隧道水压爆破钻爆设计方案

文件编号:ZXFA-5109-2014-00贵阳市轨道交通二号线土建11标三二区间横通道爆破专项方案中铁隧道集团有限公司贵阳市轨道交通二号线土建11标项目经理部2015年12月15日贵阳市轨道交通二号线土建11标三二区间横通道爆破专项方案编制：审核：批准：中铁隧道集团有限公司贵阳市轨道交通二号线土建11标项目经理部2015年12月15日贵阳市轨道交通二号线土建11标三二区间横通道爆破专项方案1编制说明1.1编制依据（1）《中华人民共和国环境保护法》；（2）《爆破安全规程》(GB6722-2003)；（3）《土石方爆破施工及验收规范》（GBJ201-89）；（4）依据本公司所具备的技术管理水平、施工能力、机械设备及类似工程施工经验；（5）横通道设计图纸。1.2编制原则（1）遵循设计文件的要求，严格按设计、规范组织施工；（2）指导思想是：科学组织、合理投入、优质安全、快速高效、不留后患；（3）安全第一，预防为主；（4）文明施工，保护环境。2工程概况三二区间施工竖井位于三桥南路回转箱涵区域绿化带上，横通道位于三桥南路下方，与正线左右线相连，兼做区间联络通道使用。竖井中心里程为YDK29+248，施工场地布置于区间左线北侧，占地面积约1000㎡。竖井内净空尺寸为6x8m，井深25.5m，横通道为直墙拱形断面，开挖宽度为5.9m，开挖高度为9.2m，开挖断面为51.6㎡，联络通道长度为21.5m。横通道位于区间正线直线段上，与右线线路90°鲽交，横通道采用三台阶法施工。平面示意图如2-01所示。图2-01施工竖井及联络通道结构平面图3施工方法及作业流程3.1施工方法根据本区段段地质情况，以及所处的地理位置和周边环境，结合具体情况考虑，联络通道分三个台阶采用爆破法施工。而水压爆破与常规爆破相比，除装药结构存在区别外，其余步骤几乎一致，其优势主要表现如下：提高循环进尺；提高光面爆破效果；提高炸药利用率；减少洞碴大块率；振动速度降低，减少对周边围岩扰动；粉尘含量降低，保护作业人员身心健康。故此，我项目采取水压爆破方式进行开挖作业。在隧道施工过程中，须根据掘进过程中地质条件、施工环境、施工进度等各种因素来制定具体的施工方案，针对同一条隧道不是固定不变的。当掘进过程中遇到地质构造或其它特殊的地质结构时，根据具体情况将及时制定相应的施工方法，编制详细合理的施工方案。3.2作业流程施工准备(校核中腰线、标定眼位)→钻孔→清孔→装药联线→警戒爆破→通风排尘→清理危岩活石→清碴(下一个循环)。针对以上各个工序，在施工中应采取相应的管理和技术措施，精心组织施工，确保整个隧道工程的施工质量、安全和工期达到预期目标。4爆破设计与施工4.1设计原则隧道爆破的效果和质量在很大程度上决定于钻眼爆破参数的选择。除掏槽方式及其参数外，主要的钻眼爆破参数还有：单位炸药消耗量、炮眼深度、炮眼直径、装药直径、炮眼数目等。合理地选择这些爆破参数时，不仅要考虑掘进的条件(岩石地质和断面条件等)，而且还要考虑到这些参数的相互关系及对爆破效果和质量的影响(如炮眼利用率、岩石破碎块度等)。联络通道爆破设计时按全断面开挖进行布孔和装药，具体施工时分为3个台阶实施。4.2爆破参数设计4.2.1炮孔数量（2号乳化炸药，φ32mm药卷直径）N=qs/（ηγ）式中：N——炮孔数量；q——炸药单耗（kg/m³），取值1.0kg/m³；S——开挖断面面积，为通道标准断面，取值51.6㎡；η——装药量系数（计算装药系数），即装药长度与炮眼全长的比值，取0.45；γ——每米药卷的炸药质量，取值0.78kg/m。N=1×51.6/（0.45×0.78）=147个，实际施工时调整为157个。4.2.2炮孔布置（1）布孔技术要求1）工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”。即首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼和底眼。2）掏槽眼的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度，通常布置在断面的中央，并考虑到辅助眼的布置较为均匀。3）周边眼即最外轮廓线附近的边眼，一般布置在断面轮廓线上。但实际施工中，要看岩石的性质，如若岩石较硬可靠近或在轮廓线上布置，且向外有一定的偏角，使爆破后的周边超过设计轮廓线100mm左右；如岩石较松软可远离轮廓线100~200mm左右，使爆破后的周边不出现欠挖或超挖过多。4）布置好周边眼和掏槽眼后，再布置辅助眼。辅助眼是以槽腔为自由面而层层布置的，均匀地分布在被爆岩体上，并根据断面大小和形状调整好最小抵抗线和邻近系数。（2）周边炮眼采用经验公式和工程类比法确定：间距：E=（8～12）d（d为炮眼直径），抵抗线：W=（1.0～1.5）E，装药集中度q=0.1~0.15kg/m。（3）掏槽眼爆破施工的关键是减小爆破振动速度，保证开挖面与周围建筑物之间岩柱的稳定。在对隧道爆破的质点振动速度观测中发现，一般掏槽爆破在整个断面爆破中往往产生最大的地震动强度；掏槽爆破只有一个临空面，需用最大的装药密度来破碎和抛掷这部分岩石，为随后爆破的炮眼提供第二临空面。如果对掏槽区多加注意，能在最初就提供第二临空面，便可显著地降低掏槽爆破的地震动强度。因此，从掏槽效果及减小地震动强度等方面的综合考虑，采用双层复式楔形掏槽。掏槽孔比辅助孔、周边孔深20cm，本设计掏槽采用三排掏槽孔楔形掏槽，排内孔距为60cm，打掏槽孔时中间掏槽孔水平内插打入，内插角分别65°、73°、82°。上面掏槽孔斜向下向内施作，掏槽孔爆破后进行两次扩槽，减少掏槽孔单段起爆药量，达到减震效果。（4）掘进炮眼为降低爆破地震动强度，循环进尺根据开挖部位不同来确定，掘进炮眼深度L根据循环进尺来确定。抵抗线W通常均小于炮眼深度，否则各个炮眼将成为各自独立的漏斗爆破，达不到理想的爆破效果。当炮眼直径在35～42mm的范围内时，抵抗线W与炮眼深度有如下关系式：W=（15～25）d，或W=（0.3～0.6）L在坚硬难爆的岩体中，或炮眼较深时，应取较小的系数，反之则取较大的系数。（5）炮孔布置图炮孔布置如图4-01、4-02所示。图4-01全断面开挖布孔示意图图4-02掏槽眼示意图4.2.3装药（1）单眼装药量的计算隧道爆破，炮眼所在的部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷；掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧及其上、下部位各部分的炮眼要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边眼则要求预裂爆破，底板眼则要求用抛掷爆破的药量，否则可能底板爆破失败，所以各部位炮眼的装药量是不同的。除周边眼之外的炮眼装药量均可按以下公式计算：q=k×a×w×L×ё（kg）式中q——单眼装药量（kg）；k——炸药单耗（kg/m³），取值1.0kg/m³；a——炮眼间距（m）；w——炮眼爆破方向的抵抗线（m）；L——炮眼深度（m）；ё——炮眼部位系数（参照下表4.01）。表4.01隧道炮眼部位系数炮眼部位掏槽眼炮扩槽炮眼内圈炮眼底板炮眼ё值1.5～21.0～1.20.5～0.81.5～2.0各炮孔装药量如表4.02所示。表4.02装药参数表部位孔别段别孔径（mm）孔深（m）单孔装药量（kg）孔数（个）总药量（kg）装药结构炸药类型上台阶掏槽眼1401.5441.042266.2532连续乳化炸药扩槽眼3401.4610.52596105.2596连续乳化炸药扩槽眼5401.4140.5302542.121连续乳化炸药辅助眼7401.20.24112.64连续乳化炸药周边眼9401.20.12273.24间隔乳化炸药底板眼7401.20.57652.88连续乳化炸药中台阶扩槽眼3401.20.67264.032连续乳化炸药扩槽眼5401.20.67253.36连续乳化炸药扩槽眼7401.20.67264.032辅助眼7401.20.211281.6896连续乳化炸药底板眼7401.20.364851.824连续乳化炸药周边眼9401.20.12141.68间隔乳化炸药部位孔别段别孔径（mm）孔深（m）单孔装药量（kg）孔数（个）总药量（kg）装药结构炸药类型下台阶扩槽眼3401.20.67264.032连续乳化炸药扩槽眼5401.20.67253.36连续乳化炸药扩槽眼7401.20.67264.032连续乳化炸药辅助眼7401.20.211281.6896连续乳化炸药底板眼7401.20.68496.156连续乳化炸药周边眼9401.20.12161.92间隔乳化炸药合计15760.201（2）装药结构装药采用药卷和水袋的混合装药结构。药卷采用2号乳化炸药，药卷直径32mm，按爆破设计装药量和装药结构进行，孔内使用非电导爆管雷管制作起爆药包。装药前必须仔细检查有无堵孔、卡孔现象，及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮孔装药量。装药过程中经常检查装药部位的深度，防止炸药过装引起飞石或装不到位产生上下段隔爆。一旦发生过装，用木制的工具将多余的炸药掏出孔外或用高压水冲洗。水袋由水袋自动封装机加工而成，在炮孔底安装第一道，炮泥封孔前安装一道，共计2道工序即形成水袋将药卷包裹的结构。安装如下图所示。详细见图4-03所示。所需炸药若干水袋个水袋个炮泥塞满所需炸药若干水袋个水袋个炮泥塞满所需炸药若干水袋个水袋个炮泥塞满图4-03装药结构图（3）填塞堵塞作用使炸药在受约束条件下作充分爆炸应力提高能量利用率，因此堵塞长度不小于20cm，堵塞材料采用炮泥（砂:粘土:水=3:1:1），每节炮泥塞入后立即振捣，质量要求密实，不能有空隙和间断。4.2.4起爆光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼——辅助眼——底板眼——周边眼。采用导爆管起爆系统起爆。网路设计简单，一般不采用孔内延期方法起爆。只要求联结牢固，簇联时一来导爆管数不超过25根。起爆网络如图4-04所示。图4-04起爆网络示意图5钻爆施工（1）测量定位为了保证隧道断面符合要求，应严格按设计隧道断面测量，标出每一个孔位的平面位置，便于人工钻孔。钻眼前，测量人员用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm，在直线段，可用激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。（2）钻眼钻工要熟悉炮眼布置图，能熟练地操作φ40风钻，特别是钻周边眼，一定要确保周边眼有准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm，同时眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证除掏槽眼外的炮眼底在同一个平面上。掏槽眼采用楔形斜眼掏槽形式钻孔。（3）清孔用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。（4）装药及堵塞装药应按爆破设计装药量和装药结构进行，孔内使用非电导爆管雷管制作起爆药包。装药前必须仔细检查有无堵孔、卡孔现象，及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮孔装药量。装药过程中经常检查装药部位的深度，防止炸药过装引起飞石或装不到位产生上下段隔爆。一旦发生过装，用木制的工具将多余的炸药掏出孔外或用高压水冲洗。要注意堵塞质量及保护好雷管脚线，堵塞的动作要轻，防止损坏导爆管造成拒爆。确保堵塞长度和堵塞质量。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。（5）联接起爆网络起爆采用导爆管并串联方式，为保证起爆的可靠性和准确性，联接时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管联接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。起爆顺序为：掏槽眼→辅助眼自内向外→底板眼→周边眼，整体分为1、3、5、7、9、11段爆破，网络联好后，要专人负责检查。（6）警戒爆破隧道内因为三班作业，各施工点由施工班组的班组长为现场爆破负责人。爆破负责人爆破前应对各警戒点亲自布设。爆破现场负责人在警戒工序结束，经确认警戒区内人员、设备均已撤离警戒区，警戒人员到岗做好安全警戒后，发出第二次警报并以倒计时数秒的方式发出“起爆”命令，爆破员操纵起爆器起爆。（7）通风排尘起爆后及时进内洞内通风，排除洞内粉尘、CO、NO等有毒气体。通风时间不得少于15min，方可进洞观察洞内情况。（8）爆后检查及危岩处理待爆破工作面烟尘和有毒有害气体的浓度降至安全范围内以后，参与验炮的人员再进