隧道工程爆破設(shè)計(jì)方案

目錄一、工程概況...............................................-1-二、地質(zhì)概況...............................................-1-三、光面爆破理論...........................................-2-四、鉆爆設(shè)計(jì)...............................................-3-1、Ⅱ級(jí)圍巖全斷面法開(kāi)挖鉆爆設(shè)計(jì)............................-4-2、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖臺(tái)階法開(kāi)挖鉆爆設(shè)計(jì)..........................-8-3、Ⅴ級(jí)圍巖段鉆爆設(shè)計(jì).....................................-11-4、定位鉆眼...............................................-13-5、裝藥起爆...............................................-15-6、盲炮的處理.............................................-15-7、超欠挖控制.............................................-16-五、施工組織安排..........................................-17-1、人員組織...............................................-17-2、設(shè)備材料...............................................-18-六、質(zhì)量保證措施..........................................-18-七、安全保證措施..........................................-20-1、鉆孔...................................................-20-2、爆破...................................................-20-3、爆破器材運(yùn)輸...........................................-22-4、防火...................................................-22-5、瓦斯隧道爆破作業(yè).......................................-22-隧道工程爆破設(shè)計(jì)方案一、工程概況滬昆客專貴州段XX標(biāo)段DK664+133～DK693+138段共有13.5座隧道，計(jì)15997延長(zhǎng)米，各隧道圍巖長(zhǎng)度及施工方法見(jiàn)表1。表1隧道工程統(tǒng)計(jì)二、地質(zhì)概況-1-本段隧道工程沿線地質(zhì)復(fù)雜，不良地質(zhì)發(fā)育，尤其是巖溶地質(zhì)發(fā)育，哪嗙隧道洞身處于巖溶水平循環(huán)帶內(nèi)，可溶巖與非可溶巖接觸帶突泥、突水，地表失水，按Ｉ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道管理；同時(shí)煤層瓦斯及采空區(qū)、順層、危巖落石眾多，高山、竹林山、甲界坡、苗天隧道屬高瓦斯或具有瓦斯突出隧道。地層巖性：沿線地層出露較為完全，自前震旦系至第四系地層皆有分布。巖性以灰?guī)r、白云巖類(lèi)可溶巖為主，相間分布板巖、泥巖、砂巖、頁(yè)巖及煤系地層，局部地段有玄武巖分布。地質(zhì)構(gòu)造：區(qū)域范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造線密集，斷層發(fā)育，以近SN和NE向斷層為主。水文地質(zhì)特征：沿線通過(guò)長(zhǎng)江水系上游地帶，線路通過(guò)的主要河流有洛北河、南明河等。不良地質(zhì)：沿線不良地質(zhì)主要有巖溶、煤層瓦斯和采空區(qū)、滑坡、危巖落石、巖堆、泥石流、順層、軟質(zhì)巖風(fēng)化剝落等。特殊巖土：特殊巖土有人工棄土（碴）、軟土及松軟土、膨脹土、紅黏土等。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001,1/400萬(wàn))，測(cè)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。三、光面爆破理論隧道光面爆破采取微震動(dòng)控制爆破技術(shù)。為控制超挖，周邊采用光面爆破方法。隧道光面爆破要求周邊眼爆破既能將巖石爆落下來(lái)，又能形成規(guī)整的輪廓，盡可能保留半孔痕跡，減小爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)，-2-減少超挖量。裝藥集中度(q)、最小抵抗線(W)直接影響周邊巖石的爆落效果；“規(guī)整輪廓”主要與炮眼間距(E)、炮眼密集系數(shù)(m=E/W)和最小抵抗線有關(guān)(W)；半孔率主要與不耦合系數(shù)(D=d炮眼/d炸藥)有關(guān)。因此，影響隧道光面爆破效果的主要參數(shù)應(yīng)是：炮眼間距(E)、炮眼密集系數(shù)(m)、裝藥集中度(q)、最小抵抗線(W)、不耦合系數(shù)(D)。而它們之間又是相互聯(lián)系的，只有這些參數(shù)整體上處在某一正確的范圍內(nèi)，才能達(dá)到理想的光爆效果。影響光面爆破效果的因素有很多，主要有圍巖地質(zhì)條件、炸藥特性、斷面形狀和大小、鉆孔質(zhì)量等。其中圍巖地質(zhì)條件和鉆孔質(zhì)量是最主要的影響因素。實(shí)踐表明，通常的光面爆破參數(shù)取值范圍如下：炮眼間距E=(8～15)d、炮眼密集系數(shù)m=0.7～1.0、最小抵抗線W=(10～20)d或者W=E/m、不耦合系數(shù)D=1.5～2.0、裝藥集中度q=(0.04～0.4)kg/m。具體計(jì)算設(shè)計(jì)方法有：工程類(lèi)比法、半經(jīng)驗(yàn)半公式法、理論計(jì)算法。四、鉆爆設(shè)計(jì)各級(jí)圍巖開(kāi)挖施工方法見(jiàn)表2。表2隧道開(kāi)挖施工方法一覽表-3-隧道施工采用鉆爆法開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采用光面爆破或預(yù)裂爆破。拱部宜采用光面爆破，墻部宜采用預(yù)裂爆破，底板應(yīng)預(yù)留光爆層進(jìn)行光面爆破。爆破前應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、斷面尺寸、開(kāi)挖方法、循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具和爆破材料等進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)，施工中應(yīng)根據(jù)爆破效果及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，以達(dá)到最佳爆破效果。鉆爆設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括炮眼（掏槽眼、輔助眼、周邊眼）的布置、深度、斜率和數(shù)目；爆破器材、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)；起爆方法和爆破順序；鉆眼機(jī)具和鉆眼要求等。設(shè)計(jì)采用起爆網(wǎng)絡(luò)為孔內(nèi)微差起爆網(wǎng)絡(luò)：把不同區(qū)域炮眼中伸出的非電毫秒雷管導(dǎo)爆管腳線（10～20根）用1段雷管連接起來(lái)后，把外部網(wǎng)絡(luò)雷管的腳線用引爆雷管連接起來(lái)。注意：孔外連接雷管必須全是1段雷管，否則，可能造成部分炮眼拒爆。各段毫秒雷管腳線集束于掌子面中央懸掛，用電雷管起爆，瓦斯段采用磁電管起爆?？變?nèi)微差低段雷管跳段使用，使各相鄰段間隔時(shí)間大于40ms。周邊眼采用大段別雷管引爆，最后起爆，保證光爆效果。起爆順序：掏槽眼、擴(kuò)孔眼、內(nèi)圈眼、底板眼、周邊眼，擴(kuò)孔眼一層一層地往外進(jìn)行起爆，最后周邊眼爆破達(dá)到光爆效果。1、Ⅱ級(jí)圍巖全斷面法開(kāi)挖鉆爆設(shè)計(jì)隧道Ⅱ級(jí)圍巖全斷面法采用光面爆破開(kāi)挖，嚴(yán)格控制裝藥量及按照光面爆破設(shè)計(jì)施工，減少炮轟波對(duì)圍巖的擾動(dòng)，達(dá)到愛(ài)護(hù)圍巖的目的。光面爆破設(shè)計(jì)工藝流程見(jiàn)圖1。周邊眼采用φ25mm小直徑藥卷不隅合裝藥方式，其余炮眼采用連續(xù)裝藥，富水地段采用乳化防水炸藥，掏槽眼采用復(fù)式楔形掏槽。-4-爆破材料采用1～15段非電毫秒雷管和塑料導(dǎo)爆管起爆，周邊眼采用低爆速、低密度、高爆力、傳爆性好的小直徑2號(hào)巖石硝銨炸藥（φ25mm直徑），富水地段采用乳化炸藥，炮泥堵塞，導(dǎo)爆管復(fù)式網(wǎng)路聯(lián)接，各部一次起爆。光面爆破受多種因素影響,包括圍巖強(qiáng)度、整體性、節(jié)理、層理等地質(zhì)因素，爆破參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)調(diào)整。同一類(lèi)圍巖經(jīng)試爆取得的技術(shù)參數(shù)，做為初步依據(jù)，每一循環(huán)爆破作業(yè)都要根據(jù)上一循環(huán)爆破效果，以及本循環(huán)圍巖特征進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，選擇一組最佳技術(shù)參數(shù)。上一循環(huán)是下一循環(huán)的預(yù)設(shè)計(jì)和試爆破。施工順序：測(cè)量放樣→標(biāo)出孔位→鉆正頂孔→鉆孔→裝藥連線→起爆。鉆爆作業(yè)整個(gè)鉆孔過(guò)程，可分為準(zhǔn)備、定位、開(kāi)口、拔桿、移位-5-五步。⑴準(zhǔn)備開(kāi)工前準(zhǔn)備工作做到“四查”，即：查風(fēng)槍的運(yùn)轉(zhuǎn)；查風(fēng)水管路連接部位是否牢固；查鉆頭鉆桿等配件是否備全；查易耗材料、器材是否有充分的備用量。⑵定位在掌子面畫(huà)出各炮孔位置及中線和高程十字線，確定鉆孔范圍，并明確鉆孔先后次序。⑶開(kāi)口風(fēng)槍開(kāi)口時(shí)緩慢推進(jìn)，并特別注意鉆桿方向與隧道中線的夾角是否符合設(shè)計(jì)外插角。⑷拔桿在整體性好的石質(zhì)可中速較慢拔出；如遇破碎巖石卡釬時(shí)，應(yīng)慢慢來(lái)回推進(jìn)，使之拔出；如拔桿困難，再靠近該鉆位重新鉆眼，使之拔出。⑸移位鉆孔鉆好一個(gè)炮孔進(jìn)行下一炮孔鉆進(jìn)時(shí)，要做到“準(zhǔn)、順、平、齊”。準(zhǔn)：按周邊孔參數(shù)要求，孔位要選準(zhǔn)；順：側(cè)墻孔孔口要順開(kāi)挖輪廓線布置，使孔底均位于開(kāi)挖允許的超欠范圍內(nèi)；平：各炮眼相互平行（孔口和孔底距相等）；齊：孔底要落在同一平面上，爆出的斷面要整齊，便于下一循環(huán)作業(yè)。按各斷面炮孔爆破設(shè)計(jì)裝藥量裝藥聯(lián)線，塑料導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接采用復(fù)式聯(lián)接網(wǎng)路。炮孔孔口采用炮泥堵塞。-6-圍巖光面爆破通過(guò)不段的進(jìn)尺，不斷來(lái)調(diào)整、優(yōu)化，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，周邊眼間距宜控制在60～65cm、底板眼間距宜控制在65～70cm之間、抵抗線控制在75cm左右；上臺(tái)階內(nèi)圈眼間距為70～90cm，每環(huán)間距控制在75～100cm之間根據(jù)，中、下臺(tái)階內(nèi)圈眼間距可根據(jù)出碴能力靈活控制，一般為110～130cm之間，每層之間為70～110cm。Ⅱ級(jí)圍巖鉆爆設(shè)計(jì)及周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖如圖2、圖3。圖3周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖圖2Ⅱ級(jí)圍巖鉆爆設(shè)計(jì)圖Ⅱ級(jí)圍巖全斷面爆破開(kāi)挖設(shè)計(jì)參數(shù)及綜合爆破參數(shù)分別如表3、-7-表4。表3Ⅱ級(jí)圍巖全斷面爆破開(kāi)挖設(shè)計(jì)參數(shù)表2、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖臺(tái)階法開(kāi)挖鉆爆設(shè)計(jì)Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法開(kāi)挖，爆破器材選用乳膠炸藥、塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)，毫秒微差有序起爆。上臺(tái)階周邊眼采用Φ25mm小直徑藥卷，光面爆破，其它炮眼采用Φ32mm藥卷；下臺(tái)階周邊眼采用Φ25mm（長(zhǎng)200mm，200g／卷）藥卷，預(yù)裂爆破，其它炮眼采用Φ32mm藥卷。Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖臺(tái)階法施工典型斷面爆破設(shè)計(jì)、裝藥結(jié)構(gòu)如圖4、圖5。-8-Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖臺(tái)階法施工典型爆破設(shè)計(jì)示意圖圖4Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖臺(tái)階法施工典型爆破設(shè)計(jì)示意圖圖5Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖爆破藥量分配見(jiàn)表5所示，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表6和表7所示。表5Ⅲ、IV級(jí)圍巖正臺(tái)階開(kāi)挖光面、預(yù)裂爆破裝藥參數(shù)表-9-表6Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖上臺(tái)階光面爆破主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)-10-表7Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖下臺(tái)階預(yù)裂爆破主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)掏槽是隧道爆破的關(guān)健環(huán)節(jié)，掏槽效果的好壞直接關(guān)系到炮孔利用率和對(duì)圍巖的擾動(dòng)。根據(jù)本段隧道地質(zhì)情況，采用復(fù)式楔形掏槽。炮眼深度：掏槽眼眼深2.6m，其它炮眼深2.5m。起爆方式為孔內(nèi)微差起爆。周邊眼采用Φ25mm小直徑藥卷間隔裝藥，其它炮眼采用Φ32mm藥卷連續(xù)裝藥。3、Ⅴ級(jí)圍巖段鉆爆設(shè)計(jì)Ⅴ級(jí)圍巖采用交叉中隔壁法（CRD法）開(kāi)挖時(shí)，按12小時(shí)一循環(huán)考慮，每循環(huán)進(jìn)尺1.8米，日進(jìn)尺3.6米。圍巖鉆爆設(shè)計(jì)詳見(jiàn)圖6-11-《CRD法開(kāi)挖圍巖鉆爆設(shè)計(jì)圖》。具體裝藥參數(shù)詳見(jiàn)表8《CRD法開(kāi)挖圍巖左上部開(kāi)挖裝藥量表》、表9《CRD法開(kāi)挖圍巖左下部開(kāi)挖裝藥量表》、表10《CRD法開(kāi)挖圍巖右上部開(kāi)挖裝藥量表》、表11《CRD法開(kāi)挖圍巖右下部開(kāi)挖裝藥量表》。實(shí)際施工中不斷優(yōu)化爆破參數(shù)，以取得最佳的爆破效果。表8CRD法開(kāi)裝藥量表圖6CRD法開(kāi)挖圍巖鉆爆設(shè)計(jì)圖挖圍巖左上部表9CRD法開(kāi)挖圍巖左下部裝藥量表-12-表10CRD法開(kāi)挖圍巖右上部裝藥量表表11CRD法開(kāi)挖圍巖右下部裝藥量表4、定位鉆眼-13-人工鉆眼開(kāi)始前，測(cè)量人員用紅油漆準(zhǔn)確繪出開(kāi)挖面的中線和輪廓線，標(biāo)出炮眼位置，其誤差不超過(guò)5cm。鉆孔時(shí)，鉆桿與隧道軸線保持平行。按炮眼布置圖正確鉆孔。對(duì)于掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度要求比其它眼高，開(kāi)眼誤差要控制在3cm和5cm以內(nèi)。人工鉆眼，利用自制鑿巖臺(tái)架、YT-28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)施工，鉆工首先熟悉炮眼布置圖，熟練地操縱鑿巖機(jī)械，特別是鉆周邊眼，有專人指揮，以確保周邊眼有準(zhǔn)確的外插角。同時(shí)，根據(jù)眼口位置及掌子面巖石的凹凸程度調(diào)整炮眼深度，以保證炮眼底在同一平面上。鉆眼作業(yè)應(yīng)符合下列要求：⑴炮眼的深度和斜率應(yīng)符合鉆爆設(shè)計(jì)。掏槽眼眼口間距誤差不大于3cm、眼底間距誤差不得大于5cm；輔助眼眼口排距、行距誤差均不得大于5cm；周邊眼眼口位置誤差不得大于3cm，眼底不得超出開(kāi)挖斷面輪廓線3～5cm/m（深眼取大值，淺眼取小值）。⑵當(dāng)采用鑿巖機(jī)鉆眼時(shí)，掏槽眼眼口間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm；眼底不得超出開(kāi)挖斷面輪廓線15cm。⑶當(dāng)開(kāi)挖面凹凸較大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況調(diào)整炮眼深度，使周邊眼和輔助眼眼底在同一垂直面上。⑷鉆眼完畢，按炮眼布置圖進(jìn)行檢查并做好記錄，對(duì)不符合要求的炮眼應(yīng)重鉆，經(jīng)檢查合格后方可裝藥。⑸采用鑿巖機(jī)鑿孔，當(dāng)鑿孔高度超過(guò)2.0m，都應(yīng)配備與開(kāi)挖斷面相適應(yīng)的作業(yè)臺(tái)架進(jìn)行鑿孔；鉆孔作業(yè)應(yīng)定人定崗，尤其是左右側(cè)周邊眼司鉆工不宜變動(dòng)。-14-5、裝藥起爆裝藥前，用由木制的炮鉤和小于炮眼直徑的高壓風(fēng)管輸入高壓風(fēng)將炮眼石屑刮出和吹凈。裝藥方式除周邊眼采用間隔裝藥外其余采用正向連續(xù)裝藥。裝藥前，首先認(rèn)真檢查毫秒雷管的外觀質(zhì)量與批次，外觀質(zhì)量不合格的雷管?chē)?yán)禁使用，同排炮所使用的雷管必須是統(tǒng)一批次的。裝藥分片分組并按炮眼設(shè)計(jì)圖確定的裝藥量自上而下進(jìn)行，雷管“對(duì)號(hào)入座”。炮眼以炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度不小于40cm。所有炮眼的剩余部分采用水炮泥和黏土炮泥封堵，必須填滿，以減少爆破中的明火出現(xiàn)。安全注意事項(xiàng)：起爆器必須有專人看管，嚴(yán)禁亂丟亂放；起爆器的看管人員攜帶起爆器在掌子面人員未全部撤離之前，不準(zhǔn)離開(kāi)掌子面；母線的敷設(shè)距離高壓線的距離不小于5米；在連接起爆網(wǎng)絡(luò)之前，雷管的腳線與母線必須短路；爆破現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有專人統(tǒng)一指揮；起爆地點(diǎn)必須在洞外右側(cè)10米處，不準(zhǔn)起爆人員面向洞口。6、盲炮的處理當(dāng)遇到盲炮后，及時(shí)查明盲炮的原因。發(fā)現(xiàn)盲炮或懷疑有盲炮，應(yīng)立即報(bào)告并及時(shí)處理。若不能及時(shí)處理，應(yīng)在附近設(shè)明顯標(biāo)志，并采取相應(yīng)的安全措施。難處理的盲炮，應(yīng)請(qǐng)示爆破工作領(lǐng)導(dǎo)人，派有經(jīng)驗(yàn)的爆破員處理。處理盲炮時(shí)，無(wú)關(guān)人員不準(zhǔn)在場(chǎng)，應(yīng)在危險(xiǎn)區(qū)邊界外設(shè)警戒，危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)禁止進(jìn)行其他作業(yè)。禁止拉出或掏出起爆藥包。-15-盲炮處理后，應(yīng)仔細(xì)檢查爆堆，將殘余的爆破器材收集起來(lái)，未判明爆堆有無(wú)殘留的爆破器材前，應(yīng)采取預(yù)防措施。經(jīng)檢查確認(rèn)炮孔的起爆線路完好時(shí)，可重新起爆。處理淺眼盲炮時(shí)，可用木制、竹制或其它不發(fā)生火星的材料制成的工具，輕輕將炮眼內(nèi)大部分填塞物掏出，用聚能藥包誘爆。處理深孔盲炮時(shí)，可取出部分填塞物，向孔內(nèi)灌水，使之失效，然后進(jìn)行下一步處理。盲炮處理應(yīng)在當(dāng)班處理，不移交下一班組。7、超欠挖控制爆破后的圍巖面保證圓順平整無(wú)欠挖,隧道允許超挖值見(jiàn)表12。注：1、本表適用于炮眼深度不大于3.0m的隧道。炮眼深度大于3.0m時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況另行規(guī)定。2、平均線形超挖值超挖橫斷面積。爆破設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面周長(zhǎng)（不包括隧底）3、最大超挖值是指最大超挖處至設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓切線的垂直距離。4、表列數(shù)值不包括測(cè)量貫通誤差、施工誤差。如采用預(yù)留支撐沉落量時(shí)，不應(yīng)再計(jì)超挖值。5、測(cè)量方法采用隧道斷面儀或全站儀配反光片進(jìn)行。6、超過(guò)本表所列數(shù)值的部分按局部坍塌或塌落處理。隧道超欠挖的測(cè)定采用直接尺量的方法，用二次襯砌輪廓鋼架做-16-基準(zhǔn)，當(dāng)防水板鋪設(shè)專用臺(tái)車(chē)移動(dòng)時(shí)，用直尺量取需測(cè)定點(diǎn)至輪廓?jiǎng)偧艿淖钚【嚯x，并考慮噴射混凝土的厚度，以確定超欠挖值。采用風(fēng)鉆打眼，炮眼深度在3m以內(nèi)時(shí)，兩茬炮銜接處的臺(tái)階不得大于15cm；采用臺(tái)車(chē)打眼，接茬處的臺(tái)階高度應(yīng)按機(jī)型而定，但不得大于25cm。隧道開(kāi)挖不得欠挖，當(dāng)圍巖完整、石質(zhì)堅(jiān)硬時(shí)，允許巖石個(gè)別突出部分侵入襯砌（每1m2不大于0.1m2、高度不大于5cm）。拱腳和墻腳以上1m范圍內(nèi)嚴(yán)禁欠挖。隧道周邊炮眼痕跡保存率是衡量開(kāi)挖面平整度的一個(gè)指標(biāo)，炮眼痕跡保存率應(yīng)滿足表13的規(guī)定：表13各種圍巖周邊炮眼痕跡保存率注：炮眼痕跡保存率＝（殘留有痕跡的炮眼數(shù)/周邊眼總數(shù)）×100％五、施工組織安排1、人員組織項(xiàng)目部設(shè)：即工程部、安質(zhì)部、物資部，計(jì)劃合同部、財(cái)務(wù)部及綜合部。對(duì)作業(yè)架子隊(duì)具體工作進(jìn)行計(jì)劃、協(xié)調(diào)，落實(shí)工程各方面工作開(kāi)展。為使隧道鉆爆工程能順利完成，現(xiàn)場(chǎng)成立以架子隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)為組長(zhǎng)的施工領(lǐng)導(dǎo)小組，組內(nèi)成員分工如表14。表14隧道鉆爆人員分工\t"_