隧道開挖爆破施工方案

4.1洞身開挖4.1.1隧道洞身開挖工藝首先必須根據(jù)圍巖類型選擇合適的斷面開挖方法，Ⅰ～Ⅲ級(jí)圍巖可采用全斷面法開挖;對(duì)于Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖可采用臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)洞法、雙側(cè)壁導(dǎo)洞法等進(jìn)行全斷面開挖或采用半斷面開挖的方法。對(duì)于Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用全斷面開挖時(shí)，各種方法均存在開挖與支護(hù)互相干擾的情況，要注意完善施工組織和管理，嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺，弱爆破”的原則,減少對(duì)圍巖及已施工的支護(hù)的擾動(dòng)。當(dāng)采用半斷面開挖方法時(shí)，下半斷面開挖厚度及用藥量要嚴(yán)格控制,減小擾動(dòng)，防止拱部圍巖失穩(wěn)。同時(shí)按設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求對(duì)水平收斂值、拱頂下沉值進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控量測(cè)，并將量測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋、指導(dǎo)施工。尤其對(duì)于不良地質(zhì)地段,在開挖前必須用地質(zhì)雷達(dá)、超前小導(dǎo)坑等方法做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，同時(shí)做好預(yù)加固、預(yù)支護(hù)等輔助施工措施.其次，隧道開挖一般采用鉆爆法施工，應(yīng)根據(jù)圍巖類型選擇合適的施工工藝.對(duì)于硬巖應(yīng)采用光面爆破,注意以下幾點(diǎn):①放樣準(zhǔn)確,②打眼準(zhǔn)確,③周邊眼采用小直徑或間隔裝藥，④全斷面施工的微差控制爆破技術(shù),⑤定期和及時(shí)檢查斷面，以便及時(shí)反饋、調(diào)整；對(duì)于軟巖應(yīng)采用預(yù)裂爆破，注意以下兩個(gè)方面：（1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破成縫試驗(yàn)確定預(yù)裂孔間距﹑孔徑和線裝藥密度(即單位長(zhǎng)度鉆孔的裝藥量),及藥卷直徑小于孔徑的不偶合裝藥方式的裝藥不耦合系數(shù)；(2）確定預(yù)裂爆破各參數(shù)后，要嚴(yán)格控制預(yù)裂孔的成孔質(zhì)量①預(yù)裂孔的角度不能超過允許范圍,否則需廢孔移位重新開孔；②預(yù)裂孔的孔間距要滿足爆破設(shè)計(jì)要求，若孔間距過大，則進(jìn)行插孔處理;③預(yù)裂孔的孔深要滿足爆破設(shè)計(jì)要求，末達(dá)規(guī)定深度須進(jìn)行補(bǔ)鉆。4。1。2爆破參數(shù)計(jì)算鉆爆作業(yè)必須按照鉆爆設(shè)計(jì)時(shí)行鉆、裝藥、接線和引爆，同時(shí)應(yīng)滿足鉆眼爆破施工開挖的質(zhì)量要求。在施工作業(yè)中要充分考慮巖石的抗爆性，炸藥品種及用量計(jì)算，炮眼（臨空眼、掏槽眼、擴(kuò)槽眼、掘進(jìn)眼、內(nèi)圈眼、底板眼、周邊眼）布置、布置形式和炮眼數(shù)量、直徑、長(zhǎng)度、深度和角度，裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)，起爆方法和爆破順序、起爆網(wǎng)絡(luò)，鑿巖機(jī)的臺(tái)數(shù)安排,鉆爆參數(shù)的選擇等，然后再進(jìn)行爆破設(shè)計(jì).4.1。2.1光面爆破設(shè)計(jì)Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖在隧道爆破施工中一般采用預(yù)裂爆破作業(yè)，Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖在隧道爆破施工中一般采用光面爆破.光面爆破和預(yù)裂爆破的參數(shù)參照表1—1和表1-2并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆破試驗(yàn)獲得.光面爆破參數(shù)表1—1巖石種類飽和單軸抗壓極限強(qiáng)度Rb（MPa）裝藥不偶合系數(shù)D周邊眼間距E（cm）周邊眼最小抵抗線V（cm）相對(duì)距離E/V周邊眼裝藥集中度q（kg/m)硬巖＞601。25~1.5055~7070～850。8～1.00。30～0。35中硬巖＞30～601。50～2。0045~6060～750.8～1。00.20～0.30軟巖≤302。00～2。5030～5040～800。5～0。80.07～0.35預(yù)裂爆破參數(shù)表1—2巖石種類飽和單軸抗壓極限強(qiáng)度Rb(MPa）裝藥不偶合系數(shù)D周邊眼間距E（cm）周邊眼至崩落眼間距（cm）周邊眼裝藥集中度q（kg/m）硬巖＞601.2～1.340～50400.35～0.40中硬巖＞30～601。3～1。440～45400.25~0.35軟巖≤301.4～2。030~40300。09~0.19光面爆破屬于控制爆破的一種，是沿開挖邊界布置密集炮孔，采用不耦合裝藥或裝填低威力炸藥,在主爆區(qū)之后起爆，以形成平整輪廓面的爆破方式。由于光面爆破是在主爆區(qū)之后起爆,具有兩個(gè)自由面，受到的夾制作用較小；而且裝藥量遠(yuǎn)小于主爆區(qū)的裝藥量，故振動(dòng)影響較小,對(duì)保留基巖的破環(huán)較輕微。它能夠有效的改善圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀況，有利于圍巖的穩(wěn)定性,確保施工安全并延長(zhǎng)隧道的使用年限；同時(shí)，它在減少超挖、降低施工費(fèi)用方面的經(jīng)濟(jì)效果也是很大的。=1\＊GB3①光面爆破抵抗線的確定一般光面爆破的抵抗線按式1-1經(jīng)驗(yàn)公式確定:Wmin=（10~20）d1—1式中Wmin——光面爆破的最小抵抗線m，d——鉆孔直徑m。本隧道采用的是手持鑿巖機(jī)，鉆頭直徑為40mm，故Wmin為40～80cm。=2\＊GB3②孔距光面爆破的孔距可采用式1—2選用：a=(0.6～0.8）Wmin1-2式中a—-光面爆破孔間距cm,Wmin為40～80cm，故a取24～64cm.=3\＊GB3③裝藥量的確定一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或下面公式計(jì)算：Q=q。a。h。Wmin1-3式中Q—裝藥量kg，a—鉆孔間距m，h—孔深m,q—炸藥單耗kg/m3,一般取0。15～0。25kg/m3，軟巖取較小值，硬巖取較大值.隧道爆破單位耗藥量表1—3導(dǎo)坑面積（m2）不同巖石的單位耗藥量(kg/m3）軟石中硬石堅(jiān)石5～61.31.52。07~91。151.31.910～121。01.21.713~150.91.051.5隧道爆破單位耗藥量q參考已往施工經(jīng)驗(yàn)值來確定，隧道爆破單位耗藥量q見表1—3《隧道爆破單位耗藥量表》，表中單位耗藥量是按一個(gè)臨空面導(dǎo)坑計(jì)算，當(dāng)有兩個(gè)臨空面時(shí)，按表列一半計(jì)算，當(dāng)有三個(gè)臨空面時(shí)按表列35％計(jì)算.當(dāng)隧道斷面積大于20m2以上時(shí)，其q值采用實(shí)用對(duì)比法來選擇確定。根據(jù)圍巖實(shí)際的完整、破碎程度,考慮到三車道隧道斷面面積大、形狀呈扁圓形,并通過初爆和幾次試爆取得了較為合理的爆破參數(shù)。4.1.2.2光面爆破施工Ⅳ級(jí)圍巖開挖時(shí)采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法,以防止圍巖發(fā)生較大變形，開挖時(shí)采用上下臺(tái)階開挖法，遵循“先支護(hù)、后開挖、短進(jìn)尺、弱爆破、勤量測(cè)”的施工原則以保持圍巖的穩(wěn)定;爆破塊度均勻，適用機(jī)械裝運(yùn)、炮孔利用率達(dá)90％以上;掏槽設(shè)計(jì)成直眼掏槽方式.開挖根據(jù)設(shè)計(jì)的開挖方法進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì),按照鉆爆設(shè)計(jì)進(jìn)行鉆爆作業(yè)。鉆眼前應(yīng)測(cè)量開挖斷面中線、水平，并用紅油漆標(biāo)出炮眼設(shè)計(jì)位置，經(jīng)檢查符合設(shè)計(jì)后進(jìn)行鉆孔；使用鉆眼臺(tái)車鉆眼時(shí)根據(jù)臺(tái)車類型與軌道道路要求按章操作。將開挖斷面上的炮眼分區(qū)布置和分區(qū)順序起爆，逐步擴(kuò)大完成一次爆破開挖，按照炮眼位置、作用不同的三種炮眼(掏槽眼、輔助眼、周邊眼)完成一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺的爆破掘進(jìn)。=1\*GB3①鉆眼作業(yè)炮孔布置的原則和方法:工作面各類炮孔的布置順序:首先選擇適當(dāng)?shù)奶筒鄯绞胶吞筒畚恢?其次是布置好周邊孔，最后根據(jù)斷面大小布置輔助孔；掏槽孔的位置會(huì)影響巖石的拋擲距離和破碎的塊度,通常布置在斷面的中央偏下，并考慮輔助孔的布置均勻；周邊孔一般布置在斷面的輪廓線上，按光面爆破的要求，各炮孔要互相平行,孔底落在同一平面上，底板孔的最小抵抗線和炮孔間距通常與輔助孔相同.由于底板處抵抗作用力很大，為了保證不在底板上不留“根底”，底孔孔底要超過底板輪廓線；布置好周邊孔和掏槽孔后，再布置輔助孔.輔助孔以槽腔為自由面層層布置，均勻布置在被爆巖體上，并根據(jù)斷面大小和形狀調(diào)整好最小抵抗線和炮孔密集系數(shù).由于平行空孔直線掏槽爆破塊度均勻，且拋擲距離較近，炮堆較為集中，因此本隧道選用平行空孔直線掏槽。平行空孔直線掏槽所有的掏槽孔均垂直于工作面,且互相平行，通?？煞譃辇斄烟筒?、桶形掏槽、螺旋形掏槽三種方式，根據(jù)施工時(shí)上下導(dǎo)坑的實(shí)際情況可分別選用螺旋形掏槽、桶形掏槽。=2\＊GB3②裝藥首先要選擇合適的炸藥，國產(chǎn)炸藥性能及規(guī)格見表：國產(chǎn)可供選用光面爆破炸藥藥卷規(guī)格炸藥名稱直徑×長(zhǎng)度mm×cm爆速m/s密度g/cm31號(hào)巖石硝銨20×20～602900~32000.85～1.052號(hào)巖石硝銨20×20～602600～30000。85~1。052號(hào)巖石硝銨25×20～603000~32000。85～1.05低爆速炸藥20×60，20×2018000。87注：炸藥爆速指剛出廠時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)的爆速；導(dǎo)爆索作為炮眼裝藥時(shí)，按20g/m折算為2號(hào)巖石硝銨炸藥。當(dāng)隧道施工環(huán)境水量較為豐富使應(yīng)采用具有防水性能的乳化炸藥或經(jīng)過防水處理的炸藥。光面爆破主要是采用不耦合裝藥的方式，炮眼孔徑與藥卷直徑之比稱為不耦合系數(shù)，它反映炮眼孔壁與藥卷之間的空隙程度。不耦合理論認(rèn)為：炮眼孔內(nèi)充滿由于爆破產(chǎn)生的高壓氣體，該氣體壓力如果大于孔壁巖石的斷裂強(qiáng)度,則孔壁外周出現(xiàn)破裂圈，壓力波通過破裂圈傳播到彈性圈后部分應(yīng)變得以恢復(fù);如果氣體壓力小于巖石斷裂強(qiáng)度，則不存在破裂圈，巖體全為彈性圈。國內(nèi)通過的理論分析和試驗(yàn)證明不耦合系數(shù)取2.0較為合理，炮孔深度大于2。0米時(shí)空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)效果較差.不耦合裝藥結(jié)構(gòu)有兩種形式:采用定位并將裝藥的塑料管控制在炮孔中央，爆破效果好，但是費(fèi)用較高;也可以將等直徑的標(biāo)準(zhǔn)藥卷順序連續(xù)或間隔綁在導(dǎo)爆索上，然后再幫在竹片上緩緩送入孔內(nèi)，應(yīng)使竹片貼靠在保留巖壁的一側(cè)。炮孔底部1~2米區(qū)段的裝藥量應(yīng)比設(shè)計(jì)值大1～4倍，孔深或巖性較硬石取大值。接近堵塞段頂部1米的裝藥量為計(jì)算值的1/2或1/3。炮孔的其他部位按計(jì)算裝藥量裝藥。=3\*GB3③堵塞為了保證光面爆破的效果,應(yīng)該注意填塞得質(zhì)量。封堵材料可就地取材，但要求其具有不可燃性，易于密實(shí),與孔壁摩擦作用能組成一整體，填塞時(shí)先用牛皮紙團(tuán)或編織袋放入堵塞段的下部，再回填巖屑。填塞長(zhǎng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，在有水炮孔填塞時(shí)應(yīng)防止填塞不到位的現(xiàn)象。周邊眼的封堵長(zhǎng)度不宜小于30cm，.裝藥后要及時(shí)起爆，避免時(shí)間過長(zhǎng)或其他原因使防水作用被破壞而造成爆破效果降低或拒爆。=4\*GB3④起爆網(wǎng)路一般采用塑料導(dǎo)爆管非電起爆網(wǎng)路，能夠較為準(zhǔn)確的控制起爆順序和起爆時(shí)差，爆破效果好,一次分段數(shù)量不受限制.塑料導(dǎo)爆管與即發(fā)、毫秒、半秒級(jí)雷管組合成非電導(dǎo)爆管，在爆破作業(yè)中不僅具有電雷管實(shí)現(xiàn)微差爆破等性能，而且爆破效果與操作安全性能等方面優(yōu)于電雷管和火雷管.但是在隧道開挖爆破時(shí),先響炮孔產(chǎn)生的空氣沖擊波可能破壞后爆孔的孔外接力網(wǎng)路。一般情況下，掏槽孔起爆前，所有的炮孔內(nèi)的雷管均應(yīng)被點(diǎn)燃。光爆孔采用導(dǎo)爆索連接時(shí)，宜采取雙向連接，形成環(huán)形導(dǎo)爆索網(wǎng)路，起爆雷管可設(shè)置3~5個(gè).為了隧道施工時(shí)能更好地的控制超欠挖，在隧道爆破施工中需做到以下幾點(diǎn)：a、提高鉆孔精度，在施工前炮眼位置精確放設(shè)，加強(qiáng)對(duì)鉆孔施工人員責(zé)任感的教育和鉆孔水平的培養(yǎng)提高,嚴(yán)格控制“外插角”和邊眼位置，為提高鉆孔精度創(chuàng)造一切必要的條件；b、爆破技術(shù)的提高，按規(guī)范化施工,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)用藥量裝藥,保證裝藥位置準(zhǔn)確，視開挖方式不同采用合理的爆破方式，采用合理的爆破器材和裝藥方法，減少由于爆破產(chǎn)生和振動(dòng)和應(yīng)力波對(duì)圍巖的破壞作用，提高輪廓質(zhì)量；c、做好前方圍巖的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)，地質(zhì)條件是確定爆破參數(shù)的基本依據(jù)，不同的地質(zhì)條件和掘進(jìn)方式對(duì)爆破要求是不同的，做到施工中緊隨開挖面對(duì)圍巖進(jìn)行觀測(cè)描述,對(duì)圍巖節(jié)理裂隙狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，據(jù)此調(diào)整爆破參數(shù)和施工方法。4。1。2.3爆破注意事項(xiàng)=1\*GB3①為防止炮煙中毒，要使用合格炸藥（盡量采用零氧平衡專用炸藥）；做好爆破器材的防水處理；確保裝藥的填塞質(zhì)量；適當(dāng)增加起爆能,確保炸藥達(dá)到完全爆轟；加強(qiáng)通風(fēng)灑水，炮響后經(jīng)通風(fēng)灑水15分鐘后，相關(guān)人員方可進(jìn)入作業(yè)面。=2\＊GB3②進(jìn)行爆破時(shí)，所有人員應(yīng)撤離現(xiàn)場(chǎng)；裝藥前應(yīng)檢查爆破工作面附近的支護(hù)是否牢固；炮眼內(nèi)的泥漿、石粉吹洗干凈;剛打好的炮眼不得立即裝藥；如果遇有照明不足,嚴(yán)禁裝藥爆破,或監(jiān)爆員必須配帶應(yīng)急燈（手電筒），方可爆破；爆破后必須經(jīng)過15min通風(fēng)排煙后，檢查人員方可進(jìn)入工作面，檢查有無“盲炮”及可疑現(xiàn)象；有無死傷炸藥或雷管；頂板兩幫有無松動(dòng)石塊；支護(hù)有無損壞與變形。在妥善處理并確認(rèn)后,其他工作人員可進(jìn)入工作面。=3\*GB3③施工作業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。隧道內(nèi)氣溫不超過30OC；噪聲不大于90dB;氧氣含量不小于20％（按體積計(jì)算)；有害氣體濃度：CO不大于30mg/m3；CO2不大于0。5％（按體積計(jì)）；NO2在5~8mg/m3以下；CH4不大于0.5％（按體積計(jì))。粉塵濃度:含10%以上游離SiO2的粉塵不大于2mg/m3，含10％以下游離SiO2的礦物性粉塵，不得大于4mg/m3。開挖輪廓面的規(guī)程程度要滿足：巖面上不應(yīng)存在明顯的爆破裂縫，周邊炮眼痕跡分布均勻、保存率應(yīng)滿足：硬巖≥80％、中硬巖≥70％、軟巖≥50％；兩茬炮的銜接臺(tái)階形誤差不大于15cm;爆破石渣的破碎程度與裝渣機(jī)械相適應(yīng)。拱架施工超前小導(dǎo)管施工4。1。3斷面尺寸及超欠挖的控制隧道開挖斷面的尺寸要符合設(shè)計(jì)的要求，在圍巖較軟且圍巖壓力較大的情況下,圍巖變形較大,應(yīng)根據(jù)計(jì)算及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)留變形量及支撐沉落量，防止出現(xiàn)凈空不夠現(xiàn)象.竹下隧道根據(jù)不同的圍巖設(shè)計(jì)上給了開挖預(yù)留變形量,具體參見下表：序號(hào)圍巖級(jí)別預(yù)留變形量（cm）備注1Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓段162Ⅴ級(jí)圍