隧道开挖施工方案

焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部1小金县崇德乡至美兴镇公路工程隧道爆破施工方案编制：审核：批准：河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部二O一三年五月二十日焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部2隧道爆破施工方案第一章、编制说明一、编制依据1、《小金县崇德乡至美兴镇公路工程两阶施工图设计文件》及勘察单位提供的焦子坪隧道地质勘察资料；2、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60－2009）；3、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；4、中华人民共和国《爆破安全规程》(GB6722-2003)；5、民用爆炸物品安全管理条例（国务院令[2006]466号）。二、编制目的1、明确隧道钻爆作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道开挖施工，尽可能地减少超挖，保证隧道的开挖作业安全、质量满足设计和规范规定的要求。2、依据爆破安全规程，确保爆破人、物的安全。3、采取合理的施工方法和强有力的技术措施，满足业主所提出的施工工期要求。4、减少预防爆破危害，减少施工中产生的爆破震动，保证周围建筑物的安全。三、编制原则1、合理确定爆破的各项参数，保证爆破安全。2、经济上合理，在保证爆破效果的前提下，尽可能做到投资少，开挖工程量少，工程进度快，爆破成本低。3、根据隧道修建和开挖整体要求及地形地质条件，确定合理的爆破范围和爆破方案，不给后期工程留下隐患。4、必须保证围岩稳定；必须保证周围环境的安全。5、在保证爆破效果的前提下，尽量方便施工。四、适用范围本方案适用于焦子坪隧道K0+655～K2+220全长1565m范围隧道内的掘进爆破施工。第二章、工程概况焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部3一、工程概述焦子坪隧道全长1565m起讫里程K0+655～K2+220，分别由进口端和出口端掘进施，工程位于四川省阿坝藏族自治州小金县城三关桥村后山横穿昌家岩山体。设计公路等级标准为Ⅱ级公路，时速40km/h单线公路隧道。隧道洞身最大埋深约168米。隧道浅埋段K2+220～K2+046Ⅴ级围岩段以冲洪堆积层，K2+046～K1+600Ⅳ级围岩段以砂岩夹板岩，岩体较破，隧道设计开挖为台阶开挖法。二、地形地貌项目区属川西高原的一部分，位于邛崃山高山地貌区的西部，属“青藏高寒区”中的“川藏高山峡谷区”。地势起伏较大，总趋势为东北高西南低，河流切割强烈，峰峦重叠。地势以高山峡谷为主，山脉呈南部和北东走向，东部四姑娘山主峰高达6250m，为全境之巅，最低点在潘安山门子沟，海拔1750m，绝对高差4500m。境内大山脉除东部的四姑娘山、巴朗山外，还有西部的空卡果子、西南部的蛇皮梁子、大哇梁子、南部的夹金山，东部的霸王山，北部的梦笔子山环绕。从低海拔到高海拔依次出现河谷、高山、极高山地貌形态。受第三纪末期喜马拉雅运动及第四纪以来印度洋板块的挤压加速青藏高原抬升运动，地质断裂活动增强。尤其是河流沿断裂强烈下蚀，造成了谷底海拔较低，宽谷与盆地较小，除洪积扇外，阶地不甚发育，面积小。路线所经处河谷深切，两岸山势陡峻、地形复杂，海拔2288～2412m，最大高差约124m，城北河岸峭壁陡立，城东沿线微地貌为自然坡度多在45°以上，多处形成陡壁，山体植被较差，仅在山麓地带出现缓斜坡、河谷阶地及河漫滩等地貌。三、地层岩性隧址区地表局部覆盖第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系全新统残坡积（Q4el+dl）、第四系全新统坡积（Q4dl）、第四系全新统坡洪积（Q4dl+pl）及三叠系上统侏倭组（T3zh）地层。第四系全新统坡积（Q4dl）主要分布于隧道进口段斜坡，岩性为含块石碎石土，灰色，结构松散-稍密。块石含量在10－15%之间，最大砾径在2.0m以上，碎石含量在55%以上，砾径一般在5－15cm之间，余为角砾及粘性土。块石、碎石主要成份为砂岩，呈棱角状－次棱角状。焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部4第四系全新统坡洪积（Q4dl+pl）主要分布于隧道出口段斜坡，岩性为含块石碎石土，灰色，结构松散-稍密。块石含量在10－15%之间，最大砾径在2.0m以上，碎石含量在50%以上，砾径一般在3－17cm之间，余为角砾及粘性土。块石、碎石主要成份为砂岩，呈棱角状－次棱角状。三叠系上统侏倭组（T3zh）：灰色、深灰色薄—中细粒变质砂岩与灰色薄—中层变质粉砂岩（部分为厚层块状）夹灰黑色、深灰色炭质绢云板岩、变质石英砂岩与深灰色绢云板岩呈不等厚韵律式互层。砂岩与板岩厚度之比约7:3。四、地质构造及地震隧址区在区域构造上位于金汤弧构造部位，构造形迹主要为小金弧形构造。小金弧形构造由一系列彼此协调紧密排列的弧顶朝南的线状弧形褶皱组成，断裂构造少且规模小。隧道区位于唐家山倒转向斜（Ⅰ21）与美兴镇倒转背斜（Ⅰ22）之间（见图2-1）。1、唐家山倒转向斜（Ⅰ21）西起金川县嘎洲西侧，向东经东达－大坝－唐家山－巴郎山，本区于中段，轴线走向295°，向南到转，两翼倾角70－79°，槽部为侏倭组，翼部为杂谷脑组。2、美兴镇倒转背斜（Ⅰ22）本区于该背斜中段，倒转背斜轴线走向285°，向南到转，两翼倾角67－77°，核部为杂谷脑组，翼部为侏倭组。隧址区位于松潘－龙门山地震断裂带的西侧，据已有的地震资料，规划区近几十年来无≥4级的地震，仅10余次2~3级微震活动。据记载：在1928年7月20日，小金以北50公里发生5.5级地震，造成数十房屋倒塌，山体崩塌，人畜亦有伤亡。焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部5五、水文地质条件隧道区进口段河流为小金川河崇德沟，河水流经隧道进口，河谷宽阔呈“U”型谷。隧道进口高出现有河床约7m，河水位对隧道无影响。隧道出口处为小金川河，小金川河上游为沃日河、抚边河，流域面积4215km2，流域长度129.1km，多年平均流量为91.82m3/s。出口高出现沟床约8－10m，河水对隧道无影响。虽然隧址区域地质构造较复杂，加之地形切割强烈，表层风化严重，但岩性种类单一，水文地质条件较简单。按地下水的赋存条件，隧址区地下水类型主要为岩基裂隙水（潜水），其次为第四系松散层孔隙水。地下水的补给、径流、排泄迅速，地下水贮存条件差，其富水性差。地下水化学类型为HCO3－Ca·Mg型，对混凝土结构腐蚀性等级为微。经计算，隧道正常涌水量为340-1020m3/d。地下水大多以渗、滴水为主，局部为线状出水，不会发生涌突水现象。六、不良地质现象及工程地质评价据访问，出口右侧小沟在20年间发生过4－5次小型泥石流，据调查该沟为－坡面小冲沟，沟域大部分基岩裸露，未见崩塌及滑坡，沟内物源主要来自沟两侧坡积及零星岩体风化碎落、崩塌碎块石土，其松散堆积物源量小，对隧道出口安全存在一定隐患，但勘察期间小金县国土局已委托有关单位进行勘察治理施工图设计。隧道出口位于坡洪积土质斜坡下部，地形坡度7-15度，堆积体分布范围较大、厚焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部6度也大。地层上部由坡洪积含块石碎石土构成，结构松散-稍密，厚度在10－10.6m；下部由粉土组成，厚度也在10m以上。出口处覆盖层堆积厚度25-35m，块碎石土、粉土无自稳能力，成洞条件差。第三章、钻爆设计一、一般规定1、开挖轮廓形状和断面尺寸应符合设计要求，尽量减小开挖轮廓线的放样误差，应采用激光指向仪、隧道激光断面仪等确定开挖轮廓线和炮眼位置。2、通过爆破试验，选择合理的钻爆参数，并根据地质条件的变化和对振动波的监测，不断优化钻爆参数，实现光面爆破，把对围岩、支护及衬砌的扰动减到最低程度。3、隧道开挖断面应以二次衬砌设计轮廓线为基准，考虑预留变形量、测量贯通误差和施工误差等因素适当放大，并应满足下列要求：（1）预留变形量应符合设计规定，或根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等条件，采用工程类比法确定。炮眼布置应以开挖设计轮廓线为基准，考虑预留变形量和施工隧道衬砌净空误差等因素适当放大5cm。预留变形量详见下表：围岩级别单线隧道双线隧道Ⅱ-1～3Ⅲ1～33～5Ⅳ3～55～8Ⅴ5～78～10Ⅵ7～10特殊设计钻眼前，应根据钻爆设计认真检查所标炮眼位置，经检查符合要求后，方可开钻，钻眼完毕，按炮眼布置图重新复核，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药（2）测量贯通误差应符合现行技术、规范要求规定。（3）施工中应根据量测结果进行分析，及时调整预留变形量。4、当两相对开挖工作面相距40m时，两端施工应加强联系，统一指挥。当两端开挖工作面间的距离剩下10-15m时，应从一端开挖贯通。焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部75、爆破作业时，所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点；在有可能发生涌水、突发地段应加强开挖工作面与洞内后部工作点的联系。安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于200m，当采用全断面开挖时，应根据爆破方法与装药量计算确定安全距离。6、隧道开挖中所使用爆破器材的运输、贮存、检验、再加工、使用和退库、销毁应符合国家有关法律、法规和现行国家标准《爆破安全规程》（GB6722）的规定。第二节钻爆设计根据本标段隧道洞身围岩的特点，Ⅳ级围岩开挖采用光面爆破，Ⅴ级围岩一般采用控制爆破，适用于软弱围岩的减轻地震动控制爆破技术爆破。总的设计思想是拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破，核心采用控制爆破。主要采用水压光面爆破掘进作业，严格控制超、欠挖，尽量减小扰动围岩。在施工中根据光面爆破设计结合现场地质情况进行爆破试验，不断修正爆破参数，达到最优爆破效果，采取边开挖边初期支护。根据围岩情况，台阶长度满足机具正常作业要求，每次开挖进尺根据围岩情况而定。开挖主要采用光面水压爆破掘进作业，严格控制超欠挖，尽量减小扰动围岩。施工中根据光面爆破设计结合现场地质情况进行爆破试验，不断修正爆破参数，达到最优爆破效果，开挖后及时完成初期支护。光面爆破施工工艺见图3-1。焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部8图3-1光面爆破施工工艺流程图一、爆破特点及要求水压光面爆破即采用与光面爆破相同的设计、药量计算、起爆方法和起爆技术，仅在装药结构、孔口封堵环节有所区别：爆破机理：向炮眼中一定位置注入一定量的水，炮口用专业设备加工成的炮泥填塞。由于炮眼中有水，在水中传播的冲击波对水不可压缩，爆炸能量无损失地经过水传递到炮眼周边围岩中，这种无能量损失的力波十分有利于岩体破碎，此外，还会产生“水楔”效，更有利于岩体破碎，同时水又会大大降低粉尘对环境的污染。装药结构及封堵：周边眼采用孔径不偶合装药法，利用空气达到间隔装药，导爆索连接，确保周边眼炸药起爆后衍生的切线方向的拉力大于两个炮眼连线方向上围岩的抗拉强度，使光爆层内岩石被拉断形成贯穿裂缝及光爆面。掏槽眼及辅助眼内采用孔底或孔口注水，连续装药的装药方法，孔口采用炮泥填塞紧密。二、钻爆设计本隧道施工中将根据实际地质条件、开挖断面、开挖循环进尺、钻眼机具、爆破器材、振速要求编制爆破设计，采用光面爆破技术相结合，达到减少爆破振动、降低噪音、使围测定围岩参数爆破参数预设计试爆破确定爆破参数爆破效果评判结合围岩具体特征调整参数调整爆破参数不理想钻爆作业理想焦子坪隧道爆破方案河南平顶山中亚路桥建设有限公司小金县崇美公路项目经理部9岩成形圆顺、平均线形超挖控制在5～10cm、达到充分发挥围岩自承能力的目的。1、设计原则①根据洞室围岩岩性、结构、构造特点合理选择周边眼间距E和最小抵抗线W，辅助眼交错均匀布置，周边炮眼和辅助炮眼眼底在同一垂直面上。②合理选择掏槽形式，采用楔形掏槽，保证达到最佳掏槽效果，掏槽眼比辅助眼深10～20cm。③严格控制周边眼（预裂眼）装药量，采用竹片上绑扎导爆索和光爆专用小药卷间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布。④合理分布掘进眼，以达到炮眼数量少，材料最省，同时石