隧道钻爆设计

光面爆破钻爆设计方案太行山隧道光面爆破钻爆设计方案一、工程概况太行山隧道位于山西省与河南省交界处，起于山西省长治市平顺县石城镇克昌村，止于河南省安阳市林县姚村镇坟头村。隧道采用双洞单线方案，左右线隧道进口里程分别为：DK578+875、DyK578+865，路肩标高分别为552.08m、552.20m。左右线隧道出口里程分别为：DK597+000、DyK596+973.06，路肩标高分别为378.03m、377.62m。左线隧道全长18125m，右线隧道全长18108.066m。隧道最大埋深915m，最小埋深12m。线路在DK590+335～DK590+740（DyK590+310～DyK590+705）下穿露水河浅埋地段。1、工程地质特征（1）地形地貌隧道穿越太行山中高山区的主脉区及太行山东麓大断裂带。地势起伏，沟深坡陡，山势险峻。地面高程360~1420m，相对高差约150~900m，为典型的嶂石岩地貌。洞口山势较陡，植被一般，多为荆棘、沙蒿等灌木。（2）地层岩性沿线地层出露较齐全，除泥盆系、志留系地层缺失外，其余各时代地层均有出露。现由新至老简述如下：第四系（Q）、第三系（R）、三叠系（T）、二叠系（P）、石灰系（C）、奥陶系（O）、寒武系（ε）、光面爆破钻爆设计方案震旦系（Z）、太古界、岩浆岩。（3）隧道围岩分级隧道围岩分级：隧道主要穿越Ⅳ、Ⅴ级围岩，Ⅱ级围岩长度：左线6734m，右线6734m；Ⅲ级围岩长度:左线6327m，右线6241m；Ⅳ级围岩长度:左线3035m，右线3129m；Ⅴ级围岩长度：左线1994m，右线1971m；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩占隧道总长度的比例分别为：37.23%、34.98%、16.77%、11.02%。2、水文地质特征(1)水文地质特征整个隧道水文地质条件简单，构造不发育，隧道通过地层差异性较小。（2）地下水类型沿线地下水在不同的地貌单元及地质构造单元，分布有不同类型，本线所经地区的地下水类型主要有以下三种：第四系孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水，区内地表水和地下水多属重碳酸-钙型水，对混凝土一般不具侵蚀性，可多供生活饮用和一般工程用水。受附近工业污染的局部地段和有咸水分布的地段，一般对混凝土具硫酸盐弱~中等侵蚀性。二、光面爆破太行山隧道光爆的预定目标是“杜绝欠挖，平均线性超挖控制在10cm以内，光爆炮眼痕迹率Ⅱ类围岩达到70%，Ⅲ类围岩达到85%，Ⅳ、Ⅴ类围岩达到95%”。光面爆破钻爆设计方案为切实搞好光面爆破，实现预定目标，具体做法如下：㈠合理选择爆破方案⑴爆破方案的选择：采用塑料导爆管非电起爆，微震光面爆破技术，具体的爆破方案根据各级围岩开挖方法相应制定：图01V级围岩环形开挖爆破设计图①V级围岩岩层风化破碎程度严重，自稳能力很差，采用预留核心土、环形爆破开挖方案。对于V级围岩循环进度以0.5m为宜,爆破设计见图01。该方案的优点是：环形开挖周边眼间距小，一次装药量少，对周边围岩震动较小，同时，先开挖出的环形槽，在后续主体部分爆破起到了较好的减震作用。②IV级围岩短台阶开挖，拱部采用光面爆破，对于IV级围岩循环进度以1.5m为宜,爆破设计见图02。③II、III级围岩采用全断面法开挖，爆破设计见图03。光面爆破钻爆设计方案图02IV级围岩台阶法施工⑵为保证爆破方案、爆破设计的合理、科学性，我们采用的技术措施是：①爆破试验确定爆破参数施工前首先要根据地质调查结果，选择有代表性的位置，采用利文斯顿爆破漏斗理论，进行现场爆破试验，提出较准确的爆破参数。同时根据围岩变化情况及时调整爆破参数,以保证工程质量。②软弱围岩采用减轻地震动爆破技术，减轻地震动影响，减小对围岩的扰动其施做要点是：A、密打眼，少装药，并根据爆破震动衰减规律公式反算控制最光面爆破钻爆设计方案大单响起爆药量；计算式为：Qmax＝R3（Vkp／K）3/a式中：Qmax—最大一段爆破药量，kg；Vkp—安全速度，cm／s；取V=5cm/s；R—爆破安全距离，m；K—地形、地质影响系数；a—衰减系数。K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。B、加强爆破震动地震波测试，控制爆破振动速度；C、跳段使用，段间隔时差控制在100ms左右。D、根据以往施工经验，爆破产生大振速部位通常为：掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面（预裂）爆破，为此，采用的手段一是采用楔形复式掏槽技术；二是根据计算单响起爆药量，将底板眼、周边眼等，分段进行起爆。③采用周边光面爆破技术，减轻爆破对周边的扰动，控制超欠挖周边眼光爆参数的选择：包括周边眼间距E，炮眼密集系数m，最小抵抗线W，不耦合系数D，周边眼装药集中度q。根据设计提供地质资料，结合我集团以往施工经验，本隧道初步设计周边眼光爆参数可按表01选取。周边眼用φ25×200小药卷，不耦合装药；其余炮眼用φ40×200药卷，连续装药。采用塑料导爆管复式起爆网路非光面爆破钻爆设计方案电起爆。装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别，自上而下顺序进行，导爆管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。周边眼光爆参数表表01围岩级别装药不耦合系数D周边眼间距E(cm)周边眼最小抵抗线W(cm)相对距E/W周边眼装药集中度(Kg/m)II、III1.25～1.5045～5560～800.80～1.000.25～0.4IV1.50～2.0035～4550～700.80～1.000.15～0.25V2.00～2.5020～3040～600.50～0.800.07～0.12注：表中Q系按2号岩石硝铵炸药计算，采用其他炸药时换算系数K应按下式计算：K=1/2（2号岩石炸药猛度/换算炸药猛度+2号岩石炸药爆力/换算炸药爆力）图4周边眼装药结构B、周边眼装药结构：本隧道周边眼爆破均采用不耦合装药结构。其中V级围岩采用双传爆线装药结构，II～IⅤ级围岩采用竹片、传爆线、小直径药卷间隔装药结构。C、破碎地段周边眼采用钻密眼，人为切开一条缝不装药或隔孔装药措施。④科学选择炮眼布置方式，合理安排起爆顺序一般周边眼、内圈眼按环形布孔，掘进眼线性布孔。硬岩深孔爆炮泥竹片药卷导爆管雷管光面爆破钻爆设计方案破优选宽孔距、小抵抗布孔方式；预裂爆破时先预裂后掏槽，然后扩槽、掘进眼、二台眼、内圈眼；光面爆破，从掏槽眼开始，由内向外，最后周边光面爆破。⑤认真进行装药量计算，科学进行药量分配先根据周边眼的装药集中度和掏槽眼的装药长度进行周边眼和掏槽眼的药量计算，其它炮眼按式(2-1)计算，按式(2-2)复核，科学进行药量分配。单眼装药量计算公式q＝K.a.W.L.λ式（2-1）总装药量计算公式Q＝K.L.S式（2-2）式中K—单位炸药消耗量，0.72～1.27kg/m3a—炮眼间距，m；W—炮眼爆破方向的抵抗线，m；L—炮眼深度，m；S—开挖断面积，m2；λ—炮眼部位系数。软弱围岩炮眼部位系数表表02炮眼部位掏槽炮眼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λ2～31.5～21～1.210.8～10.8～1预0.5～0.8光1.2～1.51.5～2硬岩、中硬岩炮眼部位系数表表03炮眼部位掏槽炮眼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λ10～201.210.950.90.851.050.6⑥采用先进仪器设备，完善检测手段：采用激光准直仪定向，使光面爆破钻爆设计方案中线测量准确快捷；采用断面仪测定开挖轮廓及超欠挖情况，并以图表形式快速反馈到施工中去，以便及时调整爆破参数，进一步提高爆破效果。㈡光面爆破施工程序流程及作业标准⑴放样布眼钻眼前，用激光准直仪定向，经纬仪、水平仪、钢尺相配合，测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm（距开挖面每50米埋设一个中线桩，每100米设一个临时水准点）。⑵定位开眼采用钻孔台车或风动凿岩机钻眼，其轴线与隧道轴线要保持平行。就位后按炮眼布置图正对钻孔。对于掏槽眼和周边边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在5cm以内。⑶钻眼按照不同孔位，将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练的操作凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角（眼深3m时，外插角3度；眼深5cm时，外插角2度），使两茬炮交界处台阶不大于15cm。同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。⑷清孔装药前，用高压风将炮眼内石屑刮出吹净。光面爆破钻爆设计方案⑸装药装药需分片分组，按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”，要定人、定位、定段别，不得乱装药。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。⑹联结起爆网路按设计的联接网络实施。起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆索的连接方向和连接点的牢固性；导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网路联好后，要有专人负责检查。起爆顺序：掏槽眼→扩槽眼→辅助眼→顶眼→角眼→底眼→光爆眼，总体要求是围绕掏槽眼逐渐扩大爆破范围和逐层压顶，为光爆层创造圆顺，均匀的自由面，保证光爆的最佳效果，其中注意的一是合理选定，先后时差，也就是非电毫秒雷管的段位。二是应反向引爆，因为正向引爆容易发生炮轰波将后面炸药压死。⑺堵塞这是施工中最容易忽视，也是普遍最不到位的工作，良好的堵塞可以提高炸药的爆轰性能，使炮眼内的炸药反应安全而产生较高的爆轰压力，还能阻止炮轰气体产物过早地从炮口冲出，有效提高爆炸能量的利用率，同时还能保证碎块率和光爆效果。一般堵塞长度，掏槽眼为1/3抵抗线，其它眼为1/2抵抗线，光面爆破钻爆设计方案周边眼为1/4孔深，底眼为1/5抵抗线（但20cm）。若控制爆破，则堵塞长度不小于0.75倍抵抗线。堵塞物应连续并适当捣实。注意：堵塞长度过长会降低延米爆破量，并造成上部岩石破碎不佳。（8）非点炮人员撤离安全区后才能引爆。爆破后，如有瞎炮，要进行专门处理，并及时检查光爆效果，分析原因，调整爆破设计。三、总体要求1、掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、周边眼、底眼各自按设计间距、角度、深度、装药量等均匀分布，使每个炮眼充分发挥作用，有效保证爆破效果，这样不易因超负荷作用而发生爆不下来的后果，但装药时不用再考虑加减药量，节省大量时间。2、不能只用加大要量来追求掏槽效果，这是因为药量过大时，破碎的岩石将被压实而抛不出来，达不到掏槽的作用。3、不能片面用加深炮眼来加快进度，应选择临界（最大）爆破深度以内的钻孔深度进行爆破，同时安全合理地进行控制循环时间，这是因为隧道断面小时，随着眼深增加，爆破受到了夹制作用越来越大，遏制了爆破进尺。如先前施工过；隧道岩石坚硬，当眼深3ｍ时，可完全实现爆破，但眼深5ｍ时，即使无论加大多少药量，进尺不超过3ｍ，这其中另一个原因是炮孔的直径是固定的，即使装满药也不能克服岩石夹制作用。4、越是石质差，越要讲究光面爆破，与光爆层相邻一圈炮眼也按光爆要求施钻，即形成双光爆层，只是药量不同而已。光面爆破钻爆设计方案5、遇有软弱光层时，必须采取短进尺，密布眼，弱爆破，尽量减少对围岩的扰动。总之，良好的爆破效果不是一说一做就能实现的，它除了按常规要求做好外，好需要结合有关资料和自身经验，经过一段时间不断地总结调整，才能找出与不同隧道不同围岩地质特征相匹配的钻爆参数，最终获得理想的爆破效果。光面（预裂）爆破控制标准表序号项目硬岩中硬岩软岩1平均线性超挖量（cm）1015152最大线性超挖量（cm）2025253两炮衔接台阶最大尺寸（cm）1515154半眼残痕率（%）≥90≥85≥605局部欠挖量（cm）5556炮眼利用率（%）9095100