隧道進(jìn)口左洞水壓爆破鉆爆設(shè)計(jì)方案

1、平羅八標(biāo)董當(dāng)隧道進(jìn)口左洞水壓爆破鉆爆設(shè)計(jì)方案1編制說(shuō)明1.1編制依據(jù)（1）中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法；（2）爆破安全規(guī)程(GB6722-2014)；（3）土方與爆破工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50201-2012）；（4）公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG F60-2009）；（5）依據(jù)本公司所具備的技術(shù)管理水平、施工能力、機(jī)械設(shè)備及類似工程施工經(jīng)驗(yàn)；（6）隧道設(shè)計(jì)圖紙。1.2編制原則（1）遵循設(shè)計(jì)文件的要求，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)、規(guī)范組織施工；（2）指導(dǎo)思想是：科學(xué)組織、合理投入、優(yōu)質(zhì)安全、快速高效、不留后患；（3）安全第一，預(yù)防為主；（4）文明施工，保護(hù)環(huán)境。2工程概況由貴州公路工程有限公司承建的董當(dāng)隧道，位于

2、貴州省羅甸現(xiàn)境內(nèi)，隧道為上、下行分離的四車(chē)道高速公路隧道。隧道左線起訖樁號(hào)ZK64+905ZK69+366，長(zhǎng)4461m；右線起訖樁號(hào)為YK64+860YK69+320，長(zhǎng)4460m，左線和右線隧道圍巖級(jí)別為級(jí)。目前左線進(jìn)口掌子面為III級(jí)圍巖，圍巖為青灰色灰色中風(fēng)化灰?guī)r，巖體較破碎完整，厚層狀結(jié)構(gòu)，裂隙稍發(fā)育，地表巖溶現(xiàn)象發(fā)育。地下水貧乏，多為干燥或潮濕狀。圍巖自穩(wěn)能力較好，隧道開(kāi)挖后局部可能有掉塊。表1 隧道圍巖分級(jí)長(zhǎng)度表隧道名稱樁號(hào)各級(jí)圍巖長(zhǎng)度（m）III級(jí)IV級(jí)V級(jí)董當(dāng)隧道左線ZK64+905ZK69+3663210910341董當(dāng)隧道右線YK64+860YK69+3202420166

3、0380合 計(jì)56302570721比 例(%)63.1128.818.083施工方法及作業(yè)流程3.1施工方法根據(jù)本區(qū)段地質(zhì)情況，以及所處的地理位置和周邊環(huán)境，結(jié)合具體情況考慮，董當(dāng)隧道進(jìn)口左洞采用全斷面開(kāi)挖。而水壓爆破與常規(guī)爆破相比，除裝藥結(jié)構(gòu)存在區(qū)別外，其余步驟幾乎一致，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)如下：1）提高循環(huán)進(jìn)尺；2）提高光面爆破效果；3）提高炸藥利用率；4）減少洞碴大塊率；5）振動(dòng)速度降低，減少對(duì)周邊圍巖擾動(dòng)；6）粉塵含量降低，保護(hù)作業(yè)人員身心健康。在隧道施工過(guò)程中，須根據(jù)掘進(jìn)過(guò)程中地質(zhì)條件、施工環(huán)境、施工進(jìn)度等各種因素來(lái)制定具體的施工方案，針對(duì)同一條隧道不是固定不變的。當(dāng)掘進(jìn)過(guò)程中遇到地質(zhì)構(gòu)

4、造或其它特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)具體情況將及時(shí)調(diào)整相應(yīng)的施工方法。3.2施工工藝流程鉆爆設(shè)計(jì)制作炮泥及水袋加工施工準(zhǔn)備鉆孔臺(tái)車(chē)就位測(cè) 量鉆 孔炮泥及水袋就位裝填炸藥、水袋、炮泥逐孔檢查裝藥情況連 線起 爆排 險(xiǎn)出 渣下一循環(huán)初期支護(hù)圖1 隧道水壓爆破施工工藝流程針對(duì)以上各個(gè)工序，在施工中應(yīng)采取相應(yīng)的管理和技術(shù)措施，精心組織施工，確保整個(gè)隧道工程的施工質(zhì)量、安全和工期達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。4爆破設(shè)計(jì)與施工4.1設(shè)計(jì)原則隧道爆破的效果和質(zhì)量在很大程度上決定于鉆眼爆破參數(shù)的選擇。除掏槽方式及其參數(shù)外，主要的鉆眼爆破參數(shù)還有：?jiǎn)挝徽ㄋ幭牧?、炮眼深度、炮眼直徑、裝藥直徑、炮眼數(shù)目等。合理地選擇這些爆破參數(shù)時(shí)，不

5、僅要考慮掘進(jìn)的條件(巖石地質(zhì)和斷面條件等)，而且還要考慮到這些參數(shù)的相互關(guān)系及對(duì)爆破效果和質(zhì)量的影響(如炮眼利用率、巖石破碎塊度等)。4.2爆破參數(shù)設(shè)計(jì)4.2.1主要參數(shù)確定（2號(hào)乳化炸藥，32mm藥卷直徑） (1)周邊孔間距E周邊眼通常布置在距開(kāi)挖斷面邊緣0.10.2m處，光爆孔的孔底朝隧道開(kāi)挖輪廓線方向傾斜3°5°。當(dāng)爆孔孔徑D為40mm時(shí)，周邊孔間距E取值在(1016)D之間，級(jí)圍巖周邊眼的間距為0.40.6m比較合適，此處灰?guī)r隧道級(jí)圍巖周邊眼間距取600mm。(2)光爆層厚度W即周邊眼最小抵抗線，它與開(kāi)挖的隧道斷面有關(guān)。斷面大，光爆眼所受到的夾制作用小，巖石比較容易

6、崩落，光爆層厚度可以大些，斷面小，光爆眼受到的夾制力大，光爆層厚度相對(duì)較小。同時(shí)，光爆層厚度與巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，堅(jiān)硬巖石光爆層可小些，松軟破碎的巖石光爆層可大些。此處取隧道光爆層厚度W為600mm（原爆破方案最小抵抗線為400mm，偏小，新方案適當(dāng)增大了光爆層厚度）。(3)周邊眼密集系數(shù)K周邊眼密度系數(shù)是周邊眼間距E與光爆層厚度W的比值，是影響爆破效果的重要因素。K=E/W，取0.8左右。(4)孔深L除掏槽眼和底角眼取值4.55.0m外，其余各眼炮孔深度取4.04.3m。在實(shí)際操作中應(yīng)視掌子面的凹凸情況，調(diào)整各炮眼鉆孔長(zhǎng)度，使所有炮眼眼底處于同一垂直面上。(5)裝藥集中度Q首先確定炸藥

7、單耗量q，炸藥單耗量對(duì)裝藥效率、炮孔利用率、開(kāi)挖壁面的平整程度和圍巖的穩(wěn)定性都有較大的影響，它取決于巖性、斷面積、炮孔直徑和炮孔深度等多種因素，此處q取值0.81.2kg/m3。根據(jù)炸藥單耗量q、周邊眼間距E與光爆層厚度W可求得裝藥集中度Q。Q=qEW，取0.200.30kg/m。(6)炮孔數(shù)量N炮孔數(shù)量取決于掘進(jìn)斷面積、巖石性能和炸藥性能?？讛?shù)過(guò)少將造成大塊增多，周壁不平整，甚至?xí)霈F(xiàn)炸不開(kāi)的情況；相反，孔數(shù)過(guò)多將使鑿巖工作量增大。N=0.0012qS/(ad2)式中，N為炮孔數(shù)量；q為單位炸藥消耗量，取0.9kg/m3；S為開(kāi)挖斷面面積(全斷面S=85.9m2)；a為炮眼裝填系數(shù)，取0.6

8、2；d為藥卷直徑，此處乳化炸藥直徑為32mm?？汕蟮萌珨嗝媾诳讛?shù)量N=146（實(shí)際施工取N=149）。（7）炮孔布置圖基本遵照目前班組熟悉的既有鉆孔方案，炮孔布置如圖2、3所示。后續(xù)視情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。圖 2 全斷面開(kāi)挖布孔示意圖圖3 炮眼布置縱向俯視圖（8）布孔技術(shù)要求1）工作面上各類炮眼布置原則是“抓兩頭、帶中間”。即首先選擇適當(dāng)?shù)奶筒鄯绞胶吞筒畚恢茫浯问遣贾煤弥苓呇?，最后根?jù)斷面大小布置輔助眼和底眼。2）掏槽眼的位置會(huì)影響巖石的拋擲距離和破碎塊度，通常布置在斷面的中央，并考慮到輔助眼的布置較為均勻。3）周邊眼即最外輪廓線附近的邊眼，一般布置在斷面輪廓線上。但實(shí)際施工中，要看巖石的性質(zhì)，

9、如若巖石較硬可靠近或在輪廓線上布置，且向外有一定的偏角，使爆破后的周邊輪廓線不超過(guò)設(shè)計(jì)輪廓線50100mm左右；如巖石較松軟可遠(yuǎn)離輪廓線100200mm左右，使爆破后的周邊不出現(xiàn)欠挖或超挖過(guò)多。4）布置好周邊眼和掏槽眼后，再布置輔助眼。輔助眼是以槽腔為自由面而層層布置的，均勻地分布在被爆巖體上，并根據(jù)斷面大小和形狀調(diào)整好最小抵抗線和鄰近系數(shù)。4.2.2裝藥（1）單眼裝藥量的計(jì)算隧道爆破，炮眼所在的部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求拋擲；掘進(jìn)眼只要求松動(dòng)，而在掏槽部位的兩側(cè)及其上、下部位各部分的炮眼要求又不一樣，側(cè)部要求松動(dòng)，上部要求弱松動(dòng)，下部要求加強(qiáng)松動(dòng)，周邊眼則要求預(yù)裂爆破，底板眼則

10、要求用拋擲爆破的藥量，否則可能底板爆破失敗，所以各部位炮眼的裝藥量是不同的。除周邊眼之外的炮眼裝藥量均可按以下公式計(jì)算：q=k×a×w×L×（kg）式中 q單眼裝藥量（kg）；k平均炸藥單耗（kg/m³），取值1.0kg/m³；a炮眼間距（m）；w炮眼爆破方向的抵抗線（m）；L炮眼深度（m）；炮眼部位系數(shù)（參照下表2）。表2 隧道炮眼部位系數(shù)炮眼部位掏槽眼炮擴(kuò)槽炮眼內(nèi)圈炮眼底板炮眼值1.521.01.20.50.81.52.0各炮孔裝藥量如表3所示。相比原爆破方案，減少了常規(guī)爆破中的掘進(jìn)眼、掏槽眼、擴(kuò)槽眼、輔助眼、二臺(tái)眼和底板眼的裝藥

11、量，每孔裝藥量平均減少約0.15kg，內(nèi)圈眼裝藥量平均減少0.1kg，周邊眼藥量不變。表3 裝藥參數(shù)表類型炮眼分類段別眼數(shù)（個(gè)）孔深（m）常規(guī)爆破每孔用藥量（卷）水壓爆破每孔用藥量（卷）每孔比常規(guī)方案減少藥量（kg）水壓爆破每孔用藥量（kg）總藥量(kg)掏槽內(nèi)掏槽眼112332.50.150.759外掏槽眼116587.50.152.2536掏槽輔助掏槽輔助眼3124.776.50.151.9523.4掏槽輔助眼584.765.50.151.6513.2掏槽輔助眼784.554.50.151.3510.8掏槽輔助眼984.565.50.151.6513.2掏槽輔助眼1144.565.50.1

12、51.656.6壓眼壓眼954.554.70.11.407二圈眼1174.365.70.11.7011.9抬炮三臺(tái)眼544.254.50.151.355.4二臺(tái)眼764.254.50.151.358.1底板眼984.543.50.151.058.4輔助眼11104.565.50.151.6516.5周邊眼周邊眼13(15)4142(3)2(3)00.6(0.9)30.6合計(jì)/149/200.1（2）裝藥結(jié)構(gòu)裝藥采用藥卷和水袋的混合裝藥結(jié)構(gòu)。藥卷采用2號(hào)乳化炸藥，藥卷直徑32mm，按爆破設(shè)計(jì)裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行，孔內(nèi)使用非電導(dǎo)爆管雷管制作起爆藥包。裝藥前必須仔細(xì)檢查有無(wú)堵孔、卡孔現(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整地

13、質(zhì)薄弱面和抵抗線發(fā)生變化的炮孔裝藥量。裝藥過(guò)程中經(jīng)常檢查裝藥部位的深度，防止炸藥過(guò)裝引起飛石或裝不到位產(chǎn)生上下段隔爆。一旦發(fā)生過(guò)裝，用木制的工具將多余的炸藥掏出孔外或用高壓水沖洗。水袋由水袋自動(dòng)封裝機(jī)加工而成，在炮孔底安裝第一道，炮泥封孔前安裝一道，共計(jì)2道工序即形成水袋將藥卷包裹的結(jié)構(gòu)。安裝見(jiàn)圖4所示。圖4 裝藥結(jié)構(gòu)圖（3）填塞堵塞作用使炸藥在受約束條件下作充分爆炸應(yīng)力提高能量利用率，因此堵塞長(zhǎng)度不小于20-50cm，堵塞材料采用炮泥（砂:粘土:水=3:1:1），每節(jié)炮泥塞入后應(yīng)立即微力輕輕振搗，要求炮泥填塞密實(shí)，不能有空隙和間斷。4.2.3起爆光面爆破的分區(qū)起爆順序同常規(guī)光面爆破，順序?yàn)椋?/p>

14、掏槽眼輔助眼底板眼周邊眼。采用非電毫秒導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)起爆。網(wǎng)路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，一般不采用孔內(nèi)延期方法起爆。只要求聯(lián)結(jié)牢固，簇聯(lián)時(shí)一來(lái)導(dǎo)爆管數(shù)不超過(guò)25根。起爆網(wǎng)絡(luò)如圖5所示。圖5 起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖5鉆爆施工（1）測(cè)量定位炮孔定位是實(shí)現(xiàn)光面爆破效果的關(guān)鍵工序之一，為了保證隧道斷面符合要求，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)隧道斷面測(cè)量，標(biāo)出每一個(gè)孔位的平面位置，便于人工鉆孔。鉆眼前，測(cè)量人員用紅油漆準(zhǔn)確繪出開(kāi)挖面的中線和輪廓線，標(biāo)出炮眼位置，其誤差不得超過(guò)5cm，在直線段，可用激光準(zhǔn)直儀控制開(kāi)挖方向和開(kāi)挖輪廓線。（2）鉆眼鉆工要熟悉炮眼布置圖，能熟練地操作40風(fēng)鉆，特別是鉆周邊眼，一定要確保周邊眼有準(zhǔn)確的外插角，盡可能使兩茬

15、炮交界處臺(tái)階小于10-15cm，同時(shí)眼口位置及掌子面巖石的凹凸程度調(diào)整炮眼深度，以保證除掏槽眼外的炮眼底在同一個(gè)平面上。掏槽眼采用楔形斜眼掏槽形式鉆孔。（3）清孔用由鋼筋彎制的炮鉤和小于炮眼直徑的高壓風(fēng)管輸入高壓風(fēng)將炮眼石屑刮出和吹凈或按班組熟悉的其它方式進(jìn)行清孔。（4）裝藥及堵塞裝藥應(yīng)按爆破設(shè)計(jì)裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行，孔內(nèi)使用非電導(dǎo)爆管雷管制作起爆藥包。裝藥前必須仔細(xì)檢查有無(wú)堵孔、卡孔現(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整地質(zhì)薄弱面和抵抗線發(fā)生變化的炮孔裝藥量。裝藥過(guò)程中經(jīng)常檢查裝藥部位的深度，防止炸藥過(guò)裝引起飛石或裝不到位產(chǎn)生上下段隔爆。一旦發(fā)生過(guò)裝，用木制的工具將多余的炸藥掏出孔外或用高壓水沖洗。要注意堵塞質(zhì)量及

16、保護(hù)好雷管腳線，堵塞的動(dòng)作要輕，防止損壞導(dǎo)爆管造成拒爆。確保堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度不小于20-50cm。（5）聯(lián)接起爆網(wǎng)絡(luò)起爆采用導(dǎo)爆管并串聯(lián)方式，為保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性，聯(lián)接時(shí)要注意：導(dǎo)爆管不能打結(jié)和拉細(xì)；各炮眼雷管聯(lián)接次數(shù)應(yīng)相同；引爆雷管應(yīng)用黑膠布包扎在離一簇導(dǎo)爆管自由端10cm以上處。起爆順序?yàn)椋禾筒垩圯o助眼自內(nèi)向外底板眼周邊眼，整體分為1、3、5、7、9、11段爆破，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)好后，要專人負(fù)責(zé)檢查。 （6）警戒爆破隧道內(nèi)因?yàn)槿嘧鳂I(yè)，各施工點(diǎn)由施工班組的班組長(zhǎng)為現(xiàn)場(chǎng)爆破負(fù)責(zé)人。爆破負(fù)責(zé)人爆破前應(yīng)對(duì)各警戒點(diǎn)親自布設(shè)。爆破現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人在警戒工序結(jié)束，經(jīng)確認(rèn)警戒區(qū)內(nèi)

17、人員、設(shè)備均已撤離警戒區(qū)，警戒人員到崗做好安全警戒后，發(fā)出第二次警報(bào)并以倒計(jì)時(shí)數(shù)秒的方式發(fā)出“起爆”命令，爆破員操縱起爆器起爆。（7）通風(fēng)排塵起爆后及時(shí)進(jìn)內(nèi)洞內(nèi)通風(fēng)，排除洞內(nèi)粉塵、CO、NO等有毒氣體。通風(fēng)時(shí)間不得少于15min，方可進(jìn)洞觀察洞內(nèi)情況。（8）爆后檢查及危巖處理待爆破工作面煙塵和有毒有害氣體的濃度降至安全范圍內(nèi)以后，參與驗(yàn)炮的人員再進(jìn)行驗(yàn)炮工作。在隧道內(nèi)驗(yàn)炮前應(yīng)先確認(rèn)頂板及巖幫是否有危巖活石，人員應(yīng)站在安全地點(diǎn)檢查或先行處理頂幫危巖，處理危巖應(yīng)使用長(zhǎng)柄工具或長(zhǎng)釬找掉，等消除安全隱患后，作業(yè)人員方可進(jìn)入工作面施工。當(dāng)驗(yàn)炮人員確認(rèn)爆區(qū)所有炮孔全部起爆，無(wú)爆破安全隱患后報(bào)告爆破現(xiàn)場(chǎng)指揮

18、人員，發(fā)出第三次警報(bào)及解除警報(bào)信號(hào)，如發(fā)現(xiàn)盲炮應(yīng)及時(shí)處理。6施工注意事項(xiàng)（1）施工必須重點(diǎn)注意周邊眼及外圍輔助眼施工質(zhì)量。（2）炮孔應(yīng)采用炮泥填塞，填塞長(zhǎng)度一般不少于50cm。（3）建議用斷面掃描儀對(duì)爆破后斷面進(jìn)行掃描，統(tǒng)計(jì)輪廓超欠挖分布情況，以便對(duì)比常規(guī)爆破和水壓爆破爆破后超欠挖情況。（4）水壓爆破可改善工作環(huán)境，減少通風(fēng)時(shí)間，降低間接工程費(fèi)用。故建議購(gòu)置煙塵等含量綜合測(cè)試儀，測(cè)定并比較常規(guī)爆破和水壓爆破爆破后的工作面環(huán)境質(zhì)量及通風(fēng)時(shí)間。（5）本設(shè)計(jì)適用于圍巖等級(jí)為III的圍巖段。7 現(xiàn)場(chǎng)水壓爆破試驗(yàn)建議工作流程（1）達(dá)成共識(shí)，統(tǒng)一思想，明確目標(biāo)，遵照班組作業(yè)習(xí)慣，遵循不破而立、先立而后破的工作原則。（2