隧道爆破设计方案129.docx
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隧道爆破设计方案129
隧道钻爆设计方案
一、编制依据
1、新建成渝客专铁路施工图纸
2、《爆破安全规程》
3、《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》
二、工程概况
本标段有隧道工程11座,共4973m,约占全标段总长的0.09%。
最长的隧道为梯子湾隧道,全长1344m。
本标段隧道总体情况见表2-1,各隧道情况见表2-2。
表2-1隧道总体情况一览表
隧道分类
座数
延长米
线路长度(Km)
本段隧线比(%)
备注
L≤500m
8
2375
52.106
0.09%
500m<L≤1000m
2
1253
1000m<L≤2000m
1
1344
总计
11
4972
表2-2各隧道情况一览表
序号
隧道名称
中心里程
长度
(m)
备注
1
刘家湾隧道
DK97+385.8
315
Ⅴ级围岩
2
曾家沟隧道
DK100+911.0
222
Ⅴ级围岩
3
马鞍梁子隧道
DK117+531.0
488
Ⅴ、Ⅳ级围岩,附属洞室1个
4
回湾村隧道
DK119+805.0
200
Ⅴ级围岩
5
炭山沟隧道
DK120+578.5
567
Ⅴ、Ⅳ级围岩,附属洞室1个
6
天鹅村1#隧道
DK121+267.5
300
Ⅴ级围岩
7
天鹅村2#隧道
DK121+882.5
345
Ⅴ级围岩
8
横山湾隧道
DK124+897.5
280
Ⅴ级围岩
9
桂花湾隧道
DK125+535.0
690
Ⅴ、Ⅳ级围岩,附属洞室1个
10
梯子湾隧道
DK126+662.5
1344
Ⅴ、Ⅳ级围岩,附属洞室5个
11
狮子坳隧道
DK129+562.5
225
Ⅴ级围岩
三、工程自然状况条件
1、地形地貌
管段隧道位于四川盆地内,隧道地形起伏较大,属丘陵地貌,植被发育,多辟为竹林及少量松树林,杂草灌木丛生;山坡自然坡度5~50°。
2、地层岩性
管段隧道位于四川盆地内,主要以侏罗系、白垩系紫红色泥砂岩为主;隧道不良地质有:
(1)泥岩分化剥落,危岩落石,隧道地形偏压。
(2)隧区部分地段分布软土、松软土、膨胀岩,对隧道施工影响较大。
3、水文地质
地表水系发育,主要为溪沟水,多具季节性;地下水主要为基岩裂隙水,受大气降水补给,水量贫乏,动态变化不大,属于浅层地下水;深部基岩节理裂隙大多闭合,含水性更弱。
但断层破碎带附近及其影响带裂隙密集。
四、工程项目组织机构
根据本管段工程特点,成立爆破领导小组,爆破组长负责本工程的爆破施工的组织、指挥和管理。
1、爆破组织机构图
2、隧道工程爆破组织机构职责
(1)督促检查爆破方案的执行情况,并随时检查爆破施工记录。
(2)放炮施工前,分派警戒人员,做好安全警戒工作。
(3)对于发生的安全事故,尽快组织抢救,做好上报工作,并对事故进行分析、处理。
五、施工方法
采用台阶法进行钻爆施工
1、采用7655型凿岩机钻孔,钻孔时按照炮孔布置图正确对孔,钻孔严格按照设计施工炮孔方向钻进,把误差减到最小,以确保爆破质量。
掏槽孔要保证平行,周边孔开眼要在轮廓线内5cm,外插脚1°~2°;周边孔对孔误差环向不大于5cm,径向不大于3cm;掏槽孔不大于3cm,其它孔开眼误差不大于5cm。
2、钻完孔要把炮孔吹洗干净,经检查按个后方可装药。
装药分片分组负责,严格按照爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”;爆破网路连接、检查及起爆,按照爆破设计要求和《爆破安全规程》执行。
3、堵塞炮孔可以提高炸药能量的利用率,从而减少炸药用量,降低爆破震动效应。
装药后用炮泥进行认真堵塞,掏槽孔要把不装药部分堵满,周边孔堵塞长度不小于20cm,其余炮孔堵塞长度不小于最小抵抗线的80%,以确保爆破效果和安全。
拱顶和侧墙周边实施光爆作业,炸药采用2#岩石硝铵与乳化炸药,使用毫秒雷管达到光爆效果;采用Φ20mm小药卷,非毫秒微差雷管爆破,分上下台阶施工作业。
六、钻爆设计
1、钻爆设计
(1)钻爆设计总体说明
开挖掘进采用光面爆破,减少超挖,避免欠挖和减弱对围岩扰动,提高开挖质量,确保施工安全。
工程地质状况对光面爆破的效果影响极大,在施工过程中,认真研究工程地质情况,合理确定出爆破参数,并根据实际情况,不断合理优化。
光爆药卷有水地段采用φ20光爆专用药卷。
掏槽布置采用钻孔台车,以直眼掏槽为主。
单位炸药消耗量的确定以满足较高的炮眼利用率和降低大块率,便于机械装碴为原则。
非瓦斯地段起爆采用非电导爆管起爆,起爆的时差间隔50~75ms。
(2)光面爆破参数设计
光面爆破不偶合系数:
式中:
D——不偶合系数;
dk——炮眼直径cm;
di——炸药直径cm;
α——爆生气体分子余容系数;
ρ0——爆生气体的初始压力,Pa;
[σc]——岩石的三轴抗压强度,Pa;
r——绝热指数;
光面爆破周边眼间距:
E=54.2976Kpdi
式中:
Kp——岩石抗破坏屈服系数,见表,
di——炸药直径,cm;
最小抵抗线:
光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取0.8左右,即E/W=0.8。
W=1.25E
岩石抗破坏屈服系数Kp
F值
4~6
8
10
12
Kp
0.56
0.53
0.51
0.48
式中:
E——炮眼间距,cm;
W——最小抵抗线,cm。
光面爆破炮眼装填系数:
式中:
β——光面爆破炮眼装填系数;
[τ]——岩石抗剪强度,Pa;
[σe]——岩石抗拉强度,Pa;
L——炮眼深度,cm。
其它代号同前。
(3)光面爆破参数选择
为控制超欠挖,降低洞壁粗糙率,减少隧道通风阻力,对Ⅳ、Ⅴ级围岩采用光面控制爆破技术。
决定光面爆破效果的主要因素是周边眼的光爆参数,上场后试验确定的光面爆破参数,现拟定光面爆破参数见表
光面爆破参数表
序号
围岩级别
抵抗线
W(cm)
孔距
(cm)
E/W线
装药集中度
kg/m
堵塞长度cm
1
Ⅳ
60
40
0.67
0.21
30
2
Ⅴ
60
40
0.67
0.21
30
2、爆破器材选择
爆破器材选择表
序号
爆破器材名称
规格
备注
1
2号岩硝铵
φ20×200mm
无水地段
2
2号岩硝铵
φ32×200mm
无水地段
3
RJ-2乳胶炸药
φ20×200mm
有水地段
4
RJ-2乳胶炸药
φ32×200mm
有水地段
5
火雷管
6#、8#工业雷管
6
非电毫秒雷管
1—15段
7
导火索
φ5.7~6.2mm
8
导爆索
φ5.7~6.2mm
3、装药结构与堵塞
周边眼采用φ20小直径药卷间隔装药,采用导爆索装药结构,用竹片和导爆索连接,在炮孔底装半卷或1卷φ32药卷做加强药包。
其它炮孔均采用φ32药卷,连续装药。
装药后用黄泥对炮孔进行堵塞,炮眼堵塞长度不少于30cm,炮泥采用炮泥机生产。
4、起爆方法
起爆采用非电毫秒雷管起爆,周边眼采用导爆索装药结构时,采用导爆索起爆。
5、起爆顺序
掏槽眼→辅助眼→侧壁周边眼→拱部周边眼→底板眼。
6、装药量计算
装药量:
光面爆破周边眼装药量严格控制,以求达到光爆效果。
单孔光面爆破经验装药量计算公式:
g=(E+W)×L×10
式中:
g——单孔装药量;
E——孔距;
W——抵抗线;
Rb——岩石抗压强度Mpa。
装药集中度:
q=g/L=(E+W)×10(g/m)
计算后与“隧道施工规范”中光爆装药集中度(q)参考值进行对比选取。
7、钻孔设备选择
采用自制简易台架风枪钻孔。
8、炮眼布置原则
掏槽眼:
隧道爆破采用中空直眼掏槽形式,为保证掏槽钻眼精度,掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置。
周边眼:
根据光面爆破选定的周边眼间距,严格控制外插角以减少超挖。
内圈眼:
内圈眼所在位置在周边眼抵抗线的边缘,内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线(w)。
扩大眼:
掘进炮眼,其炮孔间距,视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定,一般取0.65~1.2m,岩石坚硬取小值,反之取大值。
底板眼:
底板眼沿开挖轮廓线布置,并适当增加药量起翻碴作用,使爆落的岩碴翻松,便于装载设备装碴。
9、围岩炮眼布置图
ⅣⅤ级围岩台阶法施工炮眼布置示意图
ⅣⅤ级围岩台阶法开挖爆破参数表
开挖步序
孔类
间距(m)
孔深
(m)
单孔药量
(kg)
炮孔数(个)
装药量
(kg)
上部
中孔眼
2.1
1
0
掏槽孔
0.3
2.0
1.5
8
12
辅助孔
0.8
1.8
0.8
54
43.2
周边孔
0.40
1.8
0.7
41
28.7
下部
辅助孔
0.80
1.8
0.8
59
47.2
地板眼
0.75
1.9
0.9
15
13.5
周边孔
0.4
1.8
0.65
8
5.2
总装药量(kg)
149.8
总炮孔数(个)
186
炸药单耗(kg/m3)
0.78
所以:
药实际的单耗0.78kg/m3小于规范的0.8kg/m3
10、施工工艺流程
(1)钻爆作业施工工艺框图
钻爆施工工艺框图
(2)光面爆破质量标准
周边轮廓基本符合设计要求,岩石壁面平整。
爆破后岩面保留有半眼孔痕,坚硬整体性好的岩石半眼率大于80%,中等强度岩石大于60%。
爆破后,在保留的半壁面上无粉碎和明显新生裂隙,对围岩破坏轻微。
危石、浮石较少。
(3)爆破试验
对于不同的围岩地段,在开始施工前,根据初拟的钻爆设计进行钻爆试验,通过试验,一方面检验爆破设计是否合理,检验爆破振动对已支护段是否危害,二是对爆破效果进行检验,对达不到爆破效果的,对爆破参数进行优化,并将试验形成报告,送监理工程师核批,作为正式钻爆的开挖依据,同时检验机号配备、劳力、组织循环作业安排是否合理,对施组进行优化。
11、施工工艺要点
(1)钻孔作业
定位:
钻孔作业前,根据钻孔设确定台车臂作业区域,各臂钻孔的顺序,风枪钻孔的配合时段及作业时间,使钻孔有序进行。
采用多功能台架钻孔时,划定每台风枪作业区域,规定作业时间,规定周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角,钻孔时严格按规定作业,力求钻孔方向、位置满足设计要求,准确控制周边眼外插角。
激光定向:
用极坐标APS断面检测及炮眼定位,先按不同的围岩断面尺寸,炮眼布置图输入仪器,爆破后输入相应的里程、断面,仪器通过光束自动检测断面超欠挖,用油漆按投影布点。
钻孔标准:
达到准、平、直、齐。
准:
钻孔按设计布眼钻孔,当受节理、裂隙影响时稍稍移动孔位,但顶眼只能左右移动,帮眼只能上下移动,周边眼轮廓的放线误差控制在±1cm,眼口开眼误差:
Ⅴ级围岩深眼可从轮廓线偏内5cm,Ⅳ级围岩可从轮廓线偏内3cm,周边眼外插角的角度以0.03的斜度外插,方向与轮廓线法线方向一致。
直:
边墙直线段炮眼先钻上方标准孔,插上炮杆,使边墙孔在同一条垂线上。
平:
周边炮眼要相互平行。
齐:
各炮眼底落在垂直隧道轴线的同一平面上,掏槽眼加深10~20cm,钻孔深度根据掌子面的起伏“凸”加,“凹”减。
(2)装药作业
清孔:
装药前用高压风清孔,吹干净孔内积水及碴粒。
装药:
装药前核对雷管段数,使之与设计相符,同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药。
装药时,药装到孔底,起爆药包用炮棍缓慢送入,防止拉雷管或破损导爆管。
装药检查:
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