隧道光面爆破設(shè)計方案

隧道光面爆破設(shè)計方案一、工程概述本合同段有四座隧道,雙幅全長4077m.隧道設(shè)計為左右幅別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IV、V級圍巖,中長隧道為田、IV、V級圍巖,其中田、IV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械開挖,不需要爆破)、錨、噴、格柵、網(wǎng)、初期支護,全斷面復(fù)合式襯砌.爆破方法采用光面爆破.二、光面爆破的特點光面爆破施工,可以減少對圍巖的擾動,增強圍巖的自承水平,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的工程量,而且保證了施工的平安；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,光面爆破與普通爆破相比,超挖量由原來的15%-20%條低到4%7%,不但減少出硝量,而且還很大程度的減少了支護的工作量,從而降低的本錢,加快了施工進度.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)場實際情況,我標(biāo)段的四座隧道中的田、IV級圍巖決定采用光面爆破施工.三、光面爆破方案確實定目前,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(田級圍巖)爆破方案設(shè)計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.隧道主要為田、IV、V級圍巖,田級圍巖全斷面爆破斷面面積為83.1m2,IV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)格限制周邊眼的裝藥量,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,這是實現(xiàn)光面爆破的重要條件.在光面爆破中,炮眼間距E、最小反抗線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,同時考慮到田級圍巖每循環(huán)掘進一般不超過3.0m,IV級圍巖一般不超過1.5m.故田級圍巖鉆孔深度取3.0m.鉆孔采用YT-28風(fēng)鉆,鉆頭直徑為440mm炮眼孔徑為442mm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),適宜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度,理論與實踐證實,當(dāng)巖石種類為軟巖(我標(biāo)段四座隧道巖層)時,不偶合系數(shù)在2.0?2.5范圍時,緩沖作用最正確,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肭小蚕喈?dāng)于420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〕、最小反抗線〔V〕和相對距系數(shù)〔2最小反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,巖石比擬容易崩落,最小反抗線可以大些,斷面小,光爆眼所受到的夾制作用大,最小反抗線可以小些,最小反抗線與巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造也有關(guān),堅硬巖石最小反抗線可小些,松軟破碎的巖石最小反抗線可大些.我標(biāo)段四座隧道巖質(zhì)主要為軟巖,故確定最小反抗線〔V〕為0.40?0.60.相對距系數(shù)是周邊眼間距〔E〕與最小反抗線〔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為最小反抗線,cm；K值總是小于1,當(dāng)d=38?46mmE=30?50cm,V=40?60cm時,K=0.5?0.8.考慮到權(quán)爆區(qū)巖石節(jié)理較發(fā)育,并參照標(biāo)準(zhǔn)周邊眼間距取值范圍30cm-50cm,對周邊眼間距取45cm,最小反抗線值取60cm,K=E/V=0.75.〔4〕裝藥量計算：光面爆破裝藥量的計算,主要是確定周邊眼光爆層炮眼裝藥集中度,即以kg/m表示,一般采用實驗方法求得或從同類工程中選取.q=QEV式中q一裝藥集中度,kg/m；Q一單位體積耗藥量,g/m3；E一周邊眼間距,m；V最小反抗線,m；通過現(xiàn)場試驗和施工經(jīng)驗數(shù)據(jù),用計算法進行校核,確定q=0.07~0.15kg/m.根據(jù)q=0.15kg/m計算.〔5〕炮眼數(shù)量N=qS/4丫式中：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,H；Y]——裝藥系數(shù),即裝藥長度與炮眼長度的比值,暫取丫每米藥卷的炸藥質(zhì)量,kg/m,2號巖石乳化炸藥丫=0.91即：N=(1.47X83.1)/(0.7X0.91)=192個其中掏槽眼6個(向內(nèi)傾斜15°),輔助掏槽眼8個(向內(nèi)傾斜15°),輔助眼111個,周邊眼53個,底眼14個,非裝藥眼四個(增加臨空面,增強爆破效果).(6)每一循環(huán)裝藥量計算及分配Q=qV式中：q單位炸藥消耗量,取q=1.47kg/m3；V——1個開挖循環(huán)進尺爆落巖石總體積,m3；即：Q=1.47X3.0X83.1=366.47kg各炮眼裝藥量分配如下：由于計算炮眼數(shù)量時,采用Y]=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,那么6X0.9+8X0.9+53X0.165+14X0.9+111X0.9=(6+8+53+14+111)刀計算得：Y]=0.7假設(shè)計算刀手0.7,那么需重新調(diào)整Y]值代入N=qS/r]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Y]值與計算Y]相符.所以按上列裝填系數(shù)進行分配是可以的.每個掏槽眼裝藥量=0.91X3.106X0,9=2.544kg,折合為12.719卷,采用13卷每個輔助掏槽眼裝藥量=0.91X3.313X0.9=2.713kg,折合為13.57卷,采用13.5卷；每個輔助眼裝藥量=0.91X3.0X0.9=2.439kg,折合為12.195卷,采用12卷；每個周邊眼裝藥量=0.91X3.0X0.165=0.447kg,折合為2.236卷,采用2卷；每個底眼裝藥量=0.91X3.2X0.9=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,在炮眼底部放半個標(biāo)準(zhǔn)藥卷,使光爆層易于脫離巖體.施工中采用如下列圖裝藥結(jié)構(gòu)：①1/2普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷〔432〕起爆；②普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷沿長度方向?qū)Π肭小蚕喈?dāng)于420小藥卷〕不耦合間隔裝藥./填塞物導(dǎo)爆索021cl藥卷導(dǎo)爆/////：\竹片支架|[圖2周邊眼叫靖祠示意圖尸院[亙詞工好幫手〔8〕光面爆破的分區(qū)起爆順序為：掏槽眼一一輔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)爆索一次同時起爆.2、裝藥量分布及光面爆破參數(shù)表〔見下表〕

順序順序炮目睹林毫秒雷管段位炮眼藥卷直徑〔mm〕炮眼個數(shù)〔個〕炮眼深度坨炮眼間距〔cm〕單眼裝藥孔〕累計裝藥量〔kg〕1掏槽眼142/326310680X2402.615.^1輔助掏槽眼342,32￡3.313120X2802.721.61輔助眼34273273.0SO2.416.84輔助眼54方321310&Q2.43L25輔助眼742/32163一0SO2.43S.46輔助眼g42/32201.0SO2.4487輔助眼114132233.0802.455.2S底板眼174132143.2施2.636.4g輔助眼［犯4232323.0702.476.810周邊眼合計154110誨1923,00245———一?沙0.4」JJE1Jits―>—>21.2T*rfTlk,361.2斷面開挖斷面面積：83.1平方米,掘進長度按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：442mm,使用〔|〕32mm藥卷切半〔相當(dāng)于小直徑藥卷420mm〕,裝藥不耦合系數(shù)人=2.1o周邊眼間距E=45cm,最小反抗線V=40~60cm,E/V=0.5~0.8,單孔裝藥量q=0.4kg.五、臺階法〔IV級圍巖〕光面爆破設(shè)計方案〔結(jié)合前文內(nèi)容〕.光面爆破不偶合系數(shù)、裝藥直徑公式：式中D一不偶合系數(shù)；dk一炮眼直徑,mm;di—炸藥直徑,mm;a一爆生氣體分子余容系數(shù)；P一爆生氣體初始壓力；一巖石的三軸抗壓強度；r-絕熱指數(shù),；在實際操作過程中,對于周邊眼的藥卷,我們采取將標(biāo)準(zhǔn)432mm的2號巖石乳化炸藥沿軸線對半切〔相當(dāng)于420mm.這個數(shù)值與理論計算值相近,那么實際周邊眼不偶合系數(shù)D=dk/di=42/20=2.1,符合標(biāo)準(zhǔn)中軟巖裝藥不耦合系數(shù)D=2.0-2.5的要求.式中：dk炸藥一炸藥直徑；di炮眼一炮眼直徑..確定周邊眼間距〔E〕、最小反抗線〔W和相對距系數(shù)〔K〕最小反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,巖石比擬容易崩落,最小反抗線可以大些,斷面小,光爆眼所受到的夾制作用大,最小反抗線可以小些,最小反抗線與巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造也有關(guān),堅硬巖石最小反抗線可小些,松軟破碎的巖石最小反抗線可大些.我標(biāo)段四座隧道巖質(zhì)主要為軟巖,故確定最小反抗線〔V〕為0.40,0.60.相對距系數(shù)是周邊眼間距〔E〕與最小反抗線〔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為最小反抗線,cm；K值總是小于1,當(dāng)d=38?46mmE=30?50cm,V=40?60cm時,K=0.5?0.8.考慮到權(quán)爆區(qū)巖石節(jié)理較發(fā)育,并參照標(biāo)準(zhǔn)周邊眼間距取值范圍30cm-50cm,對周邊眼間距取45cm,最小反抗線值取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標(biāo)準(zhǔn)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%夠通施子希于4、循環(huán)進尺綜合考慮各項因素,取L=1.5m5、孔徑和孔深鑿巖采用一字纖頭,直徑為①=40mm那么炮眼孔徑為①=42mm孔深除掏槽、底角眼為1.7m外,其它采用1.5m.孔深：為克服巖石的夾制作用,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〕N眼=0.0012qS/ad2式中N一炮眼數(shù)目〔個〕；q一單位炸藥消耗量,取1.2kg.m-3；S一開挖斷面面積〔m2〕,S=98.84m；A一炮眼裝填系數(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/(0.620.032X0.032)=224(個)7、裝藥7、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方式光面爆破采用不耦合裝藥,一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算一出的藥量均勻裝入炮眼內(nèi).為克服底部炮眼的阻力,在炮眼底部放半個標(biāo)準(zhǔn)藥卷,使光爆層易于脫離巖體.施工中采用如下列圖裝藥結(jié)構(gòu)：①1/2普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷〔432〕起爆；②普通標(biāo)準(zhǔn)藥卷沿長度方向?qū)Π肭小蚕喈?dāng)于420小藥卷〕不耦合間隔裝藥.圖2周邊躲藥結(jié)構(gòu)示意圖8、光面爆破的分區(qū)起爆順序為：掏槽眼一一輔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)表名￡\炮眼亮秒雷管總計,個數(shù)深度段數(shù)償中20藥卷①32藥卷填充系數(shù)個m段個節(jié)卡度通量節(jié)-K度建量掏槽眼9L7196-L32-1.2儂10.8輔助眼81.5335-L1-L070%S輔助眼4L55G5T.1-L0[70%.4輔助眼151.57155-L1-L070t15輔助眼181.59185-L1-1.070%18輔助眼211.b,11'工5-1.1-1.070%21底板眼SO1.715206-1.32-1.275%24周邊眼42l.E13422-0.44-0.2店1.鉆匕阻2.A小計13713?109.2臺階法施工開掩下部通破嬖數(shù)名Q炮眼毫秒雷管裝藥總計儲深度段數(shù)個歌中2.藥卷中32藥卷填充系數(shù)個ID段節(jié)重量節(jié)g-重量底板眼151,51156-l.32-1.2IS底底眼15L5L1S6T,32T.2底板眼81.55r3C--1.';.-i.r75*9.6底橋眼13L57：136-1.32-1.275*15,6周邊眼35L5g362-0.44-0.2i￡1椒而,7號小計87S76E+443IF?.一丁法施瑞屆布置圖二々隧道施工好幫手五、施工方法及工藝一、鉆爆機具材料鉆孔采用13臺YT—28型鑿巖機和3臺20nB空壓機,人工鉆孔,鉆孔直徑為42mm一字形合金鋼鉆頭.采用①32mm<220mm妙巖石乳化炸藥.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大掏槽效果.二、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)確定出隧道中央線和拱頂面高程；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,要對上次爆破斷面進行檢查,及時調(diào)整爆破參數(shù),以到達最正確爆破效果.2、鉆眼要求掏槽眼：深度、角度按設(shè)計施工,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%勺斜率外插,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,應(yīng)按實際情況調(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①先布置掏槽眼,其方向在巖層層理明顯時應(yīng)盡量垂直于層理,掏槽眼應(yīng)比其他眼加深20cm.②周邊眼嚴(yán)格按設(shè)計開挖輪廓線布置,在硬巖層中,周邊眼的眼口在斷面設(shè)計輪廓線上,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)計輪廓線內(nèi)小于8cm,眼底落在輪廓線上.③輔助眼根據(jù)上稀下密,中部均勻分布的原那么布置.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,能很好的封閉鉆眼.5、清孔裝藥裝藥前用小直