003导流洞施工爆破设计方案

CB01施工技术方案申报表（河南地矿[2009]技案003号）合同名称：后溪河水电站一期进场公路改扩建及中嘴坡水库导流隧洞土建工程合同编号：WSHXH/C-20090601致：黄河勘测规划设计有限公司重庆后溪河水电工程监理部我方今提交巫山县后溪河水电工程进场道改扩建工程及中嘴坡水库导流洞工程的：□后溪河水电站一期进场公路改扩建工程及中咀破水库导流洞工程□□请贵方审批。承包人：河南省地矿建设工程集团有限公司巫山项目部项目经理：日期：年月日监理机构：黄河勘测规划设计有限公司重庆后溪河水电工程监理部签收人：日期：年月日说明：本表一式4份，由承包人填写，监理机构审核后，承包人、监理机构、发包人、设代机构各1份。后溪河水电站一期进场公路改扩建工程及中咀破水库导流洞工程施工爆破设计方案河南省地矿建设工程（集团）有限公司二00九年十一月二十五日目录一、工程概况二、工程地质情况三、钻孔爆破计划四、钻孔及爆破试验要求五、爆破效果监测及爆破设计优化一、工程概况：中咀坡水库导流洞工程位于重庆市巫山县竹贤乡后溪河境内，竹贤乡距离巫山县58km，交通较为方便；坝址距离竹贤乡17km，公路路况极差，为居民自建道路。后溪河中咀坡水库导流隧洞土建工程为中咀坡水库大坝施工期间的施工导流工程。导流隧洞布置在坝体左岸，分进口明渠段，洞身段及出口明渠段三部分。我部所承建的后溪河导流隧洞工程整个洞身全长433.19m，进口底板高程为449.2m，出口底板高程为440.53m，全程底坡i=0.02；洞身标准断面4.89m×6.4m（宽×高），马蹄型，过水面积为34.45m2，洞身全断面进行混凝土衬砌。二、工程地质情况导流洞进口至0+050.5段处于P2d岩体中，开挖后存在边坡稳定性问题，局部可顺岩层层理面进行放坡处理，在挂口开洞过程中避免采用大药量爆破成洞方式，决定首先采用对上断面进行小药量爆破施工开挖，应尽量减小爆破对岩体的影响，待对上断面进行临时支护处理好过后，再对下断面跟进施工。0+050.5以后段至出口处于P2w岩体中，岩体完整性好，成洞条件较好，要求进行光面爆破施工。整个隧道围岩类别以Ⅱ类围岩为主，长347.22m，占全隧道的80.1%，Ⅲ类围岩长35.47m，占全隧道的8.2%，Ⅳ类围岩长50.5m，占全隧道的11.7%。导流洞出口地质情况较复杂，在洞脸及边坡上侧现有导流洞的进场道路，存在夹层，施工难度相对较大。本导流隧洞沿线水文地质条件简单，由于存在夹层，透水性较强。地下水对洞室围岩稳定性影响大，有产生突水可能。同时，由于洞身段大部分位于地下水位之下，隧洞承受的地下水压力较大，对衬砌施工不利。三、钻孔爆破计划：在钻孔爆破设计前，选则具有代表性的地段，由于本工程根据工程施工安排，下游首先进洞，洞身掘进时的围岩为Ⅲ类围岩，岩体比较完整，整体稳定性较好，因而本工程选则具有代表性的部位为导流洞下游进洞口处，同时做好钻孔爆破实验计划，控制好隧洞成型，减少不必要的超挖及多余的工程量（如超挖，造成回填量大；欠挖，则需补炮），寻找合理的钻爆参数，以指导爆破设计和施工。1、钻孔爆破设计：（1）掏槽方式：掏槽方式是爆破设计中最关键、最重要的环节，钻孔布置、钻孔深度及布孔间距及爆破炸药用量等将直接关系到爆破的效果。考虑到开挖断面为马蹄型，断面尺寸为5.35*7.0m(宽*高)，钻孔爆破设计的掏糟方式初步试定为：由两层对称相向倾斜于圆心的炮孔组成（斜掏）：第一层掏心孔布置在平行于轴线距离1.2m线上，各掏心孔之间间距为30cm，倾角为55°～65°，孔数10孔；第二层掏心孔布置在平行于轴线距离1.5m线上，各掏心孔之间间距为30cm，倾角为65°～75°，孔数12孔；第一层与第二层掏心梅花型布置。详见导流洞开挖断面钻孔布置图。（2）、周边孔：周边孔是控制开挖轮廓面平整度的基本要数，理论上要求孔间间距要小；结合本工程特点，炮孔间距暂取15d，取周边孔间距为0.6m，孔数为32孔。（3）底板孔：底板孔位布置在整个开挖断面的底部，孔位间距为0.7m，孔数为7孔。（4）其余为四层辅助孔，孔位间距为0.8m，孔数为41孔。（5）钻孔布置：整个断面分为七层，第一层、第二层为倾斜于圆心的掏槽孔，层间距为0.3m，第三至六层为辅助直孔，层间距为0.8m，第七层为周边孔和底板直孔，层间距为0.7m。整个开挖断面共计孔数102孔。详见导流洞开挖断面钻孔布置图。2、钻孔药量参数的计算：钻孔药量参数是由岩石坚固系数、裂隙多少与大小、炸药猛度及钻孔深度等确定。从整个导流洞围岩类别来看，Ⅱ类围岩占80%以上，岩体完整性好，为坚硬岩，坚硬系数在9～12级之间，深部岩体裂隙趋于闭合，延伸短。炸药用量随岩性及裂隙变化而变化，岩石坚硬，裂隙少，炸药用量多；反之，用量少。根据上述的关系，导流洞考虑采用光面爆破施工，先初定钻孔布置图（附后）。在每一循环爆破试验中调整炸药用量大小及钻孔布置、深度，使之达到光面爆破的最佳效果。炸药为2号岩石乳化炸药，规格为Φ32mm/200g，主要性能指标如下表：主要性能指标药卷密度殉爆距离猛度爆速作功能力有效期0.95-1.30g／cm3≥3cm≥12mm≥3.2×103m／s≥260mL180天钻孔爆破参数根据上述情况参照如下公式进行确定：a、单位岩体炸药消耗量：q＝｛√〔（f－3）／3.8〕＋L1×k1×h／S｝×k2×k3×F其中：q—岩体单位耗药量，Kg／m3f—岩体坚固系数，取10L1—炮孔的平均深度，m。L1=2.5mk1—炮孔装药量充填系数，60℅h—炮孔利用系数，h=0.85～0.95，取h=0.85S—平洞断面积，m2。S＝46.059m2k2—等效炸药换算系数，k2=Q／Q0，其中Q0为标准炸药的热能值1000kcl／kg；Q为炸药释放的暴热，kcl／kg。Q=1100kcl／kgF—自由面数量，一个自由面取1，两个自由面取0.6～0.7。k3—岩体裂隙率的修正系数，查下表曲值；导流洞k3取0.9岩体裂隙状况岩体单位裂隙率k3强裂隙和层理明显裂隙中等发育裂隙轻微发育裂隙极轻微发育35～5525～3415～245～140.7～0.790.8～0.890.9～0.991.0经计算，导流洞q＝1.353Kg／m3b、每类炮孔的炸药用量：①：每个掏槽孔的炸药用量：Qcut＝1.30×q×S×L1／N1，其中：N1为导流洞钻孔总数经计算，导流洞Qcut＝2.383Kg／个孔，（即12节炸药）。②：周边孔的平均炸药用量：qp＝b×w×H×q×（0.5～0.7）其中：qp一周边孔的平均炸药用量，Kgb一周边孔的孔距，m，取b＝0.6mw一周边孔的最小抵抗线，导流洞取w＝0.7mH—钻孔深度，H=2.5m经计算，导流洞qp＝0.994Kg（即5节炸药）。③：qf－底边孔炸药用量：qf＝（1.1～1.2）Q／Nqf取1.1Q／N，导流洞qf＝1.68Kg／个（即8节炸药）④辅助孔的平均炸药用量：qv＝〔Q－（Qcut×Ncut＋qp×Np＋qf×Nf）〕×〔N－（Ncut＋Np＋Nf）〕其中：Q—炸药总用药量（S*q*2.5），KgN—总钻孔数qv－辅助孔的平均炸药用量，KgNcutv－掏槽孔数，Np－周边孔数，Nf－底边孔数，qf－底边孔炸药量，Kg／个，qf＝（1.1～1.2）Q／N经计算，导流洞qv＝1.458Kg（即7节炸药）。主要经济技术指标表项目开挖面积循环进尺炮眼数量装药量单位耗药全断面46.059m22.5m102孔155.8kg1.353kgm3导流洞Ⅲ类围岩全断面施工钻爆参数表炮眼名称孔深（m）数量（孔）单孔药量（kg/孔）段装药量（kg）起爆顺序毫秒雷管段发掏糟孔3.0222.38352.42611第一层辅助孔2.551.4587.2923第二层辅助孔2.541.4585.83235第三层辅助孔2.5111.45816.03847第四层辅助孔2.5211.45830.61859周边孔2.5320.99431.808611底孔2.571.6811.76713合计102155.83、装药结构及炮孔堵塞方式不同类型的孔其装药结构不同。掏糟孔和辅助孔由于每孔药量多，采用集中装药结构，而周边孔和底板孔由于每孔药量少，采用间隔装药结构。间隔物用炮药纸或其它干纸间隔，周边孔的药包直径采用小直径药卷间隔装药，岩石很软时采用导爆索。此为光面爆破的主要参数。炮孔堵塞采用炮泥赌塞为主，在接近药包时，用干纸或药包纸堵塞，外面粘土堵塞，堵塞长度不得小于26cm。装药结构及炮孔堵塞方式详见下图。4、起爆方法及顺序起爆方法采用非电微差起爆技术，不但可以有效控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管的起爆时间，使振动波不能形成叠力。即保证岩石破碎达到理想的效果，又能消除爆破震动的有害效应。型号为单号或双号雷管，间隔起爆，这样能使爆破速度减慢，达到更好的爆破效果。起爆破顺序：掏槽孔先爆，辅助孔次之，周边孔及底板孔最后，这样不但能有效控制不同类型孔的起爆时间，而且还有效控制单段雷管的起爆药量，使爆破产生的震动波不能叠加，消除爆破震动产生的有害效应，使洞身开挖后的成型达到理想的效果。四、钻孔及爆破试验要求对上述初定的钻孔爆破设计进行试验，修改钻爆参数；而后进行反复试验，确定各部位合理的钻爆参数和起爆方式，以确保洞室开挖的安全，质量和进度。1、钻孔要求孔径要求：钻孔孔径均不大于5cm。孔位要求：孔位要求必须严格钻孔爆破的位置具体布置于掌子面上，由测量放样确定。周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线调整范围，掏槽孔的孔位偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位误差不得大于10cm。底孔要求：炮孔孔底应落在爆破图规定的同一平面上。炮孔检查：炮孔检查合格后，方可装药爆破。2、爆破试验要求①、试验必须得出合理的钻爆参数和起爆方式，以确保洞室开挖的安全、质量和进度。②、试验参数应根据直观的爆破效果进行判断，如残留孔痕迹保存率，相邻两孔间的岩面平整和孔壁有无明显的震动裂隙加以判断爆破效果。③、每次试验之后，应做好记录，整理资料，资料内容为：试验名称、次别及内容；钻爆设计（包括钻孔布置、装药结构、起爆网络、装药量与炸药名称、起爆器材等）；实际钻孔布置、装药、孔网参数记录；破坏范围与安全检测资料；爆破效果分析。五、爆破效果监测及爆破设计优化1.爆破效果检查a.超欠挖检查。b.开挖轮廓是否圆顺，开挖面是否平整检查。c.爆破进尺是否达到爆破设计要求。d.爆出石碴块是否适合装碴要求。e.炮眼痕迹保存率，硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布。f.两次爆破衔接台阶不大于15cm。2.爆破设计优化每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。a.根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正孔距、用药量，特别是周边孔。b.根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。c.根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数。d.根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一断面上。3、超欠挖控制超挖最大不能超过15cm，无欠挖。河南省地矿建设工程（集体）有限公司巫山项目部二OO九年十一月二十五日