隧道鉆爆設計方案.doc

鉆爆設計方案一、基本原則在保證圍巖穩(wěn)定或減少對圍巖擾動的前提條件下，選擇恰當?shù)拈_挖方法和掘進方式，并盡量提高掘進速度。在選擇這些方法、方式時，一方面考慮隧洞圍巖地質(zhì)條件及其變化，使圍巖能保持穩(wěn)定；另一面考慮巖體的堅硬程度，使既能保證掘進速度，又能減少對圍巖的擾動。在施工中堅持先探后挖、先護后挖的施工原則，將超前地質(zhì)預報納入施工循環(huán)，不探明前方地質(zhì)，堅決不能開挖；不進行超前支護，堅決不能開挖。同時本著穩(wěn)定掌子面、及時閉合和加固地層的原則，相互補充，視先選擇。在硬巖地段，為更好地減少爆破對周邊圍巖的擾動，減少超挖，采用光面爆破技術控制爆破。在軟巖地段，開挖后及時進行初期噴錨支護（、級圍巖不利于圍巖穩(wěn)定段，設置型鋼鋼架支撐），并監(jiān)測圍巖變形。二、開挖方案的確定隧洞鉆爆開挖總體上要求拱部采用光面爆破，邊墻部采用預裂爆破或光面爆破；以最大限度地減少對周邊巖體的擾動，控制超欠挖，提高初期支護的承載能力。由于本隧洞洞徑較小，全部采用全斷面法開挖。三、隧洞光面爆破施工隧洞鉆爆的關鍵技術問題除提高周邊輪廓的爆破成形質(zhì)量外，重要的是減小爆破引起的地震效應，維護圍巖自身的穩(wěn)定。由于本隧洞洞徑較小，本標段隧洞施工時在級及、級圍巖條件下均采用全斷面鉆爆掘進方式。1、鉆爆設計鉆爆設計使用光面爆破或預裂爆破技術，盡量減少爆破對圍巖的擾動。鉆爆設計在綜合研究地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖方法、掘進循環(huán)進尺、鉆眼機具、爆破器材等的基礎上進行。主要內(nèi)容有：炮孔布置、裝藥結構；鉆爆參數(shù)表；起爆方法和順序，主要技術經(jīng)濟指標及必要的說明。爆破設計確定后，嚴格按鉆爆設計進行鉆孔、裝藥、接線及引爆。1.1周邊眼布置采用光面爆破。由于巖面的自重有助于周邊眼最后起爆時巖面沿周邊眼開裂，不僅保證了爆破效果，而且對減輕周邊眼振動強度較為有利。1.2周邊眼的裝藥結構光爆眼裝藥采用不耦合裝藥結構，不耦合系數(shù)一般在1.42.0范圍內(nèi)。炮孔直徑D取42mm，而藥卷選用25200mm的小直徑藥卷，間隔捆綁在竹片上，藥卷有2040cm的空氣柱間隔，這樣做法，密度低，在炮孔內(nèi)與巖壁間有很大空隙，能減輕爆炸猛度，使炮眼內(nèi)壁受力均勻，使隧洞輪廓分明，成型美觀。見下圖1所示。同時，可通過試驗酌情減小周邊眼孔距，并采用間隔裝藥，以提高光爆效果。圖1 周邊眼裝藥結構圖炮泥傳爆管雷管竹片小藥卷導爆索2.1掏槽眼從隧道爆破開挖振動速度的觀測中發(fā)現(xiàn)：掏槽爆破的振動比其它部位的爆破的振動要大的多。因此在圍巖中爆破開挖從減輕掏槽眼爆破的振動強度、維護圍巖自身穩(wěn)定為出發(fā)點，掏槽眼采用四空眼直眼掏槽形式。3.1爆破器材3.1.1炸藥的選擇：有水地段采用乳化炸藥，其余均用2#巖石銷銨炸藥，適用于光面爆破，具有低爆速、低密度、高爆力、小直徑、傳爆性能良等優(yōu)點。起爆器材：采用非電塑料導爆管毫秒雷管起爆。試驗證明毫秒雷管和毫秒等差遞增雷管結合使用，能獲得更節(jié)約炸藥、減小振動的效果。3.1.2雷管的選擇考慮到爆破原因，一般采用非電毫秒雷管。為了滿足減輕振動的要求，必須要嚴格控制最大一段的裝藥量，因而雷管要有足夠的段數(shù)。3.1.3段間隔差為避免振動強度的疊加作用，雷管應跳段使用，段間隔時差應小于100ms。3.1.4循環(huán)進尺主要根據(jù)地質(zhì)條件及施工進度安排來考慮。一般控制在1.8m左右。3.2起爆順序施工順序：掏槽眼擴槽眼內(nèi)圈眼周邊眼。光面爆破時，從掏槽眼開始，一層一層從斷面中心向外進行，最后是周邊眼爆破。布置雷管段號時應注意：選擇合理的段間隔時間；同段號一次起爆藥量應小于最大一段允許裝藥量；前一段的起爆要盡量為后一段爆破創(chuàng)造良好的臨空面。3.3爆破參數(shù)的選定根據(jù)經(jīng)驗初步擬定爆破參數(shù)，再通過現(xiàn)場試驗修正確定爆破參數(shù)。3.3.1炮眼深度L 以循環(huán)進尺為炮眼深度，掏槽眼加深10%20%。3.3.2 炮眼數(shù)目N 可根據(jù)下式計算：Nksnr式中：k單位炸藥消耗量，/m3；s開挖面積，m2；r炸藥的線裝藥密度，/m；n炮眼裝藥系數(shù)（取0.20.4）；3.3.3炮眼布置首先布置掏槽眼、擴槽眼、內(nèi)圈眼、周邊眼。周邊眼參考經(jīng)驗計算式：間距：E（1218）d（d為炮眼直徑）；抵抗線：W（1.01.5）E；裝藥量集中度：q0.04.19/m；3.3.4一次起爆總藥量計算QksL式中：L炮眼深度，m。3.3.5單眼裝藥量計算 周邊眼可參考光面爆破進行計算。 其它各部炮眼裝藥量：qkawl式中：a炮眼間距；w炮眼爆破方向的抵抗線；炮眼所在部位系數(shù)（見表1）。表1 炮眼部位系數(shù)炮眼部位掏槽炮眼擴槽炮眼內(nèi)圈炮眼值231.520.81.0預0.50.8光4.1各級圍巖具體鉆爆設計4.1.1級圍巖標準斷面隧洞爆破設計級圍巖標準斷面隧洞采用全斷面法施工，循環(huán)進尺均為2.0m，爆破參數(shù)見表2。表2 級圍巖爆破參數(shù)表圍巖級別周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈眼間距W（cm）周邊眼裝藥集中度a（kg/m）相對距離（E/W）每循環(huán)進尺L（m）455550700.100.350.81.02.04.1.2級圍巖標準斷面隧洞爆破設計級圍巖標準斷面隧洞采用全斷面法施工，循環(huán)進尺均為2.0m，爆破參數(shù)見表3。表3 級圍巖爆破參數(shù)表圍巖級別周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈眼間距W（cm）周邊眼裝藥集中度a（kg/m）相對距離（E/W）每循環(huán)進尺L（m）455550700.100.350.81.02.04.1.3級圍巖標準斷面隧洞爆破設計級圍巖標準斷面隧洞采用全斷面法施工，循環(huán)進尺均為1.5m，爆破參數(shù)見表4。表4 級圍巖爆破參數(shù)表圍巖級別周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈眼間距W（cm）周邊眼裝藥集中度a（kg/m）相對距離（E/W）每循環(huán)進尺L（m）405045650.100.300.81.01.54.1.4級圍巖標準斷面隧洞爆破設計級圍巖標準斷面隧洞采用全斷面法施工，循環(huán)進尺均為1.5m，爆破參數(shù)見表5。表5 級圍巖爆破參數(shù)表圍巖級別周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈眼間距W（cm）周邊眼裝藥集中度a（kg/m）相對距離（E/W）每循環(huán)進尺L（m）405045650.100.300.81.01.55光面爆破施工工藝流程在隧洞爆破作業(yè)的掘進中，對爆破技術諸要素如鉆眼大小、孔深、間距、藥量、鉆眼分布與起爆順序等慎重研究、嚴格控制。鉆爆作業(yè)按照鉆爆設計進行。當開挖條件出現(xiàn)變化時，爆破技術隨圍巖條件的變化而作相應改變。軟巖開挖作業(yè)時，嚴格遵守“短進尺、弱爆破”的原則，遵守有關“爆破與震動”的作業(yè)要求。隧洞光面爆破施工工藝流程見圖3圖3 隧洞光面爆破施工工藝流程 光面爆破設計測量放線 清理鉆孔鉆 孔 鉆孔質(zhì)量檢查設置警戒 網(wǎng)絡檢查 爆破材料準備 裝藥計算 裝藥與堵塞 連接起爆網(wǎng)絡 起 爆 通 風光爆效果與質(zhì)量 準備填筑材料 爆破效果檢查 5.1測量布眼鉆炮眼前繪出開挖斷面的中線、水平和斷面輪廓，并根據(jù)爆破設計標出炮眼的位置，經(jīng)檢查符合設計要求后鉆眼。洞內(nèi)控制測量采用導線、中線雙控法控制，高程控制采用水準測量?？刂茰y量采用全站儀作導線控制網(wǎng)，施工測量采用全站儀配合激光定位儀。用經(jīng)緯儀、鋼卷尺等準確繪出開挖輪廓線及周邊眼、輔助眼和掏槽眼的位置，并用紅油漆標出炮眼，嚴格控制開挖邊線。距開挖面50m處埋設中線樁，每100m設臨時水準點。每次放線時，對上次爆破效果檢查一次，并及時將結果告知技術主管和爆破人員，技術人員對測量數(shù)據(jù)進行計算分析，修正爆破參數(shù)，以達到最佳爆破效果。炮眼布置圖：5.2鉆孔鉆孔由專業(yè)鉆孔工班承擔，嚴格按照鉆爆設計圖進行鉆孔作業(yè)，特別是周邊眼和掏槽眼位置、間距和數(shù)量，未經(jīng)主管工程師許可不得隨意改動。各鉆手分區(qū)、分部位定人定位施鉆，實行嚴格的鉆手作業(yè)質(zhì)量經(jīng)濟責任制。風槍手做到二定三保，即定人定位，保質(zhì)保量保安全。炮眼要“準、平、齊”：“準”是指炮眼位置要準，周邊眼口全部在設計輪廓線內(nèi)5cm的連線上，眼底全部在設計較廓線外5cm的連線上終止，其作炮眼定位誤差不超過10cm。只有這樣才能達到兩排炮之間錯臺不大于10cm；“平”是要求炮眼方向和隧洞中線平行，兩側(cè)邊墻要順幫水平打眼，各排炮相同位置的炮眼平行，爆破后各排同位炮眼連成一條線；“齊”，主要是眼底要齊，要在一個垂面上，才能保證良好的爆破效果。5.3清孔裝藥前用鋼筋彎制的炮鉤、高壓風將炮眼內(nèi)的泥漿、存水、石粉吹洗干凈。5.4裝藥與堵塞分片分組按炮眼設計圖確定的裝藥量自上而下裝藥，雷管“對號入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞長度不小于20cm。5.5聯(lián)結起爆網(wǎng)絡采用復式起爆網(wǎng)絡，以保證起爆的可靠性和準確性。聯(lián)結時注意：導爆管不能打結和拉細；各炮眼雷管連接次數(shù)相同；引爆雷管用黑膠布包扎在離一簇導爆管自由端10cm以上處。網(wǎng)路聯(lián)好后，專人負責檢查。5.6瞎炮的處理發(fā)現(xiàn)瞎炮，首先查明原因。如果是孔外的導爆管損壞引起的瞎炮，則切去損壞部分重新連接導爆管即可；但此時的接頭盡量靠近炮眼。如因孔內(nèi)導爆管損壞或其本身存在問題造成瞎炮，則參照爆破安全規(guī)程有關條款處理。6爆破管理制度6.1實行爆破簽證制度建立爆破簽證制度，是為了加強對隧洞爆破的管理，規(guī)范施工行為，是保證隧洞施工安全，提高爆破質(zhì)量和效果的制度保障。在隧洞鉆爆施工中，每一循環(huán)鉆爆實施前，先由爆破工程師根據(jù)隧洞圍巖條件提出鉆爆設計，規(guī)定炮孔布置、炮孔深度、孔徑、裝藥方法和裝藥量等，以及詳細的鉆爆要求及施工控制措施，并簽署斷面爆破要求卡交給鉆爆工班。鉆爆工班嚴格根據(jù)鉆爆設計施鉆，完成后報爆破工程師檢查，并填報爆破鉆孔檢查卡，詳細說明每一個炮孔的方向、深度、孔徑等實際情況，并根據(jù)炮孔編號登記操作手的姓名。爆破工程師詳細檢查鉆孔后，親自負責指導爆破工裝藥，并填寫藥量記錄卡，記錄每一炮孔的裝藥量及裝藥結構、堵塞方法和聯(lián)線方法。裝藥連線完成后，由爆破工班長將上述經(jīng)過簽署的三張卡一并交由項目總工程師審核簽字，只有總工程師簽證授權后才允許起爆。每一循環(huán)爆破后，爆破工程師親自到現(xiàn)場檢查爆破效果，測量并記錄隧洞超欠挖量、炮孔殘眼率、殘孔深度及圍巖松動、裂縫分布等情況，分析影響鉆爆質(zhì)量的主要原因，并根據(jù)上一循環(huán)的爆破效果優(yōu)化更新爆破參數(shù)，不斷提高隧洞爆破質(zhì)量，做到一炮一次設計，這對保護圍巖有極大的好處。6.2爆破精度控制對隧洞施工而言，對爆破進尺的控制非常重要，其目的就是控制每一循環(huán)的進尺及鉆爆質(zhì)量。嚴格控制鉆孔精度，重點是控制周邊眼的外插角、開口誤差以及炮眼在斷面上分布的均勻性。嚴格控制爆破作業(yè)的質(zhì)量，特別是要控制裝藥量和裝藥方法，保證正確的起爆順序。做到及時檢測和及時反饋，特別是在地質(zhì)有變化的區(qū)段內(nèi)，做到一炮一次設計。強化組織管理、嚴格檢查制度，定人定孔，執(zhí)行標準化作業(yè)。6.3超欠挖控制爆破后的圍巖面應圓順平整，超挖量控制在10cm以內(nèi)，不欠挖。對圍巖的破壞程度：爆破后圍巖上無粉碎巖石和明顯的裂縫，并不得有浮石(巖性不好時無大浮石)，炮眼利用率大于90%。殘留炮孔痕跡，在開挖輪廓面上均勻分布。炮孔痕跡保留率：硬巖不少于80%，中硬巖不少于70%，軟巖不少于50%。相鄰兩孔之間的巖面平整，孔壁沒有明顯的爆破裂隙。相鄰兩孔之間出現(xiàn)的臺階形誤差不大于150mm。6.4爆破振動控制標準對于洞內(nèi)外新澆筑混凝土的震速要求，不超過下表6的規(guī)定值。表6 新澆筑混凝土的震速限值混凝土齡期(h)震速限值(mm/s)12246.25244812.54812025對爆破振動的量測：首先根據(jù)被保護結構特點確定控制振動速度，采用爆破振動測試儀進行爆破振動量測。將速度傳感器布設在被保護目標的測試部位，測量爆破引起的測點實際振動數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)據(jù)分析，計算出爆破振動與地形、地質(zhì)條件有關的系數(shù)和衰減指數(shù)，并據(jù)此檢算和控制每次爆破允許最大一段裝藥量，確保爆破振動不超過規(guī)定的范圍，保護被保護目標。監(jiān)測并記錄每次爆破的震動情況及空氣增壓情況，做好震動記錄資料，及時反饋信息。調(diào)整爆破作業(yè)裝藥量、炸藥品種、裝藥及爆破方式，使震速不超過允許值，并防止開挖面失穩(wěn)。6.4.1減小爆破振動的技術措施在軟弱巖層中開挖隧洞，關鍵的技術問題是如何維護圍巖自身的穩(wěn)定，減少爆破對圍巖的擾動破壞范圍。而在硬巖巖層中開挖隧洞，技術問題首先提高周邊輪廓的爆破形成質(zhì)量，其次是減小爆破所產(chǎn)生的地震效應及其噪音。前者是工程所必須的，而后者則是隧洞開挖爆破環(huán)境所決定的。從爆破振動效應的產(chǎn)生和影響因素的理論分析入手，結合以往工程實踐對爆破振動效應的實際測試結果和對隧洞爆破減振問題系統(tǒng)地綜合研究，施工主要采取如下的隧洞爆破減振技術措施：6.4.2選用低爆速炸藥(20002500m/s)，或?qū)Ｓ玫墓獗ㄋ庍M行周邊光面爆破。實測的振速在同條件下比普通二號巖石硝銨炸藥可降低6478.7。6.4.3設法創(chuàng)造良好的掏槽爆破臨空面條件，采用多重楔形掏槽以及直眼分層掏槽、螺旋形掏槽。在掏槽后槽腔足夠大時，盡可能采用寬孔距小抵抗線的布眼形式，以取得較好的臨空面。6.4.4選用合理的段間隔時差，使段間隔時差大于爆破振動主振相的延續(xù)時間，使每段炸藥爆破基本上做到獨立作用，避免爆破振動波的疊加作用。根據(jù)實測爆破振動波形主振相振動延續(xù)時間的統(tǒng)計分析，一般建議硬巖隧洞段間隔時差采用50100ms，軟巖隧洞段間隔時差采用100200ms。6.4.5嚴格控制同段雷管的最大裝藥量。段最大允許裝藥量可參照下式進行計算：式中：Qmax段最大允許裝藥量(kg)；R 爆源中心到振速控制點的距離(m)；Vkp質(zhì)點振速安全控制標準(cm/s)。建議中硬巖取10cm/s；硬巖取15cm/s；軟巖隧洞取5cm/s以下。K 與地震波傳播途徑通過的介質(zhì)性質(zhì)及爆破因素有關的系數(shù)；a 爆破振動衰減系數(shù)，K、a參考爆破安全規(guī)程選取。對周邊采用分段預裂爆破，以減小掏槽掘進炮眼爆破對周邊圍巖的振動效應。工程測試資料表明，理想的預裂縫有著顯著的減振效果，一般可減小振動強度50左右。軟巖地段、集水坑等特殊部位部分的爆破開挖，沿周邊輪廓鉆一圈密集的預裂減振孔，能起到一定的減振效果。應用控制爆破的原理，控制單位巖體爆破的炸藥用量。在隧洞大斷面開挖爆破中，根據(jù)炮孔的部位及作用，采用不同的炸藥單耗。周邊通過計算或試驗，采用臨界裝藥量；溝槽采用加強拋擲爆破的裝藥量；擴槽和底板眼采用標準拋擲爆破的裝藥量。掘進眼槽腔上部采用松動爆破的裝藥量，槽腔兩側(cè)采用減弱拋擲爆破的裝藥量，相腔下部采用標準拋擲爆破的裝藥量；二圈眼采用松動爆破的裝藥量。做到在保證爆破效果的前提下控制炸藥單耗，以達到控制