區(qū)間隧道爆破設計

1、重慶軌道交通一號線第11標中鐵三局集團有限公司區(qū)間隧道鉆爆設計編制：審核：批準：日期：中鐵三局集團有限公司重慶軌道交通一號線第11標項目經理部一、爆破設計依據：1、地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范2、鐵路隧道施工規(guī)范3、 重慶市軌道交通一號線第11標段設計施工圖紙及地勘資料二、爆破設計原則:1、采用光面爆破。根據地質條件，開挖斷面、開挖進尺，爆破器材等條件編制爆破設計。鉆爆參數是一動態(tài)的參數，應根據圍巖變化及時調整，進行動態(tài)管理。2、隧道通過兩種類別不同的圍巖，要求鉆爆技術人員能根據圍巖的變化情況和地表振動監(jiān)測情況，及時調整好控爆參數，將爆破對隧道周壁的破壞和地表建筑物的影響減小到最低。3、加強開挖

2、工序管理，對全隧道實現光面爆破開挖，減少超欠挖量，減輕圍巖松馳圈影響范圍，確保隧道開挖成形質量。三、地質概況：1、工程位置重慶市軌道交通一號線（朝天門沙坪壩）工程11標段區(qū)間隧道工程起訖里程K11+600K12+829.962，全長1229.962m。本段區(qū)間隧道頂板埋深22m65m，為深埋隧道。線路多為雙線單洞隧道型式，在臨近高廟村站時過渡至單線單洞型式。隧道襯砌結構按新奧法原理設計，采用復合式襯砌結構，礦山法施工。2、工程與周邊建筑物的關系本段存在的主要工程地質問題為地面建筑（構）物，該段隧道里程樁號K11+934K11+990處地面建筑為白馬小區(qū)(樁基礎)，隧道拱頂距小區(qū)樁基礎底高差約2

3、1.5m; 隧道里程樁號K11+977K12+001處地面建筑為聚興摩配廠集資房 (樁基礎，標高332.750)，隧道拱頂距小區(qū)樁基礎底高差約21.5m; 隧道里程樁號K12+040K12+103處地面建筑為城建校集資樓 (條形基礎，標高339.530)，隧道拱頂距小區(qū)樁基礎底高差約31.1m。3、地形地貌軌道交通一號線主要位于長江、嘉陵江兩大地表水系匯合間的狹長半島（重慶半島）上，宏觀地貌景觀呈深切割丘陵地貌景觀。區(qū)間隧道：本段隧道場地屬構造剝蝕丘陵區(qū)，海拔高程265385m，相對高差40120m。地勢起伏較大，切割較深，地形坡度515。4、地質情況1）里程樁號K11+600K11+630段

4、路線前進方向255，巖層傾向210230，路線走向與地質構造線大角度斜交。巖層呈單斜狀產出、產狀平緩，傾角8左右圍巖為互層狀砂質泥巖與砂巖，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體較完整，該段屬淺埋洞室，圍巖級別為級。2）里程樁號K11+630K12+195段該段線路呈弧型，前進方向由265295，巖層呈單斜狀產出，傾向120110、傾角1015。根據隧道設計方案，該段隧道頂板埋深2265m，頂板巖層厚度2063m，圍巖為長頁砂巖夾二層泥巖，呈中等風化狀態(tài)，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育、較完整。屬深埋洞室，圍巖級別級。3）里程樁號K12+195標段終點段線路呈弧型，前進方向由29130284，巖層呈單斜狀產出，傾向11

5、0105，其產狀平緩、傾角104。根據隧道設計方案，該段隧道頂板埋深20100m，頂板巖層厚度1899m，圍巖為砂質泥巖夾數層砂巖，呈中等風化狀態(tài)，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育、較完整。屬深埋洞室，圍巖級別級。5、地質構造與地震擬建隧道段在區(qū)域構造上屬于沙坪壩背斜東翼，路線呈弧形，前進方向由29130284，巖層呈單斜狀產出，傾向110105，其產狀平緩、傾角104。根據隧道設計方案，該段隧道頂板埋深20100m，頂板巖層厚度1899m，圍巖為砂質泥巖夾數層砂巖，呈中等風化狀態(tài)，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育、較完整。根據中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖（1/400萬）GB18306-2001之圖A1及中國地震動反應譜特

6、征周期區(qū)劃圖（1/400萬）GB18306-2001之圖B1，場地的抗震設防烈度為6度。場地設計基本地震動峰值加速度0.05g。6、氣象、水文地質隧道擬建區(qū)屬亞熱帶濕潤氣候，冬暖春早、雨量充沛、空氣濕度大、云霧多。多年平均氣溫18.3，日最高氣溫42.2，日最低氣溫-1.8。多年平均降水量1082.6mm左右，多集中在59月。多年平均相對濕度79%左右，絕對濕度17.7hpa左右。場地屬構造剝蝕中丘及丘頂的緩臺地貌，且街道市政排水設施完備，因此，僅少量地表水沿著破裂的地下管道滲透于砂巖中，形成基巖裂隙水，擬建隧道基巖整體上含水性微弱且上覆土層也較薄，不利于上層滯水賦存。四、爆破設計:區(qū)間隧道開

7、挖需要控制爆破振動對地表建筑物的危害，故施工時應盡可能多地采用綜合減振措施，降低振動速度，并利用測振儀進行安全振動監(jiān)測。1、爆破設計原則：爆破震動強弱主要與爆破器材、被炸體的物理性質、地形地貌爆破方式、開挖方式、炸藥用量、爆心距等因素有關。 1）、選擇合理的炸藥品種。炸藥爆速對爆破震動速度有直接影響，爆速越高，產生的振動越大。由于隧道爆炸的特點，掏槽眼和掘進眼應選擇爆速較高的炸藥，周邊眼利用低爆速的炸藥，綜合考慮隧道開挖采用2#巖石炸藥、乳化炸藥以及周邊眼使用的光爆炸藥（2#巖石小藥卷炸藥）。2）、選擇合理的起爆時差爆破振速的大小只與同時起爆的炸藥量有關。因此設計中只要每段雷管的起爆時差足夠大

8、，使爆破振動速度不疊加，則爆破振速就只與最大段裝藥量有關。但起爆時差過大，會影響爆破效果。根據以往施工經驗，選擇國產系列非電毫秒雷管（低段位跳段使用）基本能使震動波形不疊加。3）、選擇合理的掏槽方式有無進尺看掏槽.隧道爆破開挖的關鍵是掏槽,掏槽成功與否直接影響爆破效果,并且掏槽的深度亦直接影響隧道掘進的循環(huán)進尺。根據所選用的鉆孔機械不同而選用最佳的掏槽型式。在軟巖、中硬巖層中，節(jié)理裂隙較發(fā)肓的淺眼爆破（炮眼深度在2.5m 以下時，稱為淺眼爆破），采用小直徑中空直眼掏槽，掏槽效果較好，因此在區(qū)間隧道單側壁導坑法開挖中采用小直徑中空直眼掏槽。掏槽眼布置在正方形0.7m0.7m 范圍內，設計每次進尺

9、1.6m（兩榀鋼拱架間距），掏槽體積0.78m3, 掏槽炮眼長度1.8m根據公式Q= Lq1 =0.85Kg Q每個炮孔的裝藥量（Kg）炮孔裝藥系數，=0.60L炮孔深度(m),L=1.8q1直眼掏槽炮孔線裝藥密度（Kg/m）q1=0.78根據實際情況作調整，具體如下表：直眼掏槽裝藥參數表雷管段別炮眼深度(m)炮眼數量（個）單孔藥量(kg)單段藥量(kg)空孔1.8411.811131.840.83.2合計94.24）、開挖方式根據圍巖情況，同時為減少同段雷管的裝藥量，控制爆破規(guī)模，采取單側壁導坑開挖法，分步開挖。見下圖5）、爆破設計參數的確定:根據經驗初選參數，再通過現場實的驗確定。（1）、

10、炮眼深度L，孔徑d以循環(huán)進尺作為眼深，取1.6m，掏槽眼加深約10%，取1.8m孔徑d 使用鉆頭為32mm，確定d=32mm （2）、炮眼數目通過經驗類比法確定。（3）、炮眼布置炮眼布置根據圍巖特點合理選擇周邊眼間距及周邊眼的最小抵抗線，輔助炮眼交錯均勻布置，周邊炮眼與輔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，再按光面爆破原則布置周邊眼。然后是底板眼、內圈眼、二臺眼、最后布置掘進眼，掘進眼均勻布置，內圈眼比掘進眼密一些，比周邊眼稀一些,其間距為周邊眼的1.5 倍左右,抵抗線為間距的0.7 倍左右,另外為了不至使底板越爆越高,底板也要下插角,以又考慮到先爆炮眼的部分碴堆

11、在上面,爆破時負荷較大,因此二臺眼、底板眼比掘進眼適當加密，稀密程度和內圈眼差不多。周邊眼參數經驗計算式：周邊眼間距 E=（818）d（d 為炮眼直徑），cm。抵抗線 W=（1.01.5）E,cm;不耦合系數D D=1.252.0根據公式及經驗分別取E=45cm；W=60cm；內圈眼間距70cm 左右；底板眼間距60cm;擴槽眼75cm 左右；掘進眼80cm左右； (4)、炮眼布置詳見炮眼布置圖。(5)、總炸藥量的計算：Q=KLS 式中 Q一次爆破總裝藥量；K單位巖石爆破炸藥消耗量，Kg/m3;L炮眼深度，m;S斷面積，m21部總藥量Q=1.01.617.1=27.36Kg；2部總藥量Q=1.

12、01.618.09=28.94Kg；3部總藥量Q=1.01.620.63=33.01Kg；4部總藥量Q=1.01.616.31=26.10Kg；1部、3部（臨時支護需開挖后拆除）需要掏槽爆破，而2部、4部在1部、3部開挖后爆破，已形成有利臨空面，因此各部分總炸藥量需重新分配。(6)、單眼裝藥量的計算隧道爆破，炮眼所在部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求拋擲；掘進眼只要求松動，而在掏槽部位的兩側與其上下各部份的炮眼要求又不一樣，側部要求松動，上部要求弱松動，下部要求加強松動，周邊眼要求光面爆破，底板眼則要用拋擲爆破的藥量，所以各部位炮眼的裝藥量是不同的。周邊眼的線裝藥密集度系數 q=0.19

13、Kg/m。其它眼的裝藥量按下式計算q=KaWL式中；q單眼裝藥量K炸藥單耗，kg/m3W抵抗線，cm；a炮眼間距，m;L炮眼深度，m；炮眼所在部位系數，參見下表；炮眼部位系數炮眼掏槽擴槽掘進掘進掘進內圈二臺底板周邊部位炮眼炮眼槽下槽側槽上炮眼炮眼炮眼炮眼121.20 1.00 0.95 0.90 0.85 1.05 1.10 0.60 根據公式及經驗q 周邊=0.30Kg;q 掏槽=0.80 Kg;q 內圈=0.60 Kg;q 掘進=0.90 Kg;q 底板=0.70 Kg;q 擴槽=0.70 Kg; (7)、裝藥結構、起爆方式、堵塞方式a、周邊眼采用竹片、導爆索、小直徑藥卷間隔綁扎裝藥結構、

14、底部藥量適當加強；b、其余各炮眼均采用連續(xù)裝藥結構。c、起爆方式：隧道爆破眼中的炸藥可采用正向爆或反向爆，但裝瞬發(fā)雷管的炮眼采用正向起爆，其它炮眼采用反向爆。即掏槽眼的首段采用正向裝藥起爆。d、堵塞方式：炮眼裝藥后的堵塞要將炮泥堵在與裝藥相接的部位，這種堵塞方式比堵在眼口的爆破效果好，堵塞長度2040cm。e、起爆順序。先掏槽而后擴槽、掘進眼、內圈眼、底板眼、最后周邊眼。6)、光面爆破技術采用毫秒微差有序起爆，周邊眼采用導爆索起爆，以減小起爆時差。對于穩(wěn)定性、整體性較好圍巖，周邊眼與其它炮孔一樣，布置在同一里程斷面上，只需合理布置周邊眼、周邊眼距內圈眼間距以及內圈眼、周邊眼起爆時差即能有效地實

15、現光面爆破，在一些特殊地段也可采用預留光爆層光面爆破技術，也就是每一循環(huán)均將該循環(huán)同里程處的側墻光爆層留出，在下一循環(huán)中實施爆破，預留光爆層隨掌子面向前推進而推進，該方法的優(yōu)點是較易獲得良好的光爆效果，有利于減輕爆破的震動效應。7）、爆破起爆網絡各段毫秒微差雷管腳線集束于掌子面中央懸掛，用火雷管導火索引爆?？變任⒌投卫坠芤话闾问褂?，使各相鄰段間隔時間大于50ms，以改善爆破效果和防止地震波疊加而產生較大的地震動。另外，為了確保周邊眼同時起爆，保證光爆效果，還將各孔內的導爆索延長至孔外，用一長主干導爆索順拱部周邊眼進行串聯，使每個周邊眼孔內有二套獨立的起爆系統(tǒng)，確保同時起爆.2、鉆爆操作:1）

16、、鉆眼1.1 準備工作：開工前準備工作做到“四查”，即查鉆機及支架是否正常；查風水管路到位和牢固情況；查鉆頭、鉆桿、扳手等工具是否帶齊；查消耗材料有無備用。1.2 定位：由工班長根據技術室下發(fā)的鉆爆設計將每臺鉆機鉆孔范圍及順序分配明確，鉆眼前定出開挖斷面中線、水平線和斷面輪廓，標出炮眼位置，經檢查符合設計要求后方可進行開鉆。炮眼的深度、角度、間距應按設計要求確定,當開挖面凹凸較大時，應按實際情況調整炮眼深度，并相應調整裝藥量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上；1.3 開口：根據爆破設計及中線水平，選好開口位置，刨去浮石，調整支架角度，使支架與開口處巖面保持垂直。操作時，先供水后供風。先

17、開半風，用力前推防止打滑，鉆進35cm 后再調整支架，保持設計規(guī)定的角度，開全風，加大推力。1.4 鉆進：鉆進中應充分發(fā)揮支架作用，以加快鉆進速度，減輕體力勞動：a 一條線：釬子、風鉆、氣腿必須在同一垂直面上，從后面看是“一條線”，這樣使鉆機不會左右搖擺；b 中心鉆：掌握好支架的進氣量，使支架不致忽上忽下，使鉆桿始終在炮眼中心位置旋轉；c 靠邊站：一人操縱一臺風鉆，人要站在鉆機的側后方，使風鉆貼在身邊，穩(wěn)住風鉆，不使風鉆左右搖擺；1.5 撥釬：鉆孔滿足設計深度后，不宜多鉆應及時撥釬轉移。在整體性較好的巖石中，可停風撥釬，停機時應先關水后關風。在破碎巖石中，為克服阻力鉆機應帶風轉動撥釬。2）、裝

18、藥2.1 鉆眼完畢后，按炮眼布置圖進行檢查，有不符合要求的炮眼應重新鉆眼，經檢查合格后方可裝藥。2.2 裝藥前必須將炮眼內泥漿、石屑用高壓風吹洗干凈，所有裝藥的炮眼均應堵塞炮泥；五、爆破振動監(jiān)測：爆破振動監(jiān)測是本工法的重要組成部分，是檢驗設計與施工正確與否?？刂票普駝游：Φ挠行侄?。監(jiān)測系統(tǒng)見圖5。測點布置。研究爆破地震動波傳播規(guī)律通常是沿爆破區(qū)徑向或環(huán)向布置1 條或幾條地表測線或1 條隧道內測線，徑向測點按對數曲線布置，測點應放在同一地層或基礎上，每一測點最好能同時測3 個方向量。觀測爆破振動對建筑物影響的測點則應布置在被測地表建筑物附近的地表、基礎或建筑物上。量測數據的處理。應用公式V=

19、K（Q1/3R）及一元回歸法對所測得的數據進行回歸分析，得到與介質、地形有關的系數K、，從而可得到質點振速V 的衰減規(guī)律，然后根據上式、允許最大振動速度、爆心距R，反算出允許的一次起爆藥量Q。將得到的振速與安全判據（有關規(guī)程所規(guī)定的允許振動速度值）相比較，可以判斷建筑物、構筑物是否安全。若所測得的振動速度值大于允許值時，則應采取減振措施。六、質量保證措施：(1).炮眼的深度，角度間距應符合以下要求a.掏槽眼:眼間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm.b.輔助眼:眼口排距,行距誤差不得大于5cmc.周邊眼:沿隧道設計斷面輪廓線上的間距誤差不得大于5cm ，周邊眼外斜率不得大于5cm/m， 眼底不超出開挖面輪廓線索10cm 最大不得超過15cm。d.內圈眼與周邊眼的排距誤差不得大于5cm。e.凹凸較大時應調整炮眼深度并相應調整裝藥量。(2)裝藥前應將眼內泥漿，石屑吹洗干凈，已裝藥的炮眼應及時用炮泥堵塞密封，周邊眼堵塞長度不宜小于20cm。(3)爆破后開挖斷面應嚴格控制超欠挖，超欠挖控制在規(guī)范及設計要求允許范圍內。 c.炮眼痕跡保存率應滿足：硬巖80% ，中硬巖60%，周邊眼應在開挖輪廓面上均勻分布。（4）炮孔間距應符合鉆爆設計。周邊眼間距的誤差不大于5cm 和內圈眼間距的誤差不大于10cm，周邊眼的外插角不大于3 度。（5）除周邊眼外的其它眼孔方向應與隧道方向平等，要求孔底在