隧道爆破方案.docx
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隧道爆破方案
大庆至广州高速公路****段公路建设项目土建工程
隧
道
开
挖
钻
爆
设
计
**建设有限公司
******同段项目经理部
隧道开挖钻爆设计
隧道开挖施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则,采用微震爆破、小炮、机械开挖,严格控制装药量,以减小对围岩的扰动,由专门的技术人员根据隧道围岩的实际情况制定相应合理可行的爆破设计。
测量技术人员按爆破设计图,准确地测量出开挖断面,画出炮眼位置,为钻孔做好准备。
①隧道Ⅳ级围岩采用光面爆破台阶法开挖钻爆:
光面爆破时对周边眼同时起爆,各炮眼的冲击波向其四周作径向传播,相邻炮眼的冲击相遇,则产生应力波的叠加,并产生切向拉力,拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线上,随后,爆炸气的膨胀使裂纹进一步扩展,形成平整的爆裂面。
通过爆破试验确定爆破参数,试验时参照“光面爆破参数表”,并根据地质情况及时修正其钻爆参数。
光面爆破参数表
岩石类别
周边眼间距E(cm)
周边眼抵抗线W(cm)
相对距离E/W
装药集中度q(kg/m)
硬岩
40~50
50~60
0.8~0.85
0.15~0.25
软质岩
35~45
45~60
0.75~0.8
0.07~0.12
掏槽方式:
开挖采用单式、复式楔形掏槽或中空直眼掏槽。
爆破器材:
爆破器材选用岩石粉状乳化炸药,塑料导爆管毫秒雷管微差起爆。
装药及爆破:
周边眼采用小直径药卷按空气柱状装药结构方式进行装药,为加快装药速度。
并采用机制炮泥堵塞,孔外网路采用复式网路联接,一次性起爆开挖部分断面。
爆破后由专职安全员对危石清理后,方可进行下一道工序。
在施工中要根据光面爆破设计结合现场地质变化情况进行爆破试验,不断修正爆破参数,实行定人、定岗、定标准的岗位责任制,以达到最优爆破效果。
确保硬岩炮眼残留率达到80%以上;中硬岩炮眼残留率达到60%以上。
施工过程中采用激光断面仪对开挖轮廓线进行跟踪检测,并根据检测结果修正钻爆设计。
测量放线
钻孔前测量放样,准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置,用激光铅直仪控制边线。
距开挖面50m处埋设中线桩,每100m设置临时水准点。
每次测量放线的同时,要对上次爆破断面进行检查,利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理,及时调整爆破参数,以达最佳爆破效果。
钻孔设计
掏槽区爆破设计
掏槽方式及断面大小
根据本提供的机械设备,结合断面大小,拟定掏槽眼采用楔形掏槽,掏槽区布设在整个断面中下部分,以便于施作,同时减小掏槽区抛掷距离,按掏槽区面积为断面面积的10%~15%进行选择,结合楔眼掏槽眼的布置,采用梅花形布置,爆破效果较好,且单耗适中,故采取掏槽区面积为9.28m2,
掏槽区装药计算
每循环设计进尺为2m,掏槽眼钻孔深度比其他炮眼深度深0.2m,取掏槽眼钻孔深度为2.4m。
掏槽区炸药总装药量:
Qt=
式中L――孔长(m),取2.4m;
――装填系数,要求在50%~80%,取60%(装1.4米);
――线装药密度(采用Ф42,0.75kg/m)
Nt――掏槽区孔装约孔数,取24个。
Qt==2.4×0.60×0.75×24=25.92kg
掏槽区单耗qt=Qt/(L×St)=25.92/(2.4×9.28)=1.164kg/m3。
式中St――掏槽区面积(m2);St=9.28m2
掏槽区单耗qt要求在1~10kg/m3,符合要求。
周边眼爆破设计
周边眼参数选择及装药计算
周边眼沿开挖轮廓线均匀布置,为了尽可能减少对周边围岩的扰动,周边眼按光面爆破考虑,孔径Ф42mm,
按规范要求硬岩光爆破参数为:
周边眼间距45~60cm,抵抗线60~75cm,线装药密度0.2~0.3kg/m,
结合设计外轮廓线周长及炮眼综合考虑,取周边眼间距a=50cm,取抵抗线W=70cm,线装药密度取Δ=2.57kg/m,保证产生拉力>岩石拉应力且小于压应力。
采用Ф20mm药卷空气间隔装药结构,为了确保周边孔同时起爆,采用非电毫秒雷管起爆。
不耦合系数η=孔径/药径=42/20,符合光爆破要求1.5~2.5。
孔距系数md=a/d=50/4.2=11.90,符合光爆破要求7~15。
孔密集系数mw=a/w=孔距/抵抗线=50/70=0.714,符合光爆破要求0.7~0.9。
Sz=22.6×0.7=15.82m2
周边眼装药结构
鉴于本隧道为中硬岩,在炮眼底加装加强药包,底部加入Ф30mm药卷一节。
每循环设计进尺为2m,炮孔深度取2.2m,周边堵塞长度按50cm计。
单孔装药量Q=0.257×2.2=0.565kg(即一节Ф30mm,一节Ф20mm药卷)
周边眼装药总量Qz=45×Q=25.425kg。
辅助眼爆破设计
辅助眼的作用是扩大临空面,为周边眼创造有利条件,其间距与岩层特点有关,整体性好的岩层,布眼宜密,较破碎的岩层布眼宜疏。
一般应避开节理、裂隙。
辅助眼的单孔装药量:
Qb=
式中L――孔长(m)
――装填系数,取=0.4,符合要求0.4~0.8。
――线装药密度,取=0.75kg/m。
Qb=0.75×2.2×0.4=0.66kg
上台阶每进尺炸药总量:
q为单耗,查取相关参考资料,取q=0.6kg/m3。
L为设计进尺,取2m;钻孔深度取2.2m
S为隧道台阶面积,本隧道S=67.00m2。
∑Q=q×L×S=0.6×2.2×67=88.44kg
辅助眼炸药总量
=
为掏槽炸药总量,=25.92kg
为周边眼炸药总量,=25.425kg
∑Qb=88.44-25.92-25.425=37.095kg
辅助眼数量Nb==37.095/0.66=56个
每孔平均控制面积A=(S总-St-Sz)/Nb=(67-9.28-15.82)/56=0.74m2符合0.3~0.8m2/孔的要求。
辅助孔间距a,排距W的选择。
炮孔密集系数考虑到为中硬岩,m取0.8,符合m=0.8~1.0。
排距W=√0.455/0.8=0.8m。
结合隧道总宽度取0.70-0.80cm。
辅助孔间距a=mw=0.8×0.8=64cm,结合弧长平均分配取0.80cm。
底板眼爆破设计
底板眼间距、抵抗线同辅助眼a=64cm,W=0.75m。
下台阶爆破设计,根据上台阶爆破设计参数取得:
周边眼间距a=50cm,W=0.70m;
辅助眼间距、抵抗线a=70-100cm,W=0.80m;
底板眼间距、抵抗线a=100cm,W=0.80m。
仰拱爆破设计,根据上台阶爆破设计参数取得:
周边眼间距a=50cm,W=0.70m;
辅助眼间距、抵抗线a=70-100cm,W=0.80m;
②隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩采用光面爆破全断面法开挖钻爆:
测量放线
钻孔前测量放样,准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置,用激光铅直仪控制边线。
距开挖面50m处埋设中线桩,每100m设置临时水准点。
每次测量放线的同时,要对上次爆破断面进行检查,利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理,及时调整爆破参数,以达最佳爆破效果。
钻孔设计
掏槽区爆破设计
掏槽方式及断面大小
根据本提供的机械设备,结合断面大小,拟定掏槽眼采用楔形掏槽,掏槽区布设在整个断面中下部分,以便于施作,同时减小掏槽区抛掷距离,按掏槽区面积为断面面积的10%~15%进行选择,结合楔眼掏槽眼的布置,采用梅花形布置,爆破效果较好,且单耗适中,故采取掏槽区面积为9.28m2,
掏槽区装药计算
每循环设计进尺为3m,掏槽眼钻孔深度比其他炮眼深度深0.2m,取掏槽眼钻孔深度为3.4m。
掏槽区炸药总装药量:
Qt=
式中L――孔长(m),取3.4m;
――装填系数,要求在50%~80%,取65%(装2.2米);
――线装药密度(采用Ф42,0.75kg/m)
Nt――掏槽区孔装约孔数,取24个。
Qt==2.2×0.65×0.75×24=25.74kg
掏槽区单耗qt=Qt/(L×St)=25.74/(3.4×9.28)=0.816kg/m3。
式中St――掏槽区面积(m2);St=9.28m2
周边眼爆破设计
周边眼参数选择及装药计算
周边眼沿开挖轮廓线均匀布置,为了尽可能减少对周边围岩的扰动,周边眼按光面爆破考虑,孔径Ф42mm,
按规范要求硬岩光爆破参数为:
周边眼间距45~60cm,抵抗线60~75cm,线装药密度0.2~0.3kg/m,
结合设计外轮廓线周长及炮眼综合考虑,取周边眼间距a=50cm,取抵抗线W=70cm,线装药密度取Δ=2.57kg/m,保证产生拉力>岩石拉应力且小于压应力。
采用Ф20mm药卷空气间隔装药结构,为了确保周边孔同时起爆,采用非电毫秒雷管起爆。
不耦合系数η=孔径/药径=42/20,符合光爆破要求1.5~2.5。
孔距系数md=a/d=50/4.2=11.90,符合光爆破要求7~15。
孔密集系数mw=a/w=孔距/抵抗线=50/70=0.714,符合光爆破要求0.7~0.9。
Sz=24×0.7=16.8m2
周边眼装药结构
鉴于本隧道为中硬岩,在炮眼底加装加强药包,底部加入Ф30mm药卷一节。
每循环设计进尺为3m,炮孔深度取3.2m,周边堵塞长度按50cm计。
单孔装药量Q=0.257×3.2=0.822kg(即一节Ф30mm,一节Ф20mm药卷)
周边眼装药总量Qz=48×Q=32.456kg。
辅助眼爆破设计
辅助眼的作用是扩大临空面,为周边眼创造有利条件,其间距与岩层特点有关,整体性好的岩层,布眼宜密,较破碎的岩层布眼宜疏。
一般应避开节理、裂隙。
辅助眼的单孔装药量:
Qb=
式中L――孔长(m)
――装填系数,取=0.6,符合要求0.4~0.8。
――线装药密度,取=0.75kg/m。
Qb=0.75×3.2×0.6=1.44kg
每进尺炸药总量:
q为单耗,查取相关参考资料,取q=0.6kg/m3。
L为设计进尺,取3m;钻孔深度取3.2m
S为隧道开挖面积,本隧道S=88.5m2。
∑Q=q×L×S=0.6×3.2×88.5=169.92kg
辅助眼炸药总量
=
为掏槽炸药总量,=25.74kg
为周边眼炸药总量,=32.456kg
∑Qb=169.92-25.74-32.456=111.724kg
辅助眼数量Nb==111.724/1.44=78个
每孔平均控制面积A=(S总-St-Sz)/Nb=(88.5-9.28-16.8)/78=0.8m2符合0.3~0.8m2/孔的要求。
辅助孔间距a,排距W的选择。
炮孔密集系数考虑到为中硬岩,m取0.8,符合m=0.8~1.0。
排距W=√0.455/0.8=0.8m。
结合隧道总宽度取0.70-0.80cm。
辅助孔间距a=mw=0.8×0.80=64cm,结合弧长平均分配取0.80cm。
装药、填塞和起爆网络设计
1装药
装药均采用不藕合装药结构,周边眼采用Ф20mm筒装2#岩石炸药空气间隔装药结构,为了确保周边眼同时起爆,孔内装入导爆索。
其他孔采用Ф32mm筒装2#岩石炸药连接装药结构,并采用反向爆破,以提高炮孔利用率。
2填塞
采用低成本、塑性变形大、摩擦系数大的粘土炮泥,其成分为粘土和砂子,其比例按粘土∶砂子=2∶1,含水量约为25%。
当炮孔中有较大的裂隙、泥夹层带时,为防止其过多“漏气”,应将该处以炮泥填实。
堵塞长度按下列公式计算
式中:
——堵塞长度(m);
L——炮孔深度(m),此处取1.5m;
Vp——岩石的纵波波速(m/s);4000m/s。
D——炸药爆速(m/s);2#岩石取3200m/s。
ρ0——炸药密度(kg/m3);2#岩石取1
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