孔（崩落孔）、周邊孔及底板孔。掏糟孔應(yīng)布置在斷面中央或偏下部，即

10、以隧洞軸線上一點為圓心，以隧洞高或?qū)挾鹊?/4為半徑的圓內(nèi)，因為這個部位的巖石對爆破的夾制作用小，便于鉆孔作業(yè)。周邊孔沿開挖幅員邊線均勻布置，且斷面的轉(zhuǎn)折處必須布孔，以保證炸出需要的規(guī)格尺寸?？卓陂g距通常為3050cm。若為直墻拱形斷面，尤其是曲率半徑較小的斷面，拱弧處應(yīng)比側(cè)墻部位的周邊孔間隔小一些，若遇石質(zhì)不均，石質(zhì)軟弱的部位要密一些。角度通常為8085。，孔口距幅員線的距離一般為520cm?？椎拙喾鶈T線的距離見表3.1所示。表3.1周邊孔至幅員邊線距離巖石堅硬系數(shù)（f）34466881515孔底至幅員邊線距離2010105500超出510（cm）III輔助孔的布置主要依據(jù)掏槽形式、毛洞幅員

11、平整度要求、掏糟孔與周邊孔之間的孔底距離等因素有關(guān)。在保證周邊孔爆破效果的前提下，盡量以較少的孔數(shù)呈均勻分布在掏槽孔與周邊孔之間。3.2隧洞掘進爆破參數(shù)的確定確定隧洞掘進各種合理的爆破參數(shù)，是取得良好爆破效果和加快掘進進度的重要前提。隧洞掘進爆破參數(shù)主要有炸藥消耗量、炮孔直徑、炮孔深度（角度、位置、孔口距和孔底距）、炮孔數(shù)冃等。3.2.1炸藥消耗量的確定計算炸藥消耗量一般釆用如下公式：式中：q炸藥單耗，kg/m3；K炸藥爆力系數(shù)，取1.251.4；f巖石堅固系數(shù)，取f=8；S隧洞斷面面積，m2o斷面面積S掘=24.8m3。隧洞掘進單位炸藥消耗量可參考表3.2。表3.2隧洞掘進單位炸藥消耗量q參

12、考值（kg/n?）面積單耗巖石普式堅固系數(shù)f234681012141520200.600.861.261.621.80隧洞掘進單位炸藥消耗量要通過現(xiàn)場試驗確定，以求得最佳值。3.2.2炮孔直徑的選擇炮孔直徑對鉆孔生產(chǎn)率、孔數(shù)、單位炸藥消耗量和隧洞周壁平整度都有影響。炮孔直徑以及相對應(yīng)的炸藥直徑增大，使炸藥能量相對集中，這樣爆速和爆炸穩(wěn)定性都相對應(yīng)的得到提高。但是，過大的炮孔直徑將導(dǎo)致鉆孔速度明顯下降，并影響巖石破碎質(zhì)量、隧洞周壁平整度和圍巖的穩(wěn)定性。所以，必須根據(jù)鉆孔設(shè)備和工具、炸藥性能以及掘進的其他具體條件予以綜合分析，合理選取孔徑。一般選用3840mm,本工程釆用40mm炮孔直徑。3.2.

13、3炮孔數(shù)目的確定全斷面炮孔數(shù)目的確定，通常釆用如下計算方法：式中：N炮孔數(shù)目，個；f巖石堅硬系數(shù)；s通道斷面面積，m2o2號聯(lián)絡(luò)通道炮孔個數(shù)計算根據(jù)施工現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，然后以實際情況炮孔數(shù)量再做適當調(diào)整。3.2.4炮孔深度的確定炮孔深度與炮孔長度不同，它是指炮孔底到工作面的垂直距離。炮孔深度是決定掘進循環(huán)進尺的重要因素。為了實現(xiàn)快速掘進，在提高掘進機械化程度和改善工作組織的前提下，應(yīng)力求加大孔深和循環(huán)次數(shù)。加大孔深能夠提高工時效率，即增大鉆孔和裝渣時間所占工時百分率，而裝藥爆破、通風和準備工作等作業(yè)時間所占工時百分率下降。根據(jù)以往隧道施工經(jīng)驗結(jié)合本工程地質(zhì)情況，綜合比較后，取炮孔深度L=1.5m

14、較為適宜。3.2.5裝藥量計算3.2.5.1全斷面爆破一次的總裝藥量確定單位炸藥消耗量后，再乘以隧洞斷面面積和每循環(huán)的進尺數(shù)就能夠得到一次施工的炸藥消耗量。式中：Q全斷面爆破一次的總裝藥量，kg；q炸藥單耗，kg/m3；S全斷面的面積，m2；L炮孔的深度，mo3.2.5.2單個炮孔的裝藥量的計算周邊孔或輔助孔的平均裝藥量式中：Q1單個周邊孔或輔助孔的平均裝藥量，kg；m單個周邊孔和輔助孔的總數(shù)目，50個；n2掏槽孔的數(shù)目，6個。隧道單孔裝藥量計算：（取0.5kg）（1）周邊孔藥量計算：根據(jù)施工經(jīng)驗，周邊孔要比計算值小一些，一般情況下為70%80%。（取0.4kg）（2）單個掏槽孔或底板孔的裝藥

15、量計算：（掏槽取0.9kg,底板孔取0.7）式中：Q2單個掏槽孔或底孔的裝藥量，kg0以上爆破參數(shù)要通過現(xiàn)場試驗，施工過程中應(yīng)根據(jù)巖性和環(huán)境條件變化及時調(diào)整和優(yōu)化炸藥單耗和單孔藥量等爆破參數(shù)，實行動態(tài)設(shè)計。3.2.53每一循環(huán)爆破參數(shù)與預(yù)計鉆爆指標（1）每一循環(huán)爆破參數(shù)隧洞每一循環(huán)爆破參數(shù)詳見表3.3。表3.3隧洞每一循環(huán)爆破參數(shù)表炮孔種類炮孔個數(shù)炮孔深度雷管段別藥卷數(shù)量單孔Q/kg合計/kg掏槽孔61.6MS127.00.95.4擴大孔141.5MS542.00.68.4周邊孔301.5MS760.00.412底板孔61.6MS921.00.74.2共計56150.03()（2）預(yù)計鉆爆指標

16、預(yù)計鉆爆指標見表3.4所示。表3-4預(yù)計鉆爆指標序號鉆爆指標單位數(shù)量1炮孔利用率（預(yù)先設(shè)計）%0.902-個循環(huán)進尺m1.503一個循環(huán)爆下的原巖體積m337.24單位巖體炸藥消耗量Kg/m30.815進尺Im的雷管消耗量個453.2.6炮孔方向和角度的確定炮孔的軸線方向稱為炮孔的方向，炮孔軸線與作業(yè)面的夾角稱為炮孔的角度。它根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)和炮孔作用而定。炮孔通常應(yīng)與巖石裂縫或?qū)永泶怪被蛐苯?，盡量避免與層理平行和鉆入裂縫。輔助孔應(yīng)朝向掏槽孔方向，保證繼續(xù)擴大掏槽效果。周邊孔應(yīng)朝向幅員邊線，以保證爆出設(shè)計幅員。炮孔與作業(yè)面的角度大小，根據(jù)巖石的堅硬程度、炮孔作用及便于作業(yè)而定。角度越小，最小抵抗線

17、越小，爆破越容易。掏槽孔的角度，應(yīng)根據(jù)巖石堅固程度、作業(yè)面大小確定，通常為65。75。；周邊孔和輔助孔角度通常為80。85。3.2.7炮孔的布置3.2.7.1炮孔布置步驟炮孔的布置是確定每個炮孔在作業(yè)面上的位置和巖石內(nèi)部的空間位置。炮孔布置合理與否，關(guān)系到炸藥在巖石內(nèi)部的合理使用，也關(guān)系到炮孔效能的發(fā)揮，是鉆爆方案中關(guān)鍵性的因素。炮孔的布置是根據(jù)巖石性質(zhì)、作業(yè)面大小、炮孔種類和作業(yè)等因素確定。炮孔布置的步驟是：（1）根據(jù)作業(yè)面大小和巖層性質(zhì)等選擇掏槽形式；（2）布置掏槽孔；（3）布置周邊孔，先布置斷面轉(zhuǎn)角處的炮孔；（4）根據(jù)斷面情況，在掏槽孔與周邊孔之間，均勻交錯布置一排或數(shù)排輔助孔；（5）繪

18、制全斷面炮孔布置圖，標出各部尺寸。3.2.7.2布置炮孔（1）計算掏槽孔長度（2）布置周邊孔根據(jù)周邊孔的孔口距離為4050cm,孔口距幅員線取10cm,底部孔孔口距幅員線取20cm、孔底超出地坪取20cm,如圖3-1所示。3.3起爆網(wǎng)路本工程釆用導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路，它由擊發(fā)元件、傳爆元件、起爆元件三部分組成，起爆網(wǎng)路釆用“大把抓非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路。3.3.1起爆順序起爆順序為掏槽孔一擴大孔一周邊孔一底板孔，炮孔相對應(yīng)的雷管段別為MS-1、MS-5、MS-7、MS-9段別非導(dǎo)爆管雷管。起爆網(wǎng)路采用擊發(fā)針激發(fā)引爆，不同雷管延時時間如表3-5所示。表3-5起爆器材段別及延期時間炮孔名稱雷管段別延時時

19、間/ms間隔時間/ms掏糟孔MS-100擴大孔MS-5110110周邊孔MS-720090底板孔MS-931011()3.3.2起爆網(wǎng)路本工程釆用非電導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路，全斷面爆破炮孔雷管段別布置及網(wǎng)路如圖32所示。圖3-2爆破炮孔雷管段別布置及網(wǎng)路圖3.4爆破器材選用3.4.1火工品器材采用非電導(dǎo)爆管雷管半秒段別，雷管分為MSl、MS5、MS7、MS9,一共使用4個段別，如圖3-3所示。3.4.2炸藥選用炸藥釆用(p32mm規(guī)格2#巖石乳化炸藥，如圖3.3所示。4.爆破安全校核及控制措施在完成巖石爆破破碎的同時，爆破作業(yè)必然會伴生爆破飛石、地震波、空氣沖擊波、噪音、毒氣等負面效應(yīng)即爆破公害。

20、所以，在爆破作業(yè)中，需研究爆破公害的產(chǎn)生原因、公害強度的分布與衰減規(guī)律，通過科學的爆破設(shè)計，釆用有效的施工工藝措施，以確保保護對象的安全。4.1爆破振動安全校核巖石爆破過程中，除對臨近炮孔的巖石產(chǎn)生破碎、拋擲外，爆炸能量的一部分將以地震波的形式向四周傳播，導(dǎo)致地面振動。這種振動即為爆破地震。爆破地震達到一定強度后，能夠引起地面建筑物和一些敏感設(shè)施的安全危害，通常認為爆破地震居于爆破公害之首。我國爆破安全規(guī)程(GB6722-2014)對某些建(構(gòu))筑物的允許質(zhì)點峰值震動速度作了具體規(guī)定，其爆破安全振動值見表4-1所示。質(zhì)點峰值震動速度的計算用下式：式中：v峰值質(zhì)點震動速度，cm/s；Q最大單響段

21、藥量，kg；R測點至爆源中心距離，m；K、a與地質(zhì)條件、爆破類型及爆破參數(shù)有關(guān)的系數(shù)。表4.1爆破安全振動值序號保護對象類別安全允許質(zhì)點振動速度(cm/s)f10Hz10Hzf50Hzf50Hz1土窯洞、土坯房、毛石房屋0.150.450.450.90.91.52一般民用建筑物1.52.02.02.52.53.03工業(yè)和商業(yè)建筑物2.53.53.54.54.25.04一般古建筑與古跡0.10.20.20.30.30.55水工隧洞7-881010156運行中的水電站及電廠中心控制室設(shè)備0.50.60.60.70.70.97交通隧洞1012121515208礦山巷道1518182520309永久性

22、巖石高邊坡59812101510新澆大體積混凝土（C20）：齡期：初期3天齡期：3天7天齡期：7天28天1.52.03.04.07.08.02.02.54.05.08.010.02.53.05.07.010.012.0對于較重要工程，應(yīng)通過現(xiàn)場觀測試驗確定K、a值。在沒有現(xiàn)場試驗資料的情況下，不同巖石的K、a值可參考表4-2。表4.2爆區(qū)不同巖性的K、a值巖性Ka堅硬巖石501501.31.5中硬巖石1502501.51.8軟巖石2503501.82.0若取Q=12kg、K=250、a=1.8、R=65m時，針對思孟大橋西橋頭處：0對照表4-1可知，對于一般民用建筑物當f10Hz時，安全允許質(zhì)

23、點振動速度為1.52.0cm/s；當10Hzf50Hz時，安全允許質(zhì)點振動速度為2.02.5cm/s；當fV50Hz時，安全允許質(zhì)點振動速度為2.53.0cm/s。而本次爆破質(zhì)點振動速度為0.6cm/s,0.6cm/sV1.5cm/s,所以對65m以外的民用建筑不會產(chǎn)生影響。為了確保爆破開挖施工引起的爆破振動得到有效控制，并據(jù)現(xiàn)場實測取得的真實的振動數(shù)據(jù)反饋施工，供鉆爆施工設(shè)計調(diào)整和完善，針對典型區(qū)域的爆破施工，提出必須進行爆破振動跟蹤監(jiān)測，在爆破振動安全與工程進度及成本間取得合理的平衡。爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)時評定爆破振動安全和振動控制效果的基本依據(jù)。一般情況下將經(jīng)驗公式經(jīng)過變換，可得計算一次或一段最大起爆藥量，即：4.2爆破飛石根據(jù)瑞典徳湯尼克基金會對露天臺階爆破提出的飛石距離公式式中：Rmax露天臺階爆破提出的飛石距離，m；D炮孔直徑，cm；對于炮孔直徑為4.0cm的炮孔，。因為隧洞口爆破開設(shè)只有一個自由面，飛石距離可超過63m以上。4.3空氣沖擊波安全距離計算炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫高壓氣體，或直接壓縮周圍空氣，或通過巖體裂縫及藥室通道高速沖入大氣并對其壓縮形成空氣沖擊波?？諝鉀_擊波超壓達到一定量值后，就會導(dǎo)致建筑物破壞和人體器官損傷