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溆浦至怀化高速公路10合同段关虎冲隧道专项施工方案湖南省溆浦至怀化高速公路项目土建第10合同段关虎冲隧道爆破施工专项方案中铁二十局集团第二工程有限公司溆怀高速公路10合同段项目经理部二一年六月二十四日 中铁二十局集团第二工程有限公司 The 2st Engineering Co,.Ltd.of China Railway 20th Bureau Group溆怀高速公路10合同段关虎冲隧道爆破施工专项方案1设计说明1.1 设计依据1、勘察单位提供的关虎冲隧道地质勘察资料；2公路隧道施工技术规范（JTG F602009）；3、中华人民共和国爆破安全规程 (GB6722-2003)； 4、公安部爆破作业人员安全技术考核标准；5、交通部颁公路工程基本建设项目建设文件编制办法。1.2 工程要求和目的1）依据爆破安全规程，爆破个别飞散物的安全距离不小于100m，首选爆破位置满足一般要求。根据爆破工艺、爆破安全要求、及首次爆破工程的工期，确定本次爆破的规模。2）采取合理的施工方法和强有力的技术措施，满足业主所提出的施工工期要求。3）施工中产生的爆破震动不能影响整个工程的正常运转，保证周围物体的安全。1.3 爆破设计原则1) 合理确定爆破的各项参数，保证爆破安全。2) 经济上合理，在保证爆破效果的前提下，尽可能做到投资少，开挖工程量少，工程进度快，爆破成本低。3) 根据隧道修建和开挖整体要求及地形地质条件，确定合理的爆破范围和爆破方案，不给后期工程留下隐患。4) 必须保证围岩稳定；必须保证周围环境的安全。5）在保证爆破效果的前提下，尽量方便施工。2.工程概况2.1 工程概述 关虎冲隧道位于湖南省辰溪县火马冲镇，工点起讫里程为K127+630（ZK127+610）K130+040 ，全长2.41Km。设计为时速100km/h双洞单向交通隧道。隧道左线为于-1.9的下坡段，右线位于-1.933。隧道岩层以白云质灰岩为主，围岩级别有、级，其中左线级1743m，级150m，右线级1574m，级269m。、级围岩采用复合式衬砌，级围岩采用加强复合式衬砌。本隧道为独头掘进，工期为24个月。隧道设置情况表序号隧道名称坡度%标段范围内隧道长度（米）围岩级别（米）明洞1关虎冲隧道左线1.92399101501743477右线1.9332410426915745632.2 爆破区工程地质本隧道所经地区为中低山地貌。隧道区地层冲沟为冲洪积层，山坡及岗丘上为第四系残坡积层，下伏基岩为石炭系上统化学岩及震旦系、寒武系浅变质岩和未变质的化学沉积岩及少量碎屑岩，隧道区频繁穿越不同的地层，岩性变化大。隧道范围内有一较大的断层（F20）通过，该断层位于K128+000附近，走向NNE，为压扭性断层，断层带宽度50100m。另外，隧道区内还存在多个规模较小的断层，尤其寒武纪泥质灰岩与炭板岩中层间错动显著，小型破碎带较发育。2.3 爆破区水文地质隧道中间段K127+700K130+000右侧300500m分布水库和溪流。隧道地下水主要为溶岩水，其次为基岩裂隙水。基岩裂隙水主要赋存与寒武系、震旦系的基岩破碎带、小型断层等地段。溶岩水主要赋存与石炭系白云质灰岩、白云岩、灰岩等可溶岩分布区。寒武系与石炭系岩石接触面附近，岩体更为破碎，岩溶相对发育，可能存在一定规模的溶洞，且局部可能与暗河相通，故以上两种地段隧道开挖后沿裂隙等易发生突水、突泥。3 隧道爆破方案3.1测量放样钻眼前应先画出断面炮眼布置图，利用全站仪定出中线位置或复核激光指向仪的位置，定出中线后采用五寸台法定出轮廓线，然后用油漆按照钻爆设计图标出炮眼的位置3.2 洞身开挖施工1、级围岩开挖级围岩采用环形开挖预留核心土法开挖，上弧导预留核心土法开挖，以人工风镐开挖为主。开挖后及时喷砼封闭岩面及核心土。图3-2-1 预留核心法施工示意图开挖、支护过程中量测紧跟及时反馈，以调整支护参数，衬砌前拆除临时支护，为确保施工安全量测及时进行。施工注意事项：导坑开挖需进行爆破时，必须经专职工程师同意，反复检查支护安全可靠后，方可进行弱爆破。左、右边墙导坑必须交错施工，不得两边同时开挖。边墙围岩较差时分两层开挖。上部弧形导坑比下断面开挖超前35m，两工序可平行作业。核心土必须在初期支护成环后再开挖，开挖时采用控制爆破措施以免损坏初期支护。N Y 测量放线拱部钢架架立上部环状开挖拱部超前支护拱部钢架架立及锚喷支护上半断面核心土开挖下半断面左侧马口开挖左侧边墙钢架架立下半断面右侧马口开挖右侧边墙钢架架立锚喷支护上半部开挖进尺3m上半断面超前下半断面5m后，进行下半断面核心土开挖说明：采用弧形导坑的施工方案并浇注临时仰拱施工。人工持小机具开挖，侧卸装载机装自卸车外运。上台阶采用环形开挖留核心土法施工，初期支护完成后开挖核心土并浇注临时仰拱；下台阶先开挖中槽，然后跳段开挖边墙马口，完成支护结构。图3-2-2 弧形导坑法开挖支护施工工艺流程图表3-2-1 级围岩开挖作业循环时间表作业名称作业 时间循环时间（分钟）50100150200250300350400450500550600上弧导预留核心土开挖测量放线20超前支护150上弧导开挖140架工字钢拱60喷锚支护100核心土开挖80出碴50下部开挖测量放线20导坑开挖150工字钢拱60喷锚支护100中部开挖120出碴1502、级围岩开挖级围岩拟采用台阶法开挖施工，台阶长度控制在1015m，每次开挖进尺控制在1.52m左右，开挖后及时施作钢格栅、锚杆、挂网、喷砼支护。出碴使用正装侧卸装载机装碴，自卸汽车运输。下台阶进行松动爆破后用挖掘机挖除。附：级围岩段开挖施工示意图（图3-2-3）；隧道级围岩开挖施工工艺框图（图3-2-4）；级围岩台阶法钻爆设计图（图3-2-7）。图3-2-3 级围岩段开挖施工示意图测量放线拱部钢架架立上部断面开挖拱部超前支护拱部钢架架立锚喷支护上半部开挖进尺3mN Y进行下半断面开挖断面检查锚喷支护边墙钢架架立说明：微台阶法人工用风镐开挖，装载机装自卸车外运，个别孤石处采用微震光面爆破技术，尽可能减少超挖、减轻对围岩的扰动和破坏。台阶法开挖，用风动凿岩机配合凿岩台车钻孔，爆破开挖。下台阶开挖时在两侧边墙留设台阶，人工配合机械挖除，减少对拱部支护结构的扰动。图3-2-4 台阶法开挖支护施工工艺流程图表3-2-2 级围岩开挖施工进度指标分析表工序名称作业 时间循环时间（分钟）60120180240300360420480540600660720上台阶测量放线60上台阶打眼240上台阶装药30上台阶通风排烟30上台阶出碴120上台阶初期支护180下台阶打眼240下台阶装药30下台阶通风排烟30下台阶出碴240下台阶初期支护120合计7203、级围岩开挖采用全断面法光面爆破施工。YT-28湿式凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆；侧卸式装载机装碴，自卸车运碴，湿喷机进行喷砼作业。洞内作业供电采用630KVA可移动变压器、10KV高压进洞。在全断面爆破作业中，采用水幕降尘，确保作业面粉尘含量达到标准。施工中采用“W”型水幕降尘器喷雾降尘。每个爆破作业面共设两道水幕降尘，距离掌子面分别为20m和40m；每道共设4个水幕降尘器，左右边墙各1个，基底2个；在爆破工点炮后离开时逐组启动喷水系统，开始水幕降尘作业。装碴作业面和倒运碴场，人工配合专用洒水器洒水降尘，确保施工环境良好。附：级围岩段开挖施工示意图（图3-2-6）；隧道级围岩开挖施工工艺框图（图3-2-5）；级围岩台阶法钻爆设计图（图3-2-7）。测量放样台车就位钻 孔装 药爆 破通 风 排 烟找 顶 出 碴锚 喷 支 护检 查炸药加工、配药准备锚喷材料机具钻 孔 检 查说明：全断面开挖，凿岩台车钻孔，非电毫秒雷管光面爆破。侧卸式装载机装自卸车出碴。开挖进尺控制在3.23.5m。开挖完成后初喷5cm砼，(安设径向锚杆)复喷砼至设计厚度，进入下一循环。图3-2-5 级围岩开挖支护施工工艺流程图图3-2-6 级围岩段开挖施工示意图表3-2-3 级围岩开挖施工进度指标分析表工序名称作业时间(min)循 环 时 间(min)60120180240300360420480540600660地质超前预报及测量放线30钻眼180装药连线起爆90通风60清危初喷60出碴180复喷砼60 合计6604、特殊地段开挖紧急停车带施工本标段隧道共设4处紧急停车带，根据设计图纸，4处紧急停车带均位于级围岩地段，由于紧急停车带断面大，根据紧急停车带使用长度40米的特点，为确保施工安全，开挖拟采用上下台阶预留核心土法进行施工。行人横洞及行车横洞开挖本隧道共设置了6处行人横洞、2处行车横洞。行人及行车横洞拟采用上下台阶法开挖，横洞在正洞超前30米后进行开挖，横洞进洞时先进行超前支护，设置超前锚杆，挂钢筋网喷护。尤其在锐角部位，要加强支护。图3-4-7 级围岩台阶法钻爆设计图1图3-4-8 级围岩全断面法钻爆设计图3.3钻爆设计本隧道施工中将根据实际地质条件、开挖断面、开挖循环进尺、钻眼机具、爆破器材、振速要求编制爆破设计，采用光面爆破、预裂爆破和预留光爆层爆破技术相结合，达到减少爆破振动、降低噪音、使围岩成形圆顺、平均线形超挖控制在510cm、达到充分发挥围岩自承能力的目的。设计原则根据洞室围岩岩性、结构、构造特点合理选择周边眼间距E和最小抵抗线W，辅助眼交错均匀布置，周边炮眼和辅助炮眼眼底在同一垂直面上。合理选择掏槽形式，采用直眼掏槽，保证达到最佳掏槽效果，掏槽眼比辅助眼深1020cm。严格控制周边眼（预裂眼）装药量，采用竹片上绑扎导爆索和光爆专用小药卷间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布。合理分布掘进眼，以达到炮眼数量少，材料最省，同时石碴块度适中，便于装卸。合理选择循环进尺，根据围岩状况、施工部位、工期要求及机械能力等因素来综合考虑。合理选择爆破材料，采用2号岩石及乳化炸药，非电毫秒雷管、塑料导爆管、导爆索。合理选择起爆顺序和爆破网络联接方式，采用导爆管起爆网路，毫秒雷管分段起爆，时差50100ms，同时控制单段同时起爆装药量，确保临近洞室围岩中最大振速小于爆破安全规程允许要求。动态设计、动态施工。根据开挖后断面量测、围岩量测和爆破振动监控结果，采用计算机信息化管理系统，不断优化爆破设计。钻爆参数的选择 针对不同围岩通过爆破实验来确定爆破参数，本工程设计资料指明为、级围岩，故爆破设计初选爆破参数见下表。表3-3-1 光面爆破参数表参数围岩类别周边眼间距E（cm）周边眼最小抵抗线W（cm）相对距离E/W周边眼装药集中度q（kg/m）装药不偶合系数D、级557070850.801.000.300.351.251.50级456060750.801.000.200.301.502.00掏槽方式全断面掘进时采用直眼掏槽方式，掏槽断面90。装药结构及堵塞方式装药结构：周边眼用小直径药卷间隔捆绑在竹片上以控制药卷间距，药卷用导爆索串联传爆；掏槽眼、掘进眼均为连续装药，非电毫秒雷管传爆，所有炮眼均采用反向装药结构。堵塞方式：所有炮眼装药后均用炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。起爆网路及起爆方式采用导爆管串、并联起爆网路。导火索、火雷管起爆，毫秒雷管传爆，起爆时差间隔50100ms，以控制爆破震动迭加和减少单响最大起爆药量，减少爆破震动。爆破震动验算按爆破安全规程查出需保护围岩允许振动值，反算最大单响起爆药量，校核爆破设计。爆破效果及振动监控和爆破设计优化。爆破效果监测超欠挖检查 采用激光隧道限界检测仪检测开挖断面尺寸，与标准断面比较。上半断面轮廓是否圆顺，下半断面轮廓是否平整。 爆破进尺是否达到爆破设计要求。 爆出碴堆是否较集中，飞石是否得到控制。石碴块度是否适合装碴要求。炮眼痕迹保存率，硬岩不小于90%，中硬岩不小于70%，并在开挖轮廓面上均匀分布。爆破振动监测结果小于爆破安全规程规定，围岩受扰动小，自稳能力强。爆破振动监控 采用爆破振动监测仪监测爆破振动实际值，观测已支护段和需保护段围岩稳定情况，如有异常情况，及时加固并反馈调整爆破设计。爆破设计优化 每次爆破后对爆破效果数据对比分析，优化爆破设计施工注意事项严格按钻爆破设计进行钻眼、装药、接线和起爆，所有爆破工人均经过培训，持证上岗。钻眼前定出开挖断面中线、水平线和断面轮廓，标出炮眼位置。经检查符合设计要求后方可钻眼。炮眼开眼误差5cm，周边眼眼底不超出开挖断面轮廓线10cm。当开挖面凹凸不平时，按实际情况调整炮眼深度，并相应调整药量，使除掏槽眼以外所有炮眼底在同一垂直面上。碰到围岩节理、裂隙时，调整炮眼布置和装药量。4爆破安全计算及防护措施4.1爆破安全计算1、爆破震动速度因爆破而引起的质点振动速度可按依据推荐公式（4-1）计算：V=K(Q1/3/R) (4-1)式中： K与岩石、爆破方法等因素有关的系数； 与地质条件有关的地震波衰减系数； Q与振速V值相对应的最大一段起爆药量，Kg； R测点与爆心的直线距离，m； ，K 值可以在现场通过小型爆破试验确定，也可以参见表4-1选取。表4-1 爆区不同岩性的K 、值岩 性坚硬岩石中坚硬岩石软岩石K501501.31.51502501.51.82503501.82.0振动防护重点是明洞边坡，根据设计边坡及交通隧道安全允许振动速度为 v =10cm/s, 实际爆破当中根据爆破距离参照上述公式反算控制最大一次起爆用药量。详细爆破用量见图3-4-7和图3-4-82、爆破飞石洞内掘进安全飞石不小于100米距离,本标段隧道对人员安全距离设定为150米，巷道内对设备安全距离设定为100米。3、爆破安全距离计算：根据设计依据Rg= （4-2）式中：Rg-爆破的安全距离,mKg-系数，根据有关实验资料统计，一般取Kg的平均值为160；下风时，Kg值乘2Qg-爆破总炸药量 取平均值Kg=160，本标段隧道控制最大单段装药量为Qmax=0.6544t。安全距离Rg=138.5米，故本隧道安全距离选择150米4.2 爆破警戒布置 根据爆破安全规程有关规定和爆破安全计算，结合隧道周围环境情况，设计爆破安全警戒线为离爆破作业地点150m。4.3 爆破安全措施严格遵守爆破安全规程的规定。认真组织爆破施工，对所有参加爆破工作的人员进行安全教育，对技术人员进行爆破交底，坚持持证上岗。对警戒人员进行专门培训，严格按照设计位置进行警戒；保证警戒范围内人员、设备的撤离，防止无关人员进入警戒区。火工材料由专人押运和看管，按照设计发放。禁止携带打火机、火柴和其它易燃品进入爆破现场。禁止在爆区内使用手机、对讲机等射频电。安排专人负责起爆体制作，网路敷设和联接。起爆体安放和导线联接必须按照规定进行，并随时注意网路短路。采用绝缘照明，禁止使用普通手电和电灯照明。4.4 安全操作规定装卸爆破材料时，要求轻拿轻放，按指定地点摆放平稳。人力搬运炸药不得超过一袋或一包，挑运不得超过50kg.应根据设计规定的炸药品种、数量、位置进行装药。堵塞时应保证其质量与长度，并保护好起爆网路。加工时起爆体应由两人进行，放入药室前，雷管和炸药要分开搬运。电雷管导通只允许使用爆破专用电桥（如205型），检测电雷管时，应将电雷管放入防护箱内。导爆索只允许用