泉州市某市政隧道工程施工掘进爆破设计方案.docx

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泉州市某市政隧道工程施工掘进爆破设计方案

福建泉州市xx隧道工程

A标段施工掘进

爆

破

设

计

方

案

技术设计责任表

职责姓名　职称

设计：

高级工程师

审核：

高级工程师

制　　图：

工程师

第一章工程基本情况

一、项目名称：

泉州xx隧道工程。

二、项目业主方：

泉州市土地开发有限公司

三、隧道走向及起讫点：

泉州市xx隧道工程起点接现有xx街与xx路（G324）交叉口，路线往东经xx村、xx村、xx花园、xx大学、xx花园、xx机构及在建xx小区，终点接于xx大街。

四、隧道路线对应地面建构筑物情况

地面建筑物状况

1、隧道所经之处为低山丘陵地貌，沿线地势起伏较大，经过地形较复杂，

均为居民区、厂区、别墅区以及水库大坝等。

①在xx工业区路段地面标高为：

6.0～8.0m。

②xx花园区附近地面标高为：

6.0～8.8m。

③xx村附近地面标高为：

8.15～16.0m。

④xx山最高位：

96.7m。

⑤xx小区地台标高最低为：

10.0m。

2、地建构筑物位置

隧道在ZKl+430处进口，ZKl+430～ZKl+900处为xx山，地势最高，地面植被较发育；在ZKl+900～ZK2+000处，隧道从赤山水库大坝下游约20～70m处穿过；在ZK2+000～ZK3+200处，隧道从桃花山穿越，地表为宝珊花园别墅区，房子密集分布，楼高在10米以下，基础一般为浅基础，埋深预计为3～5米，地下及地上均有通讯、电力等设施，特别是局部路段地下埋设有大口径的污水，雨水管等；在ZK3+120～ZK3+600处隧道出口，该处为厂区及在建xx小区，其中厂区为2～5层厂房及办公楼、宿舍楼，厂房及办公楼均采用桩基础，埋深10～20米，持力层为中～微风化花岗岩。

3、爆破需保护的三个重点地段

由上述可见，以下三个地段地面建构筑物特密集，且又是高档和重要建筑，故在爆破过程中必须采用精细爆破方法施爆，采用可靠的钻、爆、临时支护合理工艺施工，采用预裂爆破方法降低爆破地震作用对地面建构筑物的影响。

这三个地段是：

①ZK2+000～ZK3+20O处，共1200米长穿越宝珊花园段。

②ZK1+980～ZK2+000段为穿越黎明大学操场地块。

③ZKl+900～ZK2+000处，隧道从赤山水库大坝下游约20～70m处。

五、隧道设计尺寸及断面

1、隧道长度（见图1）

左隧道：

ZKl+430（进口）～ZK3+600（出口），全长2170m。

右隧道：

YKl+414（进口）～YK3+571（出口），全长2157m。

2、隧道坡度

①隧道纵坡：

不应小于0.3％，亦不应大于3.0％。

②隧道横坡：

由左至右按2.0％控制。

③隧道左线采用0.69％的纵坡进洞，于ZKl+755处设R=12000竖曲线顺接-0.3％的纵坡直至出口。

④隧道右线采用0.74％的纵坡进洞，于YKl+730处设R=15000竖曲线顺接-0.3％的纵坡直至出口。

3、隧道开挖断面

①Ⅱ类围岩断面（宽×高=11.76×8.25）m²

S上=лR2/2=3.1415×5.882/2=54.30m²

S下=B·H=11.76×2.3=27.05m²

SII=81.35m²

②Ⅲ类围岩断面（宽×高=11.94×8.34）m²

S上=3.1415×5.972/2=55.33m²

S下=11.9×2.4=28.66m²

Sm=84.19m²

③Ⅳ类围岩断面（宽×高=12.24×9.58）m²

S上=3.1415×6.122/2=58.83m²

S下=12.2×3.5=42.84m²

SIV=101.67m²

④V类围岩断面（宽×高=12.42×9.76）m²

S上=3.1415×6.212／2=60.57m²

S下=12.42×3.6=44.06m²

SV=104.63m²

⑤紧急停车带段断面（宽×高=15.4×10.87）m²

S上=3.1415×6.872/2= 74.13m²

S下=15.4×4.0= 61.6m²

S紧=135.73m²

⑥车行横道断面（宽×高=6.8×7.4）m²

S车=л·a·b =3.1415×3.7×3.4=39.52m²

⑦人行横道断面（宽×高=3.76×4.06）m²

S人=л·a·b=3.1415×2.17×2.02=13.77m²

4、隧道洞内开挖石方量（见下页表1）

隧道开挖石方量表1

部位

岩性

长度（m）

面积（m²）

方量（m³）

备注

左隧道

Ⅱ

420

81.35

34167

此计算数据是根据隧道开挖设计断面图计算结果，但在施工过程中遇到地质恶劣地段可能发生冒顶处理，垮帮修复，其最终爆破石方量以现场实测为准。

Ⅲ

1063

84.19

89493．97

Ⅳ

355

101.67

36092．85

V

332

104.63

34737．16

紧

120

135.73

16287.6

车

120

39.52

4742.4

人

120

13.77

1652.4

合计

2530

217173.38

右隧道

Ⅱ

410

81 35

33353．5

Ⅲ

980

84．19

82506．2

IV

405

101．67

41176.35

V

362

104．63

37876.06

紧

120

135．73

16287.6

车

120

39．52

4742.4

人

120

13.77

1652.4

合计

2517

217594.51

总计

434767.89

第二章地质情况简介

一、岩层分布

沿线岩体主要为燕山早期侵入混合二长花岗岩及燕山晚期辉长岩，呈球状岩露于桃花山，沿线各地段均有揭露到，按其风化程度分为全、强、中、微风化四个区带，基岩风化带的力学强度高—较高，工程性能好—较好。

勘探过程中未发现有洞穴、临空面或软弱夹层。

岩层由上至下分为：

1、全风化带：

沿线零星揭露，揭露厚度0.8~4.4m，岩性主要为混合二长花岗岩石，矿物成分基本风化，散体状结构，岩体基本质量等级V级。

2、强风化带：

可分为砂土状强风化和碎块状强风化两层，砂土状强风化岩性主要为混合二长花岗岩、辉长岩。

碎块状岩性主要为混合二长花岗岩，岩体基本质量等级为V级。

碎块状揭露厚度0.7～8.4m，碎块状揭露厚度0.7～9.1m。

3、弱风化带：

沿线局部揭露，揭露厚度1.2～29.0m，岩性为混合二长花岗岩，块状结构，裂隙一般发育至发育，较坚硬，力学强度较高，岩体基本质量等级为III级。

4、微风化带：

广泛分布于隧道沿线，岩性主要为混合二长花岗岩和辉长岩，其中辉长岩仅隧道洞身段零星揭露，层面起伏较大，揭露厚度均值大于l0.2m。

岩体较完整—完整，为坚硬，岩体基本质量等级为II级。

二、隧道沿线工程地质和围岩分类

1、洞门段：

隧道进口段现为民房，隧道洞口K1+460为村级公路，坡体基本稳定，斜坡上植被稍发育，覆盖强风化岩层，厚度约6.O～10.0m，岩土强度较低，洞门段多为强风化至中风化岩体，岩石风化较剧烈。

隧道进出口围岩主要为坡积土及强风化、中风化混合二长花岗岩，岩体较破碎—破碎，围岩级别Ⅳ—V级。

2、洞身段：

隧道洞身围岩主要为微风化混合二长花岗岩，局部地段为微风化辉长岩等，

岩石较坚硬—坚硬，岩休较完整—完整，节理裂隙发育差—较差。

隧道洞身围岩级别为II—III级。

3、破碎段：

隧道洞身段：

ZKl+820～ZKl+840；YKl+820～YKl+980；

ZKl+870～ZK2+020；YK3+035～YK3+065；

ZK3+040～ZK3+070。

上述地段由于受F1、F2断裂构造及隧道顶板距离地面厚度约6.0m的浅埋段影响，隧道围岩级别会相应降低，地下水可能较丰富，岩体力学性能相对较差，围岩级别为IV—V级。

4、出口段：

隧道出口段地形较复杂，多为厂房、在建xx小区、埋设较多的地下管线，污水管网等基础设施，地表层埋深约0.8～1.5m。

隧道出口段位于全风化—微风化岩体中，岩体完整性一般——差，较破碎——完整，围岩级别IV—V级。

5、临近水库段：

隧道洞身ZKl+900～ZK2+000段左侧约20～70m为穿越赤山水库段，影响隧道洞身及库区整体稳定性。

水库水深约5.O～6.Om，面积约10万平方米，现容量约10.50万平方米，水库水面标高51.83m。

库区两侧出露岩土层为残坡积土及三迭系—侏罗系混合风化带，库区呈“U”建于两侧山谷之中，大坝两端与山坡相接，属于人工碾压筑而成。

隧道洞身ZKl+900～ZK2+000段设计洞顶标高23.33m～23.63m，隧道洞顶板距赤山水库坝角厚度在6.2～6.6m，钻孔揭露基岩埋深7.3m，岩性为中—微风化混合二长花岗岩，节理裂隙发育一般，岩体较破碎——较完整。

三、水文地质

l、第四系冲洪积层孔隙水：

分布于沿线平缓地带，主要赋存于第四系填土及砂土层中，土层结构松散，孔隙度大，透水性好，多为潜水，水位埋深一般小于5.0米，接受大气降水及地下侧向补给，水量相对较丰富，水位受季节影响较大，向河床方向径流，排泄于河溪内。

2、基岩风化层的空隙—裂隙水：

赋存于基岩风化层或残坡积层底部，随岩性及风化程度的不同，富水性不一，接受大气降水及赋存于上覆地层内的水体补给，向低凹地带排泄。

3、基岩构造裂隙水：

赋存于基岩破碎裂隙和节理中，接受大气降水补给及赋存于上覆地层内的水体补给，向低凹地带排泄，水位受季节影响较小。

地下水位埋深约5.0～15.0米，埋藏较深，深层

基岩构造裂隙水不发育，且与上部基岩风化带水力联系微弱，对隧道的围岩稳定和开挖有一定影响。

四、隧道场地地震级别

依据《中国地震动峰值加速度区划图》结合闽建设（2002）37号，本区抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度为0.15g。

第三章隧道开挖爆破设计依据

本隧道开挖爆破技术设计依据以下有关文件和规程、条例和制度等进行爆破技术方案、施工组织及爆破安全警戒等设计。

l、泉州市发展和改革委员会文件（泉发改审[2008]051号）2008年4月24日

2、中标通知书2010年4月28日

3、资质证书（重庆中环建设有限公司）2006年3月14日

4、安全生产许可证2008年7月10日

5、国标《爆破安全规程》GB6722—20032004年5月1日

6、《民用爆炸物品管理条例》2006年9月1日

7、泉州市xx隧道工程工程地质勘察报告及施工图设计2008年8月

第四章隧道开挖爆破施工设计原则

泉州xx隧道分为左、右两条，左隧道长2170m，右隧道长2157m。

沿线穿过的岩层不同，且地面建构筑较多又密集，建筑类型繁多又十分重要，赤山水库、黎明大学、宝珊花园、xx小区在建工程，同时地面地下还埋有管线、大口径污水管网，这都是必须认真保护的。

所以在隧道开挖爆破设计中要特别注意。

为此爆破技术设计原则如下：

l、不同地段的岩性采用不同的开挖方法施爆；

2、在F1、F2破碎带段，采用超前管棚支护爆破施爆；

3、在穿越黎明大学地段采用中间钢架隔墙分部爆破法（CD法）施爆；

4、在近水库大坝附近段采用超前预裂孔、短进尺、快掘、快支速成巷方法施爆；

5、在穿越宝珊花园与地面建筑地段，采用控制爆破装药量，控制爆破震动，减小爆破震动作用；

6、采用非电起爆网路起爆，确保爆破安全；

7、洞口明挖及近洞口爆破，采用小台阶浅孔松动爆破法施爆；

8、洞口明挖及近洞口爆破，要采用防飞石危害的安全措施；

9、现场选择安全地点建立临时库房，存放爆破器材、雷管要放入保险柜内；

10、合理安排钻孔爆破——清运爆碴——初期支护及永久支护——超前管棚设置各施工工序，尽量减小对围岩的二次破坏；

11、光面爆破和预裂爆破要采用Φ25小条药施爆；

12、起爆站要在安全距离外起爆；

13、放炮时间段尽量安排在少对地面居民的干扰影响。

第五章隧道开挖方法安排

一、左、右隧道开挖方法

左、右隧道根据所穿过的岩层性质不同和相对应地面建筑物结构的重要性，

采用CD法、短台阶法、超短台阶法及下导坑超前全断面扩挖法。

爆破开挖具体安排见表2、表3。

左隧道开挖方法安排表2

序号

桩号

岩性

开挖方法

长度（m）

地面对应建筑物

l

ZKl+430～ZKl+460

V

超短台阶法

30

消防水池（5m）

2

ZKl+460～ZKl+490

Ⅳ

短台阶法

30

山体

3

ZKl+490～ZKl+810

III

全断面法

320

山体

4

ZKl+820～ZKl+840

ZKl+840～ZK1+860

Ⅳ

III

短台阶法

50

山体

5

ZKl+860～ZK2+030

V

CD法

170

黎明大学操场

6

ZK2+030～ZK2+190

III

下导坑超前全断面扩挖法

160

赤山水库（20～70m）

7

ZK2+190～ZK2+230

II

台阶法

40

山体

8

ZK2+230～ZK2+570

II

下导坑超前全断面扩挖法

340

宝珊花园别墅区

9

ZK2+570～ZK2+660

III

下导坑超前全断面扩挖法

90

民房

lO

ZK2+660～ZK2+700

TI

短台阶法

40

民房（1m）

11

ZK2+700～ZK3+030

III

下导坑超前全断面扩挖法

330

宝珊花园别墅区（零距离）

12

ZK3+030～ZK3+080

Ⅳ

短台阶法

50

宝珊花园别墅区（零距离）

13

ZK3+080～ZK3+113

III

下导坑超前全断面扩挖法

33

宝珊花园别墅区

14

ZK3+113～ZK3+153

IlI

短台阶法

40

民房（7m）

15

ZK3+153～ZK3+370

Ⅳ

短台阶法

217

xx小区二期（零距离）

16

ZK3+370～ZK3+410

III

全断面法

40

幼儿园（12班）

17

ZK3+410～ZK3+468

IV

短台阶法

58

幼儿园（12班）

18

ZK3+468～ZK3+600

V

明挖法

132

xx小区一期

备注

洞口外的场地爆破：

l、出口外场地爆破因周边建筑群和业主方不同意采用爆破法施工，可采用钻密集孔加入膨胀剂涨裂开，然后用挖机或镐头机捣碎法施工。

2、进口外场地爆破采用浅孔松动爆破法施工，但必须在洞口外全部村民楼房拆迁完后才可开爆。

如周边不同意用爆破法施工，则用①方法。

右隧道开挖方法安排表3

序号

桩号

岩性

开挖方法

长度（m）

地面对应建筑物

1

YKl+414～YKl+460

V

超短台阶法

46

民房（2m）

2

YKl+460～YKl+495

IV

短台阶法

35

山体

3

YKl+495～YKl+810

III

全断面法

315

山体

4

YKl+8lO～YKl+990

V

CD法（赤山水库坝附近）

180

黎明大学操场

5

YKl+990～YK2+100

III

下导坑超前全断面扩挖法

110

宝珊花园

6

YK2+100～YK2+163

II

下导坑超前全断面扩挖法

64

宝珊花园

7

YK2+163～YK2+203

II

台阶法

40

宝珊花园（2m）

8

YK2+203～YK2+510

II

下导坑超前全断面扩挖法

306

宝珊花园别墅区

9

YK2+5lO～YK2+635

III

下导坑超前全断面扩挖法

126

宝珊花园别墅区

10

YK2+635～YK2+675

III

短台阶法

40

宝珊花园别墅区

11

YK2+675～YK3+025

III

下导坑超前全断面扩挖法

349

宝珊花园别墅区

12

YK3+025～YK3+075

Ⅳ

短台阶法

50

宝珊花园别墅区

l3

YK3+075～YK3+115

III

短台阶法

40

宝珊花园别墅区

14

YK3+115～YK3+140

Ⅳ

短台阶法

25

公园、垃圾中转站（28m）

15

YK3+140～YK3+435

Ⅳ

短台阶及超短台阶法

295

xx小区二期

16

YK3+435～YK3+571

V

明挖法

136

xx小区二期

备注

洞口外的场地爆破：

1、出口外场地爆破因周边建筑群和业主方不同意采用爆破法施工，可采用钻密集孔加入膨胀剂涨裂开，然后用挖机或镐头机捣碎法施工。

2、进口外场地爆破采用浅孔松动爆破法施工，但必须在洞口外全部村民楼房拆迁完后才可开爆。

如周

边不同意用爆破法施工，则用①方法。

二、左、右隧道开挖工程量计算见（表4、5）

隧道爆破开挖方量（表4）

序号

岩性

长度（m）

面积（m²）

爆破方量（m³）

1

II

420

81.35

34167

2

III

1063

84.19

89493.97

3

IV

355

101.67

36092.85

4

V

332

104.63

34737.16

5

紧急停车带

120

135.73

16287.6

6

车行横洞

120

39.52

4742.4

7

人行横洞

120

13.77

1652.4

合计

2530

560．86

217173.38

　右隧道爆破开挖方量（表5）　

序号

岩性

长度（m）

面积（m²）

爆破方量（m³）

1

II

410

81.35

33353.5

2

III

980

84.19

82506.2

3

Ⅳ

405

101.67

41176.35

4

V

362

104.63

37876.06

5

紧急停车带

120

135.73

16287.6

6

车行横洞

120

39.52

4742.4

7

人行横洞

120

13.77

1652.4

合计

2517

560.86

217594.51

三、各种开挖方法的施工顺序见（图2、3、4、5、6）

1、下导洞超前爆破、全断面扩挖法（图2）

方法要点：

①用于ZKl+810～ZK3+200（YK1+810～YK3+170）地段，II、III级围岩。

②邻近水库大坝段及下穿房屋段，需采用预裂爆破或光面爆破减震方法施爆。

③开挖顺序：

下导坑超前爆破——全断面扩挖余下部分——初期喷锚支护——拱部及边墙制模二次永久支护。

④下导坑长度宜为8～10m，视围岩的稳定性和完整程度而定，每循环进尺1.0～1.5m。

⑤每一开挖爆破待时长短，应在前一开挖步序围岩应力基本释放完毕后进行。

2、上台阶开挖爆破法（图3）

方法要点：

①V级围岩地段采用超短台阶法爆破，Ⅳ级围岩地段用短台阶法爆破，III、II级围岩一般地段采用全断面法爆破。

②开挖顺序：

开挖上部台阶——上台阶拱部初期支护——开挖下部台阶两侧（预留中间部位）——完成两边墙初期支护——开挖中间预留部分——完成仰拱初期支护——模筑仰拱二次衬砌——模筑拱部及边墙二次衬砌。

③上台阶开挖长度不大于10～15m，每循环进尺1.0～1.5m，开挖一循环后应立即喷混凝土3～5cm。

按设计打锚杆、挂网、架立钢模板，随后分层喷混凝土至设计厚度。

④超短台阶法爆破，上台阶长度不大于3～5m，每循环进尺不超过1.Om，开挖一循环后应立即喷3～5cm厚的混凝土，按设计打锚杆、挂网、架立钢模板，随后分层喷混凝土至设计厚度。

⑤下部断面丌挖必须在上部断面初期支护基本稳定后才进行，宜采用单侧落底，避免上部断面两侧拱脚同时悬空，一次落底的长度视围岩及水文地质情况而定，一般为1～3m，落底后应立即喷射混凝土，并按设计迅速完成初期支护。

⑥上台阶开挖及下部侧墙开挖爆破应采用光面爆破方法施爆，减小对围岩的扰动和出现超、欠挖现象。

3、紧急停车带III级围岩短台阶开挖法，见（图4）

方法要点：

①开挖顺序：

开挖上台阶——上台阶拱部初期支护——开挖下台阶两侧（预留中间部分）——完成两侧边墙初期支护——开挖中间部分——完成仰拱初期支护——全断面模筑二次衬砌。

②上台阶长度不大于10～15m，每循环进尺1～1.5m，开挖一循环后应立即喷混凝土4cm，按设计要求打锚杆、挂网、架立钢模板，随后分层喷混凝土至设计厚度。

③下部断面开挖必须在上部断面初期支护基本稳定后进行，宜采用单侧落底，避免上部断面两侧拱角同时悬空，一次落底的长度视围岩及水文地质情况而定，一般为1～3m，落底后应立即喷混凝土，并按要求迅速完成初期支护。

④上拱部开挖及下部两侧边墙开挖要采用光面爆破方法施爆，利于对围岩的扰动和减小超、欠挖现象。

⑤二次衬砌采用全断面模筑法施工。

4、下穿黎明大学操场段开挖方法见（图5）（ZK1+860～2K2+030）、（YKl+810～YKl+990）

方法要点：

①开挖顺序：

右导坑开挖——右导坑初期支护及临时中间隔墙——左导坑开挖一一左导坑初期支护——临时中问隔墙拆除——仰拱二次衬砌——拱部边墙二次衬砌。

②每一开挖步序应在前一开挖应力基本释放完毕后进行。

③各导坑开挖应挖开25m以上的纵间间距，开挖面应及时封闭。

④二次衬砌离爆破面最少应保持30m的距离，在离爆破面30m外的初期支护基本稳定后，应及时进入二次衬砌。

5、车行横洞与人行横洞开挖方法

办法要点：

①采用全断面法施爆。

②开挖顺序：

全断面开挖爆破——全断面初期支护——下一循环全断面开挖——及时全断面初期支护。

③全长 30m开挖完后，直即打锚杆、挂网、架立钢模板，按设计分层喷射混凝土至设计要求。

④拱部及边墙开挖采用光面爆破方法施爆，减小对围岩扰动和减小超、欠挖量。

第六章隧道爆破施工方案设计

一、进洞口外场地爆破

该处场地位于xx云路村中间，规划该村庄要拆迁，待村庄拆迁后挖机挖掉上部土、风化层后视需爆破岩石状况，据现场调查待爆岩石也是较风化岩，故采用浅孔松动爆破方法施爆，炮孔布置呈梅花形，其钻、爆参数设计如下：

1、台阶高度，H

视挖出岩石层的高度而定，此值是个变量，暂定为1.O～4.Om；

2、炮孔深度，L

L=H+h

h——炮孔超深，取为0.2～0.5m；

3、孔径，D

D=38～42m：

4、底盘抵抗线w。

取决于岩石的特性、可爆性、台阶坡面角及孔径、孔深和炸药威力等因素有关。

WO=（20～30）D，（D取40mm）

=0.8m

5、孔距a

a=mwo

m——炮孔密集系数，取1.O～1.4，前排孔因要克服底盘抵抗线，取小值。

a=1.1×0.8=0.88m，取整a=0.9m；

6、排距b

b=0.8×wo=0.72m，取整b=0.7m；

7、炸药单耗q，q=0.25～0.3kg/m³；

8、单孔装药量Q，Q=q·a．b·H（kg）

9、堵塞深度

，

=1.2b

不同台阶高度的钻孔爆破参数计算汇总见（表6）

　浅孔爆破参数汇总表（表6）

序号

参数名称

符号

单位

数量

l

台阶高度

H

m

1.O

2.O

3.0

4.O

2