隧道工程爆破设计方案.docx
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隧道工程爆破设计方案
目录
一、工程概况-1-
二、地质概况-2-
三、光面爆破理论-2-
四、钻爆设计-3-
1、Ⅱ级围岩全断面法开挖钻爆设计-4-
2、Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法开挖钻爆设计-9-
3、Ⅴ级围岩段钻爆设计-12-
4、定位钻眼-14-
5、装药起爆-15-
6、盲炮的处理-16-
7、超欠挖控制-16-
五、施工组织安排-18-
1、人员组织-18-
2、设备材料-18-
六、质量保证措施-18-
七、安全保证措施-20-
1、钻孔-20-
2、爆破-21-
3、爆破器材运输-22-
4、防火-23-
5、瓦斯隧道爆破作业-23-
隧道工程爆破设计方案
一、工程概况
沪昆客专贵州段XX标段DK664+133~DK693+138段共有13.5座隧道,计15997延长米,各隧道围岩长度及施工方法见表1。
表1隧道工程统计
序号
隧道名称
长度(m)
围岩长度(m)
主要施工方法
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
1
哪旁隧道
7128/2
170
1805
900
687
明挖法、全断面法、台阶法、CRD法
2
马路田隧道
645
260
200
95
90
明挖法、全断面法、台阶法、CRD法
3
高山隧道
3353
1440
1420
493
明挖法、台阶法、CRD法
4
竹林山隧道
504
504
明挖法、大拱脚台阶法、CRD法
5
甲界坡隧道
1059
380
340
339
明挖法、台阶法、CRD法
6
小寨隧道
384
275
65
44
明挖法、台阶法
7
猫场隧道
434
135
135
164
明挖法、台阶法
8
大土隧道
366
105
145
116
明挖法、台阶法
9
大横坡隧道
545
165
120
260
明挖法、台阶法
10
白岩山隧道
409
60
200
149
明挖法、台阶法
11
苗天遂道
3341
360
960
870
1151
明挖法、台阶法、CRD法
12
云井庄隧道
802
370
260
104
68
明挖法、台阶法、全断面法
13
柳花村隧道
493
75
279
62
77
明挖法、台阶法、全断面法
二、地质概况
本段隧道工程沿线地质复杂,不良地质发育,尤其是岩溶地质发育,哪嗙隧道洞身处于岩溶水平循环带内,可溶岩与非可溶岩接触带突泥、突水,地表失水,按I级风险隧道管理;同时煤层瓦斯及采空区、顺层、危岩落石众多,高山、竹林山、甲界坡、苗天隧道属高瓦斯或具有瓦斯突出隧道。
地层岩性:
沿线地层出露较为完全,自前震旦系至第四系地层皆有分布。
岩性以灰岩、白云岩类可溶岩为主,相间分布板岩、泥岩、砂岩、页岩及煤系地层,局部地段有玄武岩分布。
地质构造:
区域范围内地质构造复杂,构造线密集,断层发育,以近SN和NE向断层为主。
水文地质特征:
沿线通过长江水系上游地带,线路通过的主要河流有洛北河、南明河等。
不良地质:
沿线不良地质主要有岩溶、煤层瓦斯和采空区、滑坡、危岩落石、岩堆、泥石流、顺层、软质岩风化剥落等。
特殊岩土:
特殊岩土有人工弃土(碴)、软土及松软土、膨胀土、红黏土等。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001,1/400万),测区地震动峰值加速度0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s。
三、光面爆破理论
隧道光面爆破采取微震动控制爆破技术。
为控制超挖,周边采用光面爆破方法。
隧道光面爆破要求周边眼爆破既能将岩石爆落下来,又能形成规整的轮廓,尽可能保留半孔痕迹,减小爆破对围岩的扰动,减少超挖量。
装药集中度(q)、最小抵抗线(W)直接影响周边岩石的爆落效果;“规整轮廓”主要与炮眼间距(E)、炮眼密集系数(m=E/W)和最小抵抗线有关(W);半孔率主要与不耦合系数(D=d炮眼/d炸药)有关。
因此,影响隧道光面爆破效果的主要参数应是:
炮眼间距(E)、炮眼密集系数(m)、装药集中度(q)、最小抵抗线(W)、不耦合系数(D)。
而它们之间又是相互联系的,只有这些参数整体上处在某一正确的范围内,才能达到理想的光爆效果。
影响光面爆破效果的因素有很多,主要有围岩地质条件、炸药特性、断面形状和大小、钻孔质量等。
其中围岩地质条件和钻孔质量是最主要的影响因素。
实践表明,通常的光面爆破参数取值范围如下:
炮眼间距E=(8~15)d、炮眼密集系数m=0.7~1.0、最小抵抗线W=(10~20)d或者W=E/m、不耦合系数D=1.5~2.0、装药集中度q=(0.04~0.4)kg/m。
具体计算设计方法有:
工程类比法、半经验半公式法、理论计算法。
四、钻爆设计
各级围岩开挖施工方法见表2。
表2隧道开挖施工方法一览表
作业地段
开挖施工方法
Ⅱ级围岩
全断面法开挖
钻爆法
Ⅲ级围岩
台阶法开挖
钻爆法
Ⅳ级围岩
台阶法开挖
人工配合机械开挖为主,辅以弱爆破
Ⅴ级围岩洞口浅埋、偏压段
大拱脚台阶法、CRD法或双侧壁导坑法
人工配合机械开挖为主,辅以弱爆破
明洞段
明挖法
机械开挖
隧道施工采用钻爆法开挖时,应采用光面爆破或预裂爆破。
拱部宜采用光面爆破,墙部宜采用预裂爆破,底板应预留光爆层进行光面爆破。
爆破前应根据地质条件、断面尺寸、开挖方法、循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计,施工中应根据爆破效果及时调整爆破参数,以达到最佳爆破效果。
钻爆设计的内容包括炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)的布置、深度、斜率和数目;爆破器材、装药量和装药结构;起爆方法和爆破顺序;钻眼机具和钻眼要求等。
设计采用起爆网络为孔内微差起爆网络:
把不同区域炮眼中伸出的非电毫秒雷管导爆管脚线(10~20根)用1段雷管连接起来后,把外部网络雷管的脚线用引爆雷管连接起来。
注意:
孔外连接雷管必须全是1段雷管,否则,可能造成部分炮眼拒爆。
各段毫秒雷管脚线集束于掌子面中央悬挂,用电雷管起爆,瓦斯段采用磁电管起爆。
孔内微差低段雷管跳段使用,使各相邻段间隔时间大于40ms。
周边眼采用大段别雷管引爆,最后起爆,保证光爆效果。
起爆顺序:
掏槽眼、扩孔眼、内圈眼、底板眼、周边眼,扩孔眼一层一层地往外进行起爆,最后周边眼爆破达到光爆效果。
1、Ⅱ级围岩全断面法开挖钻爆设计
隧道Ⅱ级围岩全断面法采用光面爆破开挖,严格控制装药量及按照光面爆破设计施工,减少炮轰波对围岩的扰动,达到爱护围岩的目的。
光面爆破设计工艺流程见图1。
周边眼采用φ25mm小直径药卷不隅合装药方式,其余炮眼采用连续装药,富水地段采用乳化防水炸药,掏槽眼采用复式楔形掏槽。
爆破材料采用1~15段非电毫秒雷管和塑料导爆管起爆,周边眼采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性好的小直径2号岩石硝铵炸药(φ25mm直径),富水地段采用乳化炸药,炮泥堵塞,导爆管复式网路联接,各部一次起爆。
光面爆破受多种因素影响,包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素,爆破参数进行现场设计动态调整。
同一类围岩经试爆取得的技术参数,做为初步依据,每一循环爆破作业都要根据上一循环爆破效果,以及本循环围岩特征进行适当调整,选择一组最佳技术参数。
上一循环是下一循环的预设计和试爆破。
图1光面爆破设计流程图
施工顺序:
测量放样→标出孔位→钻正顶孔→钻孔→装药连线→起爆。
钻爆作业整个钻孔过程,可分为准备、定位、开口、拔杆、移位五步。
⑴准备
开工前准备工作做到“四查”,即:
查风枪的运转;查风水管路连接部位是否牢固;查钻头钻杆等配件是否备全;查易耗材料、器材是否有充分的备用量。
⑵定位
在掌子面画出各炮孔位置及中线和高程十字线,确定钻孔范围,并明确钻孔先后次序。
⑶开口
风枪开口时缓慢推进,并特别注意钻杆方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。
⑷拔杆
在整体性好的石质可中速较慢拔出;如遇破碎岩石卡钎时,应慢慢来回推进,使之拔出;如拔杆困难,再靠近该钻位重新钻眼,使之拔出。
⑸移位钻孔
钻好一个炮孔进行下一炮孔钻进时,要做到“准、顺、平、齐”。
准:
按周边孔参数要求,孔位要选准;
顺:
侧墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置,使孔底均位于开挖允许的超欠范围内;
平:
各炮眼相互平行(孔口和孔底距相等);
齐:
孔底要落在同一平面上,爆出的断面要整齐,便于下一循环作业。
按各断面炮孔爆破设计装药量装药联线,塑料导爆管起爆网络联接采用复式联接网路。
炮孔孔口采用炮泥堵塞。
围岩光面爆破通过不段的进尺,不断来调整、优化,根据以往施工经验,周边眼间距宜控制在60~65cm、底板眼间距宜控制在65~70cm之间、抵抗线控制在75cm左右;上台阶内圈眼间距为70~90cm,每环间距控制在75~100cm之间根据,中、下台阶内圈眼间距可根据出碴能力灵活控制,一般为110~130cm之间,每层之间为70~110cm。
Ⅱ级围岩钻爆设计及周边眼装药结构示意图如图2、图3。
图2Ⅱ级围岩钻爆设计图
图3周边眼装药结构示意图
Ⅱ级围岩全断面爆破开挖设计参数及综合爆破参数分别如表3、表4。
表3Ⅱ级围岩全断面爆破开挖设计参数表
钻孔
名称
段号
孔深(m)
眼数
炸药类型
单孔条数(条)
单孔药量(kg)
单短药量(kg)
装药长度
(m)
装药
结构
掏槽眼
1
0.83
4
0.2
3
0.6
2.4
0.6
集中
掏槽眼
3
2.3
4
0.2
7
1.4
5.6
1.0
集中
掏槽眼
5
4
4
0.2
12
2.4
9.6
2.4
集中
扩孔眼
7
3.5
20
0.2
9
1.8
36
1.8
集中
扩孔眼
9
3.5
10
0.2
9
1.8
18
1.8
集中
扩孔眼
10
3.5
15
0.2
9
1.8
27
1.8
集中
扩孔眼
11
3.5
31
0.2
9
1.8
55.8
1.8
集中
内圈眼
13
3.5
35
0.2
9
1.8
63
1.8
集中
周边眼
15
3.5
44
0.15
5
0.75
33
1.9
间隔
底板眼
15
3.5
19
0.2
10
2
38
20
集中
表4综合爆破参数表
岩石级别
周边眼间距
E(cm)
周边眼抵抗线
W(cm)
相对距离
E/W
周边眼装药集中度
(kg/m)
Ⅱ
60
75
0.8
0.21
2、Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法开挖钻爆设计
Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖,爆破器材选用乳胶炸药、塑料导爆管非电起爆系统,毫秒微差有序起爆。
上台阶周边眼采用Φ25mm小直径药卷,光面爆破,其它炮眼采用Φ32mm药卷;下台阶周边眼采用Φ25mm(长200mm,200g/卷)药卷,预裂爆破,其它炮眼采用Φ32mm药卷。
Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法施工典型断面爆破设计、装药结构如图4、图5。
Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法施工典型爆破设计示意图
图4Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法施工典型爆破设计示意图
图5Ⅲ、Ⅳ级围周边眼装药结构示意图
爆破药量分配见表5所示,主要经济技术指标见表6和表7所示。
表5Ⅲ、IV级围岩正台阶开挖光面、预裂爆破装药参数表
序号
炮眼
分类
炮眼数
(个)
雷管段数(段)
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