区间隧道爆破设计..

重庆轨道交通一号线第11标中铁三局集团有限公司区间隧道钻爆设计编制：审核：批准：日期：中铁三局集团有限公司重庆轨道交通一号线第11标项目经理部2007.12.25一、爆破设计依据：1、《地下铁道工程施工及验收规范》2、《铁路隧道施工规范》3、重庆市轨道交通一号线第11标段设计施工图纸及地勘资料二、爆破设计原则:1、采用光面爆破。根据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材等条件编制爆破设计。钻爆参数是一动态的参数，应根据围岩变化及时调整，进行动态管理。2、隧道通过两种类别不同的围岩，要求钻爆技术人员能根据围岩的变化情况和地表振动监测情况，及时调整好控爆参数，将爆破对隧道周壁的破坏和地表建筑物的影响减小到最低。3、加强开挖工序管理，对全隧道实现光面爆破开挖，减少超欠挖量，减轻围岩松驰圈影响范围，确保隧道开挖成形质量。三、地质概况：1、工程位置重庆市轨道交通一号线（朝天门～沙坪坝）工程11标段区间隧道工程起讫里程K11+600～K12+829.962，全长1229.962m。本段区间隧道顶板埋深22m～65m，为深埋隧道。线路多为双线单洞隧道型式，在临近高庙村站时过渡至单线单洞型式。隧道衬砌结构按新奥法原理设计，采用复合式衬砌结构，矿山法施工。2、工程与周边建筑物的关系本段存在的主要工程地质问题为地面建筑（构）物，该段隧道里程桩号K11+934～K11+990处地面建筑为白马小区(桩基础)，隧道拱顶距小区桩基础底高差约21.5m;隧道里程桩号K11+977～K12+001处地面建筑为聚兴摩配厂集资房(桩基础，标高332.750)，隧道拱顶距小区桩基础底高差约21.5m;隧道里程桩号K12+040～K12+103处地面建筑为城建校集资楼(条形基础，标高339.530)，隧道拱顶距小区桩基础底高差约31.1m。3、地形地貌轨道交通一号线主要位于长江、嘉陵江两大地表水系汇合间的狭长半岛（重庆半岛）上，宏观地貌景观呈深切割丘陵地貌景观。区间隧道：本段隧道场地属构造剥蚀丘陵区，海拔高程265～385m，相对高差40～120m。地势起伏较大，切割较深，地形坡度5°～15°。4、地质情况1）里程桩号K11+600～K11+630段路线前进方向255°，岩层倾向210～230°，路线走向与地质构造线大角度斜交。岩层呈单斜状产出、产状平缓，倾角8°左右围岩为互层状砂质泥岩与砂岩，岩体节理裂隙不发育，岩体较完整，该段属浅埋洞室，围岩级别为Ⅳ级。2）里程桩号K11+630～K12+195段该段线路呈弧型，前进方向由265°～295°，岩层呈单斜状产出，倾向120°～110°、倾角10°～15°。根据隧道设计方案，该段隧道顶板埋深22～65m，顶板岩层厚度20～63m，围岩为长页砂岩夹二层泥岩，呈中等风化状态，岩体节理裂隙不发育、较完整。属深埋洞室，围岩级别Ⅲ级。3）里程桩号K12+195～标段终点段线路呈弧型，前进方向由291°～30°～284°，岩层呈单斜状产出，倾向110°～105°，其产状平缓、倾角10°～4°。根据隧道设计方案，该段隧道顶板埋深20～100m，顶板岩层厚度18～99m，围岩为砂质泥岩夹数层砂岩，呈中等风化状态，岩体节理裂隙不发育、较完整。属深埋洞室，围岩级别Ⅳ级。5、地质构造与地震拟建隧道段在区域构造上属于沙坪坝背斜东翼，路线呈弧形，前进方向由291°～30°～284°，岩层呈单斜状产出，倾向110°～105°，其产状平缓、倾角10°～4°。根据隧道设计方案，该段隧道顶板埋深20～100m，顶板岩层厚度18～99m，围岩为砂质泥岩夹数层砂岩，呈中等风化状态，岩体节理裂隙不发育、较完整。根据中国地震动峰值加速度区划图（1/400万）[GB18306-2001]之图A1及中国地震动反应谱特征周期区划图（1/400万）[GB18306-2001]之图B1，场地的抗震设防烈度为6度。场地设计基本地震动峰值加速度0.05g。6、气象、水文地质隧道拟建区属亚热带湿润气候，冬暖春早、雨量充沛、空气湿度大、云雾多。多年平均气温18.3℃，日最高气温42.2℃，日最低气温-1.8℃。多年平均降水量1082.6mm左右，多集中在5～9月。多年平均相对湿度79%左右，绝对湿度17.7hpa左右。场地属构造剥蚀中丘及丘顶的缓台地貌，且街道市政排水设施完备，因此，仅少量地表水沿着破裂的地下管道渗透于砂岩中，形成基岩裂隙水，拟建隧道基岩整体上含水性微弱且上覆土层也较薄，不利于上层滞水赋存。四、爆破设计:区间隧道开挖需要控制爆破振动对地表建筑物的危害，故施工时应尽可能多地采用综合减振措施，降低振动速度，并利用测振仪进行安全振动监测。1、爆破设计原则：爆破震动强弱主要与爆破器材、被炸体的物理性质、地形地貌爆破方式、开挖方式、炸药用量、爆心距等因素有关。1）、选择合理的炸药品种。炸药爆速对爆破震动速度有直接影响，爆速越高，产生的振动越大。由于隧道爆炸的特点，掏槽眼和掘进眼应选择爆速较高的炸药，周边眼利用低爆速的炸药，综合考虑隧道开挖采用2#岩石炸药、乳化炸药以及周边眼使用的光爆炸药（2#岩石小药卷炸药）。2）、选择合理的起爆时差爆破振速的大小只与同时起爆的炸药量有关。因此设计中只要每段雷管的起爆时差足够大，使爆破振动速度不叠加，则爆破振速就只与最大段装药量有关。但起爆时差过大，会影响爆破效果。根据以往施工经验，选择国产Ⅱ系列非电毫秒雷管（低段位跳段使用）基本能使震动波形不叠加。3）、选择合理的掏槽方式有无进尺看掏槽.隧道爆破开挖的关键是掏槽,掏槽成功与否直接影响爆破效果,并且掏槽的深度亦直接影响隧道掘进的循环进尺。根据所选用的钻孔机械不同而选用最佳的掏槽型式。在软岩、中硬岩层中，节理裂隙较发肓的浅眼爆破（炮眼深度在2.5m以下时，称为浅眼爆破），采用小直径中空直眼掏槽，掏槽效果较好，因此在区间隧道单侧壁导坑法开挖中采用小直径中空直眼掏槽。2525252570空孔直眼掏槽炮眼布置图单位:cm13333掏槽眼布置在正方形0.7m×0.7m范围内，设计每次进尺1.6m（两榀钢拱架间距），掏槽体积0.78m3,掏槽炮眼长度1.8m根据公式Q=ηLq1=0.85KgQ每个炮孔的装药量（Kg）η炮孔装药系数，η=0.60L炮孔深度(m),L=1.8q1直眼掏槽炮孔线装药密度（Kg/m）q1=0.78根据实际情况作调整，具体如下表：直眼掏槽装药参数表雷管段别炮眼深度(m)炮眼数量（个）单孔药量(kg)单段药量(kg)空孔1.8411.811131.840.83.2合计94.24）、开挖方式根据围岩情况，同时为减少同段雷管的装药量，控制爆破规模，采取单侧壁导坑开挖法，分步开挖。见下图5）、爆破设计参数的确定:根据经验初选参数，再通过现场实的验确定。（1）、炮眼深度L，孔径d以循环进尺作为眼深，取1.6m，掏槽眼加深约10%，取1.8m孔径d使用钻头为32mm，确定d=32mmφ25砂浆锚杆@1.0×1.0mL=300018临时工字钢C25喷射砼厚50φ22锚杆@0.8×1.0mL=1.5m隧道中线1234ⅠⅠⅡⅢⅣ单侧壁导坑法施工步序图初期支护仰拱1234＞100004000～6000单侧壁导坑法施工步序纵断面图（2）、炮眼数目通过经验类比法确定。（3）、炮眼布置炮眼布置根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10%～20%。先布置掏槽眼，再按光面爆破原则布置周边眼。然后是底板眼、内圈眼、二台眼、最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置，内圈眼比掘进眼密一些，比周边眼稀一些,其间距为周边眼的1.5倍左右,抵抗线为间距的0.7倍左右,另外为了不至使底板越爆越高,底板也要下插角,以又考虑到先爆炮眼的部分碴堆在上面,爆破时负荷较大,因此二台眼、底板眼比掘进眼适当加密，稀密程度和内圈眼差不多。周边眼参数经验计算式：周边眼间距E=（8～18）d（d为炮眼直径），cm。抵抗线W=（1.0～1.5）E,cm;不耦合系数DD=1.25～2.0根据公式及经验分别取E=45cm；W=60cm；内圈眼间距70cm左右；底板眼间距60cm;扩槽眼75cm左右；掘进眼80cm左右；(4)、炮眼布置详见炮眼布置图。(5)、总炸药量的计算：Q=KLS456015170339999913706060713131313131515151515151515151515151515151515151525252525555553377777111111111111756045706055133337570905555555777799911111111111111111111131313131313131313151515151515151515151515151515151515807070808070604545601111111333333355555557777609999991111111111111313131313131313131313138080708070706060456011111133333355555577779999911111111111313131313区间隧道单侧壁导坑法施工炮眼布置图说明：1、本图单位以cm计。2、周边眼间距45cm.式中Q—一次爆破总装药量；K—单位岩石爆破炸药消耗量，Kg/m3;L—炮眼深度，m;S—断面积，m2单孔段装药掏槽眼1.84掏槽眼11.811.01.0掏槽眼31.840.83.2扩槽眼51.680.75.6内圈眼71.650.63.0内圈眼91.660.63.6底板眼111.660.74.2底板眼131.660.74.2周边眼151.6190.35.7合计5930.5炮孔名称区间隧道单侧壁导坑法1部爆破参数表装药量（Kg）孔数（个）炮眼长度（m）段别（一）单孔段装药掘进眼11.670.96.3掘进眼31.670.96.3掘进眼51.670.96.3掘进眼71.640.93.6底板眼91.660.74.2底板眼111.660.74.2周边眼131.6120.33.6合计4928.2炮孔名称区间隧道单侧壁导坑法2部爆破参数表装药量（Kg）孔数（个）炮眼长度（m）段别（一）单孔段装药掏槽眼1.84掏槽眼11.811.01.0掏槽眼31.840.83.2扩槽眼51.670.74.9掘进眼71.640.93.6掘进眼91.630.92.7内圈眼111.6100.66.0底板眼131.690.76.3周边眼151.6180.35.4合计6033.1炮孔名称区间隧道单侧壁导坑法3部爆破参数表装药量（Kg）孔数（个）炮眼长度（m）段别（一）1部总药量Q=1.0×1.6×17.1=27.36Kg；2部总药量Q=1.0×1.6×18.09=28.94Kg；3部总药量Q=1.0×1.6×20.63=33.01Kg；单孔段装药掘进眼11.660.95.4掘进眼31.660.95.4掘进眼51.660.95.4掘进眼71.640.93.6底板眼91.650.73.5底板眼111.650.73.5周边眼131.650.31.5合计3722.9炮孔名称区间隧道单侧壁导坑法4部爆破参数表装药量（Kg）孔数（个）炮眼长度（m）段别（一）4部总药量Q=1.0×1.6×16.31=26.10Kg；1部、3部（临时支护需开挖后拆除）需要掏槽爆破，而2部、4部在1部、3部开挖后爆破，已形成有利临空面，因此各部分总炸药量需重新分配。(6)、单眼装药量的计算隧道爆破，炮眼所在部位不同，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与其上下各部份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，周边眼要求光面爆破，底板眼则要用抛掷爆破的药量，所以各部位炮眼的装药量是不同的。周边眼的线装药密集度系数q=0.19Kg/m。其它眼的装药量按下式计算q=KaWLλ式中；q—单眼装药量K—炸药单耗，kg/m3W—抵抗线，cm；a—炮眼间距，m;L—炮眼深度，m；λ—炮眼所