隧道爆破专项施工方案

山西中南部铁路通道ZNTJ-19标段许村隧道工程爆破专项施工方案中铁二十局集团有限公司-1-第一章工程概况第一节工程概况许村隧道位于山东省沂源县许村北侧低山区，工点起讫里程为DK1092+264～DK1093+044，全长780m。设计为时速120km/h双线电化有砟轨道铁路隧道。隧道洞身最大埋深约84米。隧道内为４.5‰的单面下坡。隧道岩层以灰岩为主，围岩级别有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。Ⅲ、Ⅳ级围岩采用复合式衬砌，Ⅴ级围岩采用加强复合式衬砌。Ⅲ～Ⅴ级围岩采用曲墙加仰拱结构形式。Ⅲ级围岩568m，Ⅳ级围岩132m，Ⅴ级围岩80m。该隧道位于直线段，从进口单口掘进。洞门型式采用双侧挡墙式洞门。第二节工程地质特征本隧道穿越花岗岩、灰岩和灰岩夹页岩。灰岩区岩溶具有不发育至发育，对工程的影响程度较大，特别是隧道应考虑岩溶水突水问题。部分地段存在岩溶问题。第三节水文地质隧道进口北侧230m及出口东侧50m附近为田庄水库常年有水。DK1092+400右141m有泉水出露，常年有水，水量较小。地下水主要为基岩裂隙水和岩溶水。基岩裂隙水：受各类风化及地质作用的影响，局部节理裂隙较发育，基岩破碎，地下水富集，含裂隙水，受大气降水补给。岩溶水：岩溶不发育，岩溶地下水贫乏。第二章钻爆设计第一节一般规定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：山西中南部铁路通道ZNTJ-19标段许村隧道工程爆破专项施工方案中铁二十局集团有限公司-2-（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。（2）测量贯通误差应符合现行铁道部现行《新建铁路工程测量规范》（TB10101）的规定。（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。5、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，Ⅲ级围岩开挖采用光面爆破，Ⅳ、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。山西中南部铁路通道ZNTJ-19标段许村隧道工程爆破专项施工方案中铁二十局集团有限公司-3-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。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山西中南部铁路通道ZNTJ-19标段许村隧道工程爆破专项施工方案中铁二十局集团有限公司-4-二、钻爆设计原则根据工程地质及现场施工条件，按照全断面法轮廓控制爆破设计。在炮眼深度3.3～3.5m不变的情况下，采用理论计算法、工程类比法与现场试爆相结合，确定各部位炮眼钻爆参数、注水长度与封口炮泥之比，分配各个炮眼装药量及装药结构，通过合理布孔、控制装药量和起爆爆炸力、起爆顺序等，得到设计要求的开挖轮廓面，从而减少超欠挖，减轻对围岩的破坏作用，达到爆后壁面圆顺、平整，缩短排查清除危岩的时间。同时节省炸药，控制单循环进尺在3.0m及以上，确保施工安全和加快施工进度，同时又能提高工程质量和降低成本。三、钻爆设计Ⅰ周边眼间距E、最小抵抗线W周边眼间距E是直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素，借助于经验公式E＝Ki×d，一般情况下E=(8～12)d（d为炮眼直径）；抵抗线W＝（1.0～1.5）E。本设计炮眼间距E为500mm，炮眼直径D为35mm，满足对E、W值的要求，施工过程根据爆破效果和具体岩层适当调整。Ⅱ周边眼每米装药长度L、装药集中度q①L=2m2.8[δ]c/(V0×ρ0)1.4—L1.4满足条件：每米装药长度L的精度达到0.005m即可m——不耦合系数m＝D/d＝35/25＝1.4ρ0——炸药密度，采用2＃岩石炸药，ρ0＝0.95g/cm3[δ]c——岩石抗压强度，弱风化灰岩，[δ]c＝140MPa=1400Kg/cm3V0——标准状态下，每克炸药生成气体的体积，查表取8000cm3/g②q＝（πd2/4）ρ0•L＝π×3.22/4×0.95×0.0261＝0.2Kg/m由于采用全断面一次爆破，符合2＃岩石炸药对装药集中度q值的经验值范围。Ⅲ炮眼数量N的确定炮眼数量计算根据下列公式计算：山西中南部铁路通道ZNTJ-19标段许村隧道工程爆破专项施工方案中铁二十局集团有限公司-5-N=S0/E+CS=34.4/0.5+1.4×82.89=185(个)S0——开挖面周长（m）E——周边眼间距（m）C——掏槽眼和扩大眼系数，中硬岩取1.4（m）S——开挖隧道断面积（m2）实践证明，该公式求得炮眼数量偏小，N取值在160～190个。Ⅳ每循环装药量QQ=q•Vq——单位岩石炸药用量，由修正的普氏公式q=1.1K0(f/S)0.5计算求得q=1.1Kg/m3由于采用水压爆破，从而减少了炸药用量，通过现场实际爆破效果做对比分析结果节省炸药，q在此取0.9-1.2kg/m3为宜。V——单循环爆破岩石体积（m3）按此公式计算，Q=253.9Kg四、各炮眼药量分配围绕水压爆破关键技术，遵循药包对殉爆距离的要求，通过多个循环爆破效果对比分析，优化炮眼中上部注水长度与炮泥回填堵塞长度的最佳比例，后对各部位炮眼进行药量分配，掏槽眼及底眼采用大直径药卷，连续装药；辅助眼及内圈眼采用大直径药卷，连续装药，其装药量按照递减的原则进行分配；周边眼采用小直径药卷。五、水袋安装往炮眼中注水的方法为采取普通塑料袋灌注水工艺，即利用自动灌水、自动封口的水袋封口机现场加工水袋，长度20cm/个，调整封口温度，以130～150℃为宜，要求水袋封口后不泄不漏、灌填饱满。六、炮眼堵塞每个作业面配1台炮泥机，现场加工炮泥，最小堵塞长度不小于30cm，要求堵塞密实，不能有空隙或间断。山西中南部铁路通道ZNTJ-19标段许村隧道工程爆破专项施工方案中铁二十局集团有限公司-6-七、爆破器材炸药：采用2＃岩石销铵炸药，周边眼采用φ25mm小药卷，其它采用20cm长，直径φ32mm标准药卷，每卷0.15Kg炸药。雷管：孔外采用火雷管引爆，连接件及孔内均采用非电毫秒雷管（1、3、5、7、9、11、13、15段），共8种段别。导火索：火雷管采用导火索引爆。导爆索：周边眼采用导爆索不耦合装药。八、装药结构掏槽眼和底眼连续装药。周边眼采用间隔不耦合装药结构，炮泥封口，装药结构见图3-2。炮眼名称装药结构示意图说明掏槽眼辅助眼内圈眼底眼周边眼岩石硝铵炸药炮泥2#传爆线导爆管雷管岩石硝铵炸药炮泥2#导爆管雷管水袋岩石硝铵炸药炮泥2#导爆管雷管水袋岩石硝铵炸药炮泥2#导爆管雷管水袋岩石硝铵炸药炮泥2#导爆管雷管水袋水袋眼底水袋+眼口水袋炮泥回填炮眼口水袋+炮泥填塞不耦合间隔装药，炮泥填塞.炮眼口水袋+炮泥填塞炮眼口水袋+炮泥填塞图3-2爆破装药结构示意图九、装药连线网路装药时，每2人一组，分片按照钻爆设计图确定的装药量自上而下进行装山西中南部铁路通道ZNTJ-19标段许村隧道工程爆破专项施工方案中铁二十局集团有限公司-7-药，起爆网路采用复式联结网路，每一簇即“一把握”，导爆管在自由端15cm以上处，安装2个引爆雷管，各簇导爆管在自由端10cm以上处安装2各引爆火雷管，各联结均采用黑胶布包扎，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数相同；网路连接好后，要有专人负责检查。十、炮眼布置原则1、掏槽炮眼布置在开挖断面的中部采用直眼掏槽，炮眼方向在岩层层理或节理明显时，不得与其平行，呈一定角度并尽量与其垂直。2、周边炮眼沿设计开挖轮廓线布置，以保证爆出的断面符合设计要求。3、辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，力求爆下的石渣块度适合装渣的需要。4、周边眼与辅助眼的眼底在同一垂直面上，以保证开挖面平整，但掏槽炮眼加深10-20cm。5、炮眼布置数量视隧道开挖断面的大小和围岩情况而定。十一、钻眼钻眼作业应符合下列要求：1、炮眼的深度和斜率应符合钻爆设计。2、当采用手持凿岩机钻眼时，掏槽眼眼口间距和眼底间距的允许误差为±5cm；辅助眼眼口间距允许误差为±10cm；周边眼眼口位置允许误差为±5cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm。3、当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度及装药量，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。4、钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。5、采用手持凿岩机凿眼，当凿眼高度超过2.5m时应配备与开挖断面相适应的作业台架进行凿眼；钻孔作业应定人定岗，尤其是左右侧周边眼司钻工不宜变动。6、当采用凿岩台车开挖时,对钻眼的要求,可根据台车的构造性能结合实山西中南部铁路通道ZNTJ-19标段许村隧道工程爆破专项施工方案中铁二十局集团有限公司-8-际情况另行规定。十二、控制要点1、采用光面爆破技术和微震控制爆破技术，严格控制装药量，以减小对围岩的扰动，控制超欠挖，控制洞碴粒径以利于挖堀装载机装碴。2、隧道开挖每个循环都要进行施工测量，控制开挖断面，在掌子面上用红油漆画出隧道开挖轮廓线及炮眼位置，误差不超过5cm。并采用激光准直仪来控制开挖方向。3、钻眼必须按设计指定的位置进行。钻眼时掘进眼保持与隧道轴线平行，除底眼外，其它炮眼口比眼底低5cm，以便钻孔时的岩粉自然流出，周边眼外插角控制在3～4°以内。掏槽眼严禁互相打穿相交，眼底比其它炮眼深20cm。4、装药前炮眼用高压风吹干净，检查炮眼数量。装药时专人分好段别，按爆破设计顺序装药，装药作业分组分片进行，定人定位，确保装药作业有序进行，防止雷管段别混乱，影响爆破效果。每眼装药后用炮泥堵塞。5、起爆采用复式网络、非电起爆系统，联接时，每组控制在12根以内；联接雷管使用相同