何寨隧道爆破设计.docx
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何寨隧道爆破设计.docx
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何寨隧道爆破设计
编制依据及编制范围
一、编制依据
1、现行铁路工程施工规范、验收评定标准,有关铁路施工的技术资料;
2、《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》;
3、《爆破安全规程》(GB6722——2003);
4、福厦铁路福州南至厦门段站前工程Ⅱ标段工程施工设计图;
5、现场调查、采集、咨询所获取的资料及我公司的施工能力,多年的铁路、高等级公路、高速公路施工经验。
二、编制范围
编制范围为福厦铁路福州南至厦门段站前工程Ⅱ标段何寨隧道所有洞内外爆破工程。
第二章工程概况
一、概况
福厦铁路福州南至厦门段站前工程Ⅱ标段何寨隧道位于莆田市城厢区灵川镇何寨村,隧道全长871m,为双线铁路隧道,施工采用进口端作业。
二、地形地貌、环境特征
本工程所在区域属低山丘陵,自然地质为丘陵剥蚀地貌,地形起伏较大,相对高差50~100m,隧道上空多为地山,无居民定居点及大的建筑物。
离洞口最近的建筑物民房距洞口约800米,洞口距福厦线高速约1100米。
三、地质构造特征、地层岩体
本段地质上覆为第四系全新统坡残积层(Q4dl+el),下伏基岩地层为燕山早期第一次侵入花岗岩(ηγ52(3)σ)花岗岩及侏罗系南园组(J3nb)凝灰岩,凝灰熔岩。
风化带较厚,未见构造形迹。
地表水不发育,地下水为基岩裂隙水不甚发育。
地下水具弱硫酸型及中等溶出型侵蚀。
无不良地质及特殊岩土现象,隧道地震动峰值加速度0.1g。
隧道经过地段的围岩类别分别为Ⅱ级~Ⅴ级。
第三章爆破设计方案
第一节总体施工方案
本隧道的钻爆均采用人工钻孔,2#岩用销铵和乳化炸药,导爆索非电毫秒雷管联接,8号火雷管引爆进行爆破。
根据本隧道所处地区的地质情况的不同,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩地段采用光面爆破技术,明挖及Ⅴ级围岩暗挖地段只局部采用弱爆破开挖,具体爆破方案如下:
1、洞口拉槽及明挖段:
大部采用机械分台阶开挖土石方,遇石方采取弱爆破开挖,爆破钻孔采用风动凿岩机,岩石硝铵炸药,塑料导爆管非电起爆网路。
严格控制装药量,并采取严密的防护措施。
2、Ⅴ级围岩暗挖地段:
围岩风化严重,破碎程度高,自稳能力很差,采用双侧壁导坑法施工,开挖采用挖掘机和人工配合,局部辅以弱爆破施工,以尽量减少对地层的扰动。
爆破要密打眼,少装药,药量按松动爆破计算,初选参数为:
周边眼间距E=0.3m,装药集中度Q=0.1kg/m;炸药单耗=0.3~0.4kg/m3。
3、Ⅱ、Ⅲ级围岩地段:
采用二台阶法光面爆破方案。
4、Ⅳ级围岩地段:
采用三台阶法光面爆破方案。
第二节爆破安全估算
为保证爆破方案的合理、安全性,我们进行了爆破振动强度和安全参数的估算
何寨隧道爆破形式为地下爆破,因此爆破产生的飞石不会对外界产生大的影响,对周围环境产生最大影响的将是爆破振动强度。
为确保隧道施工的质量,我们利用优选法选定了光面爆破技术参数,以获取最佳的爆破效果,确保隧道围岩的稳定。
掘进作业时单段最大药量为Ⅱ级围岩掏槽眼(24kg)、最小药量为周边眼(14kg)。
从地形图上分析,隧道埋深多在70米以上,洞口距最近的建筑物也近200米。
根据公安部GB6722-86规程推荐的经典爆破安全计算公式(萨道夫斯基公式)V=K(Q1/3/R)a,岩性值中硬岩取K=150,a=1.5,进行验算得:
Vmax=150(251/3/70)1.5=1.28cm/s
Vmax=150(141/3/70)1.5=0.96cm/s
上式所得符合国标要求,同时爆破采用毫秒微差技术,理论上该技术尚能使振动波形成相互干扰而产生提前衰减。
所以说本隧道的爆破作业不会对周围环境产生危害。
第三节爆破参数
本隧道的钻爆开挖均光面爆破技术,为保证爆破方案、爆破设计的合理、科学性,采用合理的光面爆破参数显尤为重要。
1、根据围岩特点,选定合理的周边眼常用参数
本隧道的周边眼常用参数,根据花园山隧道的地质情况以及我公司以往的施工经验,最终取值如下表:
围岩级别
周边眼间距E(cm)
周边眼最小抵抗线W(cm)
周边眼密集系数K
装药集中度q(Kg/m)
Ⅱ级
55
75
0.667
0.30
Ⅲ级
50
70
0.714
0.30
级
45
65
0.692
0.18
2、采取合理装药结构尽可能使炸药沿孔深均匀分布
本隧道周边眼爆破均采用空气间隔装药结构,导爆索串线(见下图)。
其中软弱围岩地段采用双传爆线和隔眼装药结构。
3、科学选择炮眼布置方式,选用合适的掏槽形式,合理安排起爆顺序(炮眼布置图见图)。
一般周边眼,内圈眼按环形布孔,掘进眼按线性布孔。
硬岩深孔爆破选宽孔距、小抵抗布孔方式。
合理安排爆破顺序,使爆破按掏槽、掘进、底板、边墙和拱部、拱脚顺序进行,以便为掘进、内圈、周边眼逐次开辟临空面。
实现顺序起爆的手段是采用非电毫秒雷管分段起爆。
为保证起爆顺序的精确性,毫秒雷管跳段使用。
4、各级围岩经济指标
1)、每一循环进尺(l):
根据围岩情况确定。
2)、炮眼深度:
L=l÷k
k----根据围岩情况取值:
Ⅱ、Ⅲ级取0.9,Ⅳ级取1.0
3)、每一循环用药量:
Q=q×L×S
q——单位用药量;
L——炮眼深度;
S——开挖断面面积;
4)、需2号硝铵炸药总量计算:
根据施工实际,确定采用爆破施工的长度,进而确定循环次数N:
Q总=Q×N
5)、非电毫秒雷管用量:
η=S×N×KK---单位用量(粒/m3);
6)、火雷管用量:
η=S×N×KK---单位用量(粒/m3);
7)、导火索用量:
η=η火×KK---系数Ⅱ、Ⅲ级取1.0,Ⅳ级取1.5;
8)、炮眼数目
N=
S——开挖面积
r——每米炮眼装药量(kg/m)
各级围岩经济技术指标表
围岩级别
每施工循环
各级围岩总计
进尺(m)
钻眼深度(m)
炮眼个数(个)
炸药用量(kg)
毫秒雷管用量(个)
火雷管用量(个)
导爆索用量(m)
炸药用量(kg)
毫秒雷管用量(个)
火雷管用量(个)
导爆索用量(m)
Ⅱ级
2.6
2.9
347
584.35
232
15.5
45
71875
28598
1907
5531
Ⅲ级
2.33
2.6
347
438.75
203
13.5
35.1
78975
36450
2430
6318
级
1.2
1.2
328
196.68
223
15
22.3
13177
14975
998
1497
总计
164027
80023
5335
13346
注:
每循环炮眼个数为各台阶炮眼个数总和。
w
四、安全允许距离与环境影响评价
一、一般规定
1、爆破、爆破器材销毁以及爆破器材库意外爆炸时,爆炸源与人员和其他保护对象之间的安全允许距离,应按爆破各种有害效应(地震波、冲击波、个别飞散物等)分别核定,并取最大值。
2、各种爆破器材库之间以及仓库与临时堆放点之间的距离,应大于相应的殉爆安全距离。
各种爆破作业中,不同时起爆的药包之间的距离,也应满足不殉爆的要求。
3、确定爆破安全允许距离时,应考虑爆破可能诱发滑坡、滚石、雪崩、涌浪、爆堆滑移等次生有害影响,适当扩大安全允许距离或针对具体情况划定附加的危险区。
二、爆破振动安全允许距离
1、评价各种爆破对不同类型建(构)筑物和其他保护对象的振动影响,应采用不同的安全判据和允许标准。
2、地面建筑物的爆破振动判据,采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率;水工隧道、交通隧道、矿山巷道、电站(厂)中心控制室设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判,采用保护对象所在地质点峰值振动速度。
安全允许标准如表1。
表1爆破振动安全允许标准
序号
保护对象类别
安全允许振速cm/s
<10Hz
(10~50)Hz
(50~100)Hz
1
土窑洞、土坯房、毛石房屋a
0.5~1.0
0.7~1.2
1.1~1.5
2
一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a
2.0~2.5
2.3~2.8
2.7~3.0
3
钢筋混凝土结构房屋a
3.0~4.0
3.5~4.5
4.2~5.0
4
一般古建筑与古迹b
0.1~0.3
0.2~0.4
0.3~0.5
5
水工隧道c
7~15
6
交通隧道c
10~20
7
矿山巷道c
15~30
8
水电站及发电厂中心控制室设备
0.5
9
新浇大体积混凝土d
龄期:
初凝~3天
龄期:
3~7天
龄期:
7~28天
2.0~3.0
3.0~7.0
7.0~12
注1:
表列频率为主振频率,系指最大振幅所对应波的频率。
注2:
频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。
选取频率时亦可参考下列数据:
硐室爆破<20Hz;深孔爆破10~60Hz;浅孔爆破40~100Hz。
a:
选取建筑物安全允许振速时,应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。
b:
省级以上(含省级)重点保护古建筑与古迹的安全允许振速、应经专家论证选取,并报相应文物管理部门批准。
c:
选取隧道、巷道安全允许振速时,应综合考虑构筑物的重要性、围岩状况、断面大小、埋置深度、爆源方向、地震振动频率等因素。
d:
非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速,可按本表给出的上限值选取。
3、爆破振动安全允许距离,可按式
(1)计算。
(1)
式中:
R——爆破振动安全允许距离,单位为米(m);
Q——炸药量,齐发爆破为总量,延时爆破为最大一段药量,单位为千克(kg);
V——保护对象所在地质点振动安全允许速度,单位为厘米每秒(cm/s);
K、α——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数,可按表2选取,或通过现场试验确定。
表2爆区不同岩性的K、α值
岩性
K
α
坚硬岩石
50~150
1.3~1.5
中硬岩石
150~250
1.5~1.8
软岩石
250~350
1.8~2.0
群药包爆破,各药包至保护目标的距离差值超过平均距离的10%时,用等效距离Re和等效药量Qe分别代替R和Q值。
Re和Qe的计算采用加权平均值法。
对于条形药包,可将条形药包以1~1.5倍最小抵抗线长度分为多个集中药包,参照群药包爆破时的方法计算其等效距离和等效药量。
4、没有包括的一般保护对象的爆破振动安全标准,可参照6.2的规定由设计论证提出;特别重要的保护对象的安全判据和允许标准,应由专家论证提出。
三、爆破冲击波安全允许距离
1、露天裸露爆破大块时,一次爆破的炸药量不应大于20kg,并应按式
(2)确定空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全允许距离。
(2)
式中:
Rk——空气冲击波对掩体内人员的最小允许距离,单位为米(m);
Q——一次爆破的炸药量,秒延时爆破取最大分段药量计算,毫秒延时爆破按一次爆破的总药量计算,单位为千克(kg)。
2、地表大药量爆炸加工时,应核算不同保护对象所承受的空气冲击波超压值,并确定相应的安全允许距离。
在平坦地形条件下爆破时,可按式(3)计算超压。
(3)
式中:
ΔP——空气冲击波超压值105Pa;
Q——一次爆破的梯恩梯炸药当量,秒延时爆破为最大一段药量,毫秒延时爆破为总药量,单位为千克(kg);
R——装药至保护对象的距离,单位为米(m)。
空气冲击波超压的安全允许标准:
对人员为0.02×105Pa;对建筑物按表3取值。
空气冲击波安全允许距离,应根据保护对象、所用炸药品种、地形和气象条件由设计确定。
表3建筑物的破坏程度与超压关系
破坏等级
1
2
3
4
5
6
7
破坏等级
名称
基本
无破坏
次轻度
破坏
轻度
破坏
中等
破坏
次严重
破坏
严重
破坏
完全
破坏
超压ΔP,105Pa
<0.02
0.02~0.09
0.09~0.25
0.25~0.40
0.40~0.55
0.55~0.76
>0.76
建筑物破坏程度
玻璃
偶然
破坏
少部分破成大块,大部分呈小块
大部分破成小块到粉碎
粉碎
—
—
—
木门窗
无损坏
窗扇少量破坏
窗扇大量破坏,门扇、窗框破坏
窗扇掉落、内倒,窗框、门扇大量破坏
门、窗扇摧毁,窗框掉落
—
—
砖外墙
无损坏
无损坏
出现小裂
缝,宽度
小于5mm,稍有倾斜
出现较大裂缝,缝宽5~50mm,明显倾斜,砖跺出现小裂缝
出现大于50mm的大裂缝,严重倾斜,砖跺出现较大裂缝
部分
倒塌
大部分到全部倒塌
木屋盖
无损坏
无损坏
木屋面板变形,偶见折裂
木屋面板、木檩条折裂,木屋架支座松动
木檩条折断,木屋架杆件偶见折断,支座错位
部分
倒塌
全部倒塌
瓦屋面
无损坏
少量
移动
大量移动
大量移动到
全部掀动
—
—
—
钢筋混凝土屋盖
无损坏
无损坏
无损坏
出现小于1mm的小裂缝
出现1~2mm宽的裂缝,修复后可继续使用
出现大于2mm的裂缝
砖墙承重者全部倒塌,承重钢筋混凝土柱严重破坏
顶棚
无损坏
抹灰少量掉落
抹灰大量掉落
木龙骨部分破坏下垂
塌落
—
—
内墙
无损坏
板条墙抹灰少量掉落
板条墙抹灰大量掉落
砖内墙出现小裂缝
砖内墙出现大裂缝
砖内墙出现严重裂缝至部分倒塌
砖内墙大部分倒塌
钢筋混凝土柱
无损坏
无损坏
无损坏
无损坏
无破坏
有倾斜
在较大
倾斜
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