隧道爆破設(shè)計(jì)方案(大綜合)

隧道爆破設(shè)計(jì)方案一、工程概述本合同段有四座隧道，雙幅全長4077m隧道設(shè)計(jì)為左右幅分離式雙洞單向行車雙車道，凈跨11.2m,凈高7.0m的三心圓拱曲墻斷面。隧道區(qū)域處于構(gòu)造剝蝕丘陵一低山地貌區(qū)，主要出第四系全新統(tǒng)殘坡積碎石土、中元古武當(dāng)山群片巖和上元古界震旦系上統(tǒng)燈組片巖。本段內(nèi)短隧道為W、V級圍巖，中長隧道為M、W、V級圍巖，其中級圍巖采用全斷面和臺階法爆破開挖（V級圍巖主要采取人工配合機(jī)械開挖，不需要爆破）、錨、噴、格柵、網(wǎng)、初期支護(hù)，全斷面復(fù)合式襯砌。爆破方法采用光面爆破。二、 光面爆破的特點(diǎn)光面爆破施工，可以減少對圍巖的擾動，增強(qiáng)圍巖的自承能力，特別是在不良地質(zhì)條件下效果更為顯著，不僅可以減少危石和支護(hù)的工程量，而且保證了施工的安全；由于光面爆破使開挖面平整，巖石無破碎，減少了裂隙，這樣可以大大減少超欠挖量。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，光面爆破與普通爆破相比，超挖量由原來的 15%?20%降低到4%?7%,不但減少出碴量，而且還很大程度的減少了支護(hù)的工作量，從而降低的成本，加快了施工進(jìn)度。根據(jù)公路隧道“新奧法”施工的需要和工程地質(zhì)條件，結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況，我標(biāo)段的四座隧道中的級圍巖決定采用光面爆破施工。三、 光面爆破方案的確定目前，大斷面隧道光面爆破施工有2種方法：一是預(yù)留光爆層法；二是全斷面一次性開挖法。根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際條件及圍巖情況，本段隧道采用全斷面一次性開挖法。四、全斷面（川級圍巖）爆破方案設(shè)計(jì)1、爆破參數(shù)的選擇光面爆破參數(shù)選擇主要與地質(zhì)條件有關(guān)，其次是炸藥的品種與性能；隧道開挖斷面的形狀與尺寸，裝藥結(jié)構(gòu)與起爆方法。隧道主要為m、w、V級圍巖，川級圍巖全斷面爆破斷面面積為83.1m2,W級圍巖上導(dǎo)坑爆破斷面面積為58.45m2采用2號巖石乳化炸藥，V級圍巖主要采取人工配合機(jī)械開挖，不需要爆破。周邊眼采用不耦合間隔裝藥，其他炮眼采用連續(xù)柱狀裝藥，采用導(dǎo)爆索和毫秒延期導(dǎo)爆雷管起爆。嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量，采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)，盡可能的使藥沿藥眼長均勻的分布，這是實(shí)現(xiàn)光面爆破的重要條件。在光面爆破中，炮眼間距E、最小抵抗線V、炮眼密集系數(shù)K、裝藥密度q是相互制約的。（1）炮眼深度炮眼深度受開挖面大小的影響，炮眼過深，周邊巖石的夾制作用較大，故炮眼深度不宜過大，一般最大炮眼深度取斷面寬度（或高度）的 0.5?0.7倍，同時(shí)考慮到川級圍巖每循環(huán)掘進(jìn)一般不超過3.0m,W級圍巖一般不超過1.5m。故川級圍巖鉆孔深度取3.0m。鉆孔采用YT-28風(fēng)鉆，鉆頭直徑為?0mm,炮眼孔徑為?42mm,為克服及減少巖石的夾制作用，除掏槽眼和底眼深度L=3.2米外，其余周邊眼、輔助眼等炮孔深度L=3.0米。（2）、光面爆破不耦合系數(shù)（D）及裝藥直徑（d）炮眼直徑dk與藥卷直徑di之比稱為不偶合系數(shù)，合適的周邊眼不偶合系數(shù)應(yīng)使爆炸后作用于炮眼壁的壓力小于圍巖抗壓強(qiáng)度，理論與實(shí)踐證明，當(dāng)巖石種類為軟巖（我標(biāo)段四座隧道巖層）時(shí)，不偶合系數(shù)在2.0?2.5范圍時(shí)，緩沖作用最佳，光爆效果最好D=dk/di式中D——不耦合系數(shù)；dk 炮眼直徑（cm）；di 裝藥直徑（cm）；在實(shí)際使用過程中，我們采用直徑為32mm的2號巖石乳化炸藥，周邊眼采用2號巖石乳化炸藥沿長度方向?qū)Π肭校ㄏ喈?dāng)于?20小藥卷）即周邊眼的不耦合系數(shù)D=42/20=2.1，符合D=2.0?2.5的要求。（3）周邊眼間距（E）、最小抵抗線（V）和相對距系數(shù)（K）最小抵抗線與開挖的隧道斷面大小有關(guān)。在斷面跨度大，光爆眼所受到的夾制作用小，巖石比較容易崩落，最小抵抗線可以大些，斷面小，光爆眼所受到的夾制作用大，最小抵抗線可以小些，最小抵抗線與巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造也有關(guān)，堅(jiān)硬巖石最小抵抗線可小些，松軟破碎的巖石最小抵抗線可大些。我標(biāo)段四座隧道巖質(zhì)主要為軟巖，故確定最小抵抗線(V)為0.4(?0.60=

相對距系數(shù)是周邊眼間距（E）與最小抵抗線（V）的比值，是影響爆破效果的重要因素。K=E/V式中,E為周邊炮眼間距，cm；V為最小抵抗線，cm；K值總是小于1,當(dāng)d=38?46mm,E=30?50cm,V=40?60cm時(shí)，K=0.5?0.&30cm-50cm,對周邊即以30cm-50cm,對周邊即以kg/m表示，眼間距取45cm最小抵抗線值取60cm,K=E/V=0.75。（4）裝藥量計(jì)算：光面爆破裝藥量的計(jì)算，主要是確定周邊眼光爆層炮眼裝藥集中度，一般采用實(shí)驗(yàn)方法求得或從同類工程中選取。q=QEV式中q—裝藥集中度，kg/m；Q—單位體積耗藥量，g/m3；E—周邊眼間距，m；V—最小抵抗線，m；q=0.07?q=0.07?0.15kg/m。按照q=0.15kg/m計(jì)算。（5）炮眼數(shù)量N=qS/nY式中：N——炮眼數(shù)量，不包括未裝藥的空眼；q 單位炸藥消耗量，一般取q=1.2~2.4kg/m3 ;S開挖段面積，卅；n――裝藥系數(shù)，即裝藥長度與炮眼長度的比值，暫取0.7；丫 每米藥卷的炸藥質(zhì)量，kg/m,2號巖石乳化炸藥丫=9.1。即：N=（1.47X83.1）/（0.7X01）=192個(gè)其中掏槽眼6個(gè)（向內(nèi)傾斜15°），輔助掏槽眼8個(gè)（向內(nèi)傾斜15°），輔助眼111個(gè)，周邊眼53個(gè)，底眼14個(gè)，非裝藥眼四個(gè)（增加臨空面，增強(qiáng)爆破效果）。

onsQ2單位：厘米I109中I6680匕6215X68622直i80理，80onsQ2單位：厘米I109中I6680匕6215X68622直i80理，80 W?80?480十O 刁■J3'80(6)每一循環(huán)裝藥量計(jì)算及分配Q=qV式中：q 單位炸藥消耗量，取q=1.47kg/m3;V――1個(gè)開挖循環(huán)進(jìn)尺爆落巖石總體積， m3;即：Q=1.47X3.0X83.1=366.47kg各炮眼裝藥量分配如下:因?yàn)橛?jì)算炮眼數(shù)量時(shí)，采用 n=0.7，由周邊眼裝藥集中度q=0.15kg/m，得出周邊眼裝藥系數(shù)為0.165，設(shè)其它各炮眼裝藥系數(shù)取值：掏槽眼 0.9，底眼0.9，輔助眼0.9，則6X0.9￡X0.9+53X0.165+14X0.9+111X09=(6+8+53+14+111)n計(jì)算得：n=0.若計(jì)算n^0.7，則需重新調(diào)|值代入N=qS/耳丫，并適當(dāng)調(diào)整所設(shè)掏槽眼、底眼、輔助眼裝填系數(shù)，使試選n值與計(jì)算n相符。所以按上列裝填系數(shù)進(jìn)行分配是可以的。每個(gè)掏槽眼裝藥量=0.91X3.106X0.9=2544kg,折合為12.719卷，采用13卷每個(gè)輔助掏槽眼裝藥量=0.91X3313X0.9=2713kg,折合為13.57卷，采用13.5卷；每個(gè)輔助眼裝藥量=0.91X30X09=2.439kg折合為12.195卷，采用12卷；每個(gè)周邊眼裝藥量=0.91X30X0.165=0.447kg折合為2.236卷，采用2卷；每個(gè)底眼裝藥量=0.91X32X0.9=2.621kg折合為13.1卷，采用13卷；7)裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方式

光面爆破采用不耦合裝藥，軟巖一般不耦合系數(shù)為 2.0?2.5,炮眼裝藥按裝藥集中度計(jì)算出的藥量均勻裝入炮眼內(nèi)。為克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部放半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)藥卷，使光爆層易于脫離巖體。施工中采用如下圖裝藥結(jié)構(gòu)：① 1/2普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷（?32）起爆；②普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷沿長度方向?qū)Π肭校ㄏ喈?dāng)于?20小藥卷）不耦合間隔裝藥。圖2周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖（8）光面爆破的分區(qū)起爆順序?yàn)椋禾筒垩垡灰惠o助眼一一底板眼一一周邊眼。采用多段微差起爆（由內(nèi)向外），其中主爆區(qū)的周邊眼比輔助眼眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆區(qū)使用非電毫秒雷管，周邊眼用導(dǎo)爆索一次同時(shí)起爆。2、裝藥量分布及光面爆破參數(shù)表（見下表）順序炮眼名稱毫秒雷管段位炮眼/藥卷直徑（mm）炮眼個(gè)數(shù)（個(gè)）炮眼深度（m）炮眼間距（cm）單眼裝藥（kg/孔）累計(jì)裝藥量（kg）1掏槽眼142/3263.10680X2402.615.62輔助掏槽眼342/3283.313120X2802.721.63輔助眼342/3273.0802.416.84輔助眼542/32133.0802.431.25輔助眼742/32163.0802.438.46輔助眼942/32203.0802.4487輔助眼1142/32233.0802.455.28底板眼1742/32143.2682.636.4

9輔助眼1342/32323.0702.476.810周邊眼1542/20533.002450.421.2合計(jì)192361.2全斷面開挖斷面面積： 83.1平方米，掘進(jìn)長度按3.0m考慮。炸藥單耗量：k=1.47kg/立方米。復(fù)式楔形掏槽：槽口尺寸 80cmx240cm和120cmX280cm。周邊眼直徑：042mm,使用?32mm藥卷切半(相當(dāng)于小直徑藥卷$20mm),裝藥不耦合系數(shù)入=2.1。周邊眼間距E=45cm，最小抵抗線V=40?60cm,E/V=0.5?0.8,單孔裝藥量q=0.4kg。光面爆破參數(shù) 表2名稱炮眼間距E(cm)最小抵抗線V(cm)相對距系數(shù)E/V裝藥集中度g(kg/m)不耦合系數(shù)D般參考值30?5040?600.5?0.80.07?0.152.0?2.5花石溝隧道取值45600.750.152.1五、臺階法(W級圍巖)光面爆破設(shè)計(jì)方案(結(jié)合前文內(nèi)容)1.光面爆破不偶合系數(shù)、裝藥直徑公式:dk/di公式:dk/dia)p/1/rc式中D一不偶合系數(shù)；dk—炮眼直徑，mm;di—炸藥直徑，mm;a—爆生氣體分子余容系數(shù);P—爆生氣體初始壓力；c—巖石的三軸抗壓強(qiáng)度;r—絕熱指數(shù)，；在實(shí)際操作過程中，對于周邊眼的藥卷，我們采取將標(biāo)準(zhǔn)?32mm的2號巖石乳化炸藥沿軸線對半切（相當(dāng)于?20mm）。這個(gè)數(shù)值與理論計(jì)算值相近，則實(shí)際周邊眼不偶合系數(shù)D=dk/di=42/20=2.1，符合規(guī)范中軟巖裝藥不耦合系數(shù)D=2.0-2.5的要求。式中：dk炸藥—炸藥直徑；di炮眼—炮眼直徑。2?確定周邊眼間距（E）、最小抵抗線（W）和相對距系數(shù)（K）最小抵抗線與開挖的隧道斷面大小有關(guān)。在斷面跨度大，光爆眼所受到的夾制作用小，巖石比較容易崩落，最小抵抗線可以大些，斷面小，光爆眼所受到的夾制作用大，最小抵抗線可以小些，最小抵抗線與巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造也有關(guān)，堅(jiān)硬巖石最小抵抗線可小些，松軟破碎的巖石最小抵抗線可大些。我標(biāo)段四座隧道巖質(zhì)主要為軟巖，故確定最小抵抗線（V）為0.4曠0.60=相對距系數(shù)是周邊眼間距（E）與最小抵抗線（V）的比值，是影響爆破效果的重要因素。K=E/V式中,E為周邊炮眼間距，cm；V為最小抵抗線，cm；K值總是小于1,當(dāng)d=38?46mm,E=30?50cm,V=40?60cm時(shí)，K=0.5?0.&考慮到權(quán)爆區(qū)巖石節(jié)理較發(fā)育，并參照規(guī)范周邊眼間距取值范圍30cm-50cm,對周邊眼間距取45cm最小抵抗線值取60cm,K=E/V=0.75。3、炮眼裝藥系數(shù)周邊眼的裝藥集中度采用規(guī)范取值范圍 0.07?0.15kg.m-1,取0.14kg/m,其它炮眼的填充系數(shù)選用見下表：炮眼名稱掏槽眼輔助眼底板眼裝藥系數(shù)75%70%75%4、循環(huán)進(jìn)尺綜合考慮各項(xiàng)因素，取L=1.5m5、孔徑和孔深鑿巖采用一字纖頭，直徑為①=40mm,貝U炮眼孔徑為①=42mm?？咨畛筒?、底角眼為1.7m外，其它采用1.5m?？咨睿簽榭朔r石的夾制作用，對掏槽眼和底板眼取 1.7m（20cm的超深），其余各眼孔深取1.5m。6、炮眼數(shù)量（采用2號巖石乳化炸藥時(shí)）N眼=0.0012qS/ad2式中N—炮眼數(shù)目（個(gè)）；q—單位炸藥消耗量，取S—開挖斷面面積（m2），S=98.84m；A—炮眼裝填系數(shù)，取0.62;d一藥卷直徑，乳化炸藥（除周邊眼外）為32mm;N=0.0012X1.2X98.84/(0.62X0.032X0.032)=224（個(gè)）7、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方式光面爆破采用不耦合裝藥，軟巖一般不耦合系數(shù)為 2.0?2.5,炮眼裝藥按裝藥集中度計(jì)算出的藥量均勻裝入炮眼內(nèi)。為克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部放半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)藥卷，使光爆層易于脫離巖體。施工中采用如下圖裝藥結(jié)構(gòu)：① 1/2普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷（?32）起爆；②普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷沿長度方向?qū)Π肭校ㄏ喈?dāng)于?20小藥卷）不耦合間隔裝藥。圖2周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖8光面爆破的分區(qū)起爆順序?yàn)椋禾筒垩垡灰惠o助眼一一底板眼一一周邊眼。采用多段微差起爆（由內(nèi)向外），其中主爆區(qū)的周邊眼比輔助眼眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆區(qū)使用非電毫秒雷管，周邊眼用導(dǎo)爆索一次同時(shí)起爆。9、各孔裝藥量及總裝藥量總裝藥量Q，及各孔裝藥量，詳見下表：臺階法施工開挖上部爆破參數(shù)表項(xiàng)目炮眼毫秒雷管裝藥總計(jì)個(gè)深段個(gè)數(shù)①20藥卷①32藥卷填充系數(shù)

名稱數(shù)度數(shù)個(gè)m段個(gè)節(jié)-長度-重量節(jié)-長度-重量掏槽眼91.71975%10.8輔助眼81.53870%8輔助眼41.55470%4輔助眼151.571570%15輔助眼181.591870%18輔助眼211.5112170%21底板眼201.7152075%24周邊眼421.513428.4小計(jì)137137109.2臺階法施工開挖下部爆破參數(shù)'項(xiàng)目\名稱'\\炮眼毫秒雷管裝藥總計(jì)個(gè)數(shù)深度段數(shù)個(gè)數(shù)①20藥卷①32藥卷填充系數(shù)個(gè)m段個(gè)節(jié)-長度-重量節(jié)-長度-重量底板眼151.511575%18底板眼151.531575%18底板眼81.55875%9.6底板眼131.571375%15.6

周邊眼361.59367.2小計(jì)878768.4吃30合階就工楓布置圖吃30五、施工方法及工藝、鉆爆機(jī)具材料鉆孔采用13臺YT—28型鑿巖機(jī)和3臺20m3空壓機(jī)，人工鉆孔，鉆孔直徑為42mm,一字形合金鋼鉆頭。采用①3mnK220mm2號巖石乳化炸藥。雙電雷管引爆連接各孔的跳段導(dǎo)爆管，炮眼內(nèi)的起爆傳爆，掏槽眼采用跳段雷管以利用擴(kuò)大掏槽效果。、光面爆破施工工藝1、放樣布眼鉆眼前，測量人員用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀，準(zhǔn)確定出隧道中心線和拱頂面高程；用紅油漆畫出開挖輪廓線，并標(biāo)出炮眼位置，其誤差不得超過5cm；每次測量放線的同時(shí)，要對上次爆破斷面進(jìn)行檢查，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，以達(dá)到最佳爆破效果。2、 鉆眼要求掏槽眼：深度、角度按設(shè)計(jì)施工，眼口間距誤差和眼底間距誤差不得大于 5cm。輔助眼：深度、角度按設(shè)計(jì)施工，眼口排距、行距誤差均不大于 10cm。周邊眼：開眼位置在設(shè)計(jì)斷面輪廓線上允許沿輪廓線調(diào)整其誤差不得大于 5cm；炮眼方向可以3%?5%的斜率外插，眼底不得超出開挖斷面輪廓線10cm,最大不得超過15cm。內(nèi)圈眼至周邊眼的排距；誤差不得大于5cm；內(nèi)圈眼與周邊眼應(yīng)采用相同的斜率。鉆眼裝藥率調(diào)整，當(dāng)開挖面凹凸較大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況調(diào)整炮眼深度（相應(yīng)調(diào)整裝藥量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。鉆眼完畢，按炮眼布置圖進(jìn)行檢查并做好記錄，有不符合要求的炮眼重鉆，經(jīng)檢查合格后，方可裝藥爆破3、 炮眼布置要求先布置掏槽眼，其方向在巖層層理明顯時(shí)應(yīng)盡量垂直于層理，掏槽眼應(yīng)比其他眼加深20cm。周邊眼嚴(yán)格按設(shè)計(jì)開挖輪廓線布置，在硬巖層中，周邊眼的眼口在斷面設(shè)計(jì)輪廓線上，眼底超出輪廓線小于10cm；在軟巖中，周邊眼的眼口在斷面設(shè)計(jì)輪廓線內(nèi)小于 8cm,眼底落在輪廓線上。輔助眼根據(jù)上稀下密，中部均勻分布的原則布置。4、 孔口堵塞長度L0L0=（0.2?0.5）V一般堵塞長度淺眼不超過20cm,深眼不超過30cm。堵塞采用用水浸濕的炸藥包裝箱紙團(tuán)，能很好的封閉鉆眼。5、 清孔裝藥裝藥前用