隧道钻爆设计专项方案

新建黔江至张家界至常德铁路QZCZQ-07标段项目经理部第一分部钻爆设计专项方案编 制： 复 核： 中铁四局集团有限公司 二O一五年五月1717目 录1编制依据12工程概况12.1工程概况12.2地质情况12.3隧道开挖施工方法13钻爆设计13.1设计原则13.2级围岩爆破设计23.3级围岩爆破设计23.4级围岩爆破设计63.5钻爆作业103.6光面爆破施工工艺流程123.7光面爆破施工技术措施123.8超欠挖控制133.9超欠挖处理措施133.10爆破安全距离计算134.技术要求及安全防护措施144.1技术要求144.2安全防护措施16隧道钻爆设计专项方案1编制依据1 黔张常铁路隧道设计图纸；爆破安全规程（GB6722-2003）；铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南（TZ231-2007）；公安部爆破作业人员安全技术考核标准；2工程概况2.1工程概况黔张常铁路本段施工任务：DK167+925DK179+540段内的3座隧道，分别是李家台隧道、双岗村隧道、竹园坪隧道进口，全长6160.6m。 2.2地质情况本段洞顶表层主要为粉质黏土，洞身通过岩性为页岩夹泥质砂岩，岩质软硬相间，节理裂隙发育，岩体较破碎，洞内围岩稳定性较差，工程地质条件一般。2.3隧道开挖施工方法隧道正洞级围岩地段采用三台阶临时仰拱（或临时横撑）法开挖，机械开挖为主，坚硬地段配合弱爆破，开挖进尺控制在0.6m或0.8m左右，级围岩地段采用三台阶法开挖，光面爆破，毫秒分段电雷管起爆,电雷管引爆，开挖进尺控制在2m左右。级围岩地段采用台阶法开挖，光面爆破，毫秒分段电雷管起爆,电雷管引爆，开挖进尺控制在3.0m左右。挖掘机、装载机配合大型载重自卸车运输至弃碴场。级、级、级围岩均采用简易凿岩台架风枪钻爆作业。开挖后必须及时支护，避免围岩长时间暴露，根据量测结果适时施作二次衬砌。3钻爆设计3.1设计原则（1）、炮孔布置要适合机械钻孔。（2）、采用炮泥或者其他材料填眼，提高炸药能量利用率，以减少炸药用量。（3）、减少对围岩的破坏，周边采用光面爆破，控制好开挖轮廓。对于、级围岩，考虑开挖线内的预留量，爆破后，机械凿除至开挖轮廓线。（4）、控制好起爆顺序，提高爆破效果。（5）、在保证安全前提下，尽可能提高掘进速度，缩短工期。3.2级围岩爆破设计本隧道级围岩为页岩夹泥质粉砂岩夹泥岩，开挖时采用机械开挖为主，局部预裂爆破为辅的开挖方式，尽量减少爆破对周边围岩进行扰动，充分发挥围岩的自稳能力。级围岩地段需要对隧道不同净距进行验算以确定同段起爆最大装药量，以便指导施工。根据爆破安全规程计算：Q=R3(V/K)3/式中：Q最大一段的装药量，kg；R距爆源中心的距离，m；K与介质特性、爆破方式及其它因素有关系数取200；V级围岩地段爆破震动速度标准值为5080mm/s，取为7cm/s；地震衰减指数取1.6。3.3级围岩爆破设计本隧道级围岩属于软岩，按照下表中软岩爆破参数确定。爆破参数表岩石种类装药不偶合系数D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）软质岩1.550600.80.040.4 间断装药图（单位：mm）（1）掏槽眼的确定掏槽眼采用垂直楔形掏槽，掏槽眼深度级围岩为2.5m，掏槽眼角度=73。（2）周边眼间距本隧道级围岩周边眼间距选用E=50cm。（3）爆破层爆破层就是周边眼与最外层辅助眼之间的一围岩层，爆破层厚度就是周边眼的最小抵抗线W，密集系数K=E/W=0.8，取W=50。（4）辅助眼间距本隧道级围岩主要为页岩、泥质粉砂岩、泥岩等，均属于软岩；a=（1.11.8）W式中：a炮眼间距（cm）；W抵抗线（cm）W=（1525）d，取20d=84cm；d炮眼直径（cm）为42mm；炮眼直径比药卷直径大10mm；辅助眼间距为92cm151cm辅助眼间距E取120cm，最小抵抗线取80cm。（5）装药结构爆破采用不耦合装药，一般不耦合系数为1.52.0，炮眼装药按装药集中度计算出的药量均匀装入炮眼内。周边眼采用空气间隔装药，其他炮眼采用连续装药。（6）炮眼深度L级围岩上台阶每循环计划进尺2.0m，炮眼的垂直孔深：周边眼水平投影长度L 1=2.3m。辅助眼及底板眼水平投影长度L2 = L 1=2.3m。掏槽眼水平投影长度L3 =2.3+0.2=2.5m（掏槽眼超深20cm）。1）上台阶各炮眼装药系数见下表：上台阶各炮眼装药系数值表 围岩类别炮眼名称备注掏槽眼0.5辅助眼0.25周边眼0.18级围岩钻爆设计参数表（上台阶）炮眼名称个数名称孔深 (m)药卷直径单眼装药量炸药总消耗量装药类型Kg卷Kg卷上台阶掏槽眼82.532mm1.44.711.256连续装药辅助眼332.332mm0.6219.866连续装药周边眼352.332mm0.622170间隔装药底板眼162.332mm0.629.632连续装药合 计9261.6224级围岩开挖上台阶炮眼布置图 单位：cm2）中台阶每循环计划进尺2.0m，炮眼的垂直孔深为：周边眼水平投影长度L1=2.3m。辅助眼与底板眼水平投影长度L2=L1=2.3m。中台阶各炮眼装药系数见下表：中台阶各炮眼装药系数值表 围岩类别炮眼名称备注辅助眼0.48周边眼0.18级围岩钻爆设计参数表（中台阶）炮眼名称个数名称孔深 (m)药卷 直径单眼装药量炸药总消耗量装药类型Kg卷Kg卷中台阶辅助眼392.332mm13.33 39130 连续装药周边眼102.332mm0.62 620间隔装药合 计4945150级围岩开挖中台阶炮眼布置图3）下台阶每循环计划进尺2.3m，炮眼的垂直孔深为：周边眼水平投影长度L1=2.3m。辅助眼与底板眼水平投影长度L2=L1=2.3m。下台阶各炮眼装药系数见下表：下台阶各炮眼装药系数值表 围岩类别炮眼名称备注辅助眼0.48周边眼0.18级围岩钻爆设计参数表（下台阶）炮眼名称个数名称孔深 (m)药卷 直径单眼装药量炸药总消耗量装药类型Kg卷Kg卷下台阶辅助眼382.332mm13.33 38127 连续装药周边眼142.332mm0.62 8.428 间隔装药合 计5246.4155 级围岩开挖下台阶炮眼布置图4）仰拱开挖每循环计划进尺3m，炮眼的垂直孔深为：周边眼水平投影长度L 1=3.3。辅助眼与底板眼水平投影长度L2 = L 1=3.3m。仰拱炮眼装药系数见下表：仰拱各炮眼装药系数值表 围岩类别炮眼名称备注辅助眼0.48级围岩钻爆设计参数表（仰拱）炮眼名称个数 名称孔深 (m)药卷 直径单眼装药量炸药总消耗量装药类型Kg卷Kg卷仰拱辅助眼83.332mm0.82.676.422连续装药底板眼203.332mm13.332067连续装药合 计2826.4893.4级围岩爆破设计本隧道级围岩仍采用三台阶进行施工，且属于软岩，按照下表中软岩爆破参数确定。爆破参数表岩石种类装药不偶合系数D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）软质岩1.550600.80.040.4（1）掏槽眼的确定掏槽眼采用2对垂直楔形掏槽，掏槽眼深度级围岩为3.8m，掏槽眼角度=75。（2）周边眼间距本隧道级围岩周边眼间距选用E=50cm。（3）爆破层爆破层就是周边眼与最外层辅助眼之间的一围岩层，爆破层厚度就是周边眼的最小抵抗线W，密集系数K=E/W=0.8，取W=60。（4）辅助眼间距本隧道级围岩主要为页岩、泥质粉砂岩夹泥岩等，均属于软岩；a=（1.11.8）W式中：a炮眼间距（cm）；W抵抗线（cm）W=（1525）d，取20d=84cm；d炮眼直径（cm）为42mm；炮眼直径比药卷直径大10mm；辅助眼间距为70cm120cm辅助眼间距E取120cm，最小抵抗线取80cm。（5）装药结构爆破采用不耦合装药，一般不耦合系数为1.5，炮眼装药按装药集中度计算出的药量均匀装入炮眼内。周边眼采用空气间隔装药，其他炮眼采用连续装药。（6）炮眼深度L级围岩上台阶每循环计划进尺3m，炮眼的垂直孔深：周边眼水平投影长度L 1=3.5m。辅助眼及底板眼水平投影长度L2 = L 1=3.5m。掏槽眼水平投影长度L3 =3+0.3=3.8m（掏槽眼超深30cm）。1）上台阶各炮眼装药系数见下表：上台阶各炮眼装药系数值表 围岩类别炮眼名称备注掏槽眼0.5辅助眼0.25周边眼0.18级围岩钻爆设计参数表（上台）炮眼名称个数名称孔深 (m)药卷 直径单眼装药量炸药总消耗量装药类型Kg卷Kg卷上台阶掏槽眼103.832mm1.86 1860 连续装药辅助眼743.532mm0.62 44.489 连续装药周边眼513.532mm0.62 30.6102间隔装药底板眼203.532mm0.62 1240 连续装药合 计112105 291级围岩开挖上台阶炮眼布置图 单位：cm2）中台阶每循环计划进尺3m，炮眼的垂直孔深为：周边眼水平投影长度L1=3.5m。辅助眼与底板眼水平投影长度L2=L1=3.5m。中台阶各炮眼装药系数见下表：中台阶各炮眼装药系数值表 围岩类别炮眼名称备注辅助眼0.48周边眼0.183）下台阶每循环计划进尺3m，炮眼的垂直孔深为：周边眼水平投影长度L1=3.5m。辅助眼与底板眼水平投影长度L2=L1=3.5m。下台阶各炮眼装药系数见下表：下台阶各炮眼装药系数值表 围岩类别炮眼名称备注辅助眼0.48周边眼0.18级围岩钻爆设计参数表（下台阶）炮眼名称个数名称孔深 (m)药卷 直径单眼装药量炸药总消耗量装药类型Kg卷Kg卷下台阶辅助眼363.532mm13.33 36120 连续装药周边眼103.532mm0.62 620 间隔装药合 计6442140级围岩开挖下台阶炮眼布置图4）仰拱开挖每循环计划进尺3m，炮眼的垂直孔深为：周边眼水平投影长度L 1=3.5m。辅助眼与底板眼水平投影长度L2 = L1=3.5m。仰拱炮眼装药系数见下表：仰拱各炮眼装药系数值表 围岩类别炮眼名称备注辅助眼0.48级围岩钻爆设计参数表（仰拱）炮眼名称个数 名称孔深 (m)药卷 直径单眼装药量炸药总消耗量装药类型Kg卷Kg卷仰拱辅助眼83.532mm0.82.676.421连续装药底板眼203.532mm13.332067连续装药合 计2826.488级围岩开挖仰拱炮眼布置图3.5钻爆作业采用钻孔台架配YTP-28手持式风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。如围岩出现变化需要变更爆破设计时，由主管工程师确定。炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接，均由考核合格的爆破工负责。（1）测量测量是控制开挖轮廓精确度的关键。采用全站仪进行断面和炮孔划线。每循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置。（2）定位开眼对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在35cm以内。（3）钻孔钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要丰富经验。钻孔时严格按照炮孔布置图正确对孔，以确保爆破质量。炮眼孔径全部采用42mm。掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于10cm。周边眼：开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm；炮眼方向可以3%5%的斜率外插，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距；误差不得大于5cm；内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。钻眼装药率调整，当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度（相应调整装药量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后，方可装药爆破。在钻眼过程中，应根据岩孔位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼程度，以保证炮眼底在同一平面上。（4）装药钻完孔后，用高压风吹孔，经检查合格后装药。装药分片分组负责，自上而下严格按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GB6722-2011爆破安全规程执行。（5）炮孔堵塞所有装药的炮眼均堵塞炮泥，堵塞长度不小于40cm。 (6) 爆破 爆破采用13段毫秒微差雷管进行起爆。光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼辅助眼周边眼底板眼。采用多段微差起爆（由内向外），主爆区使用非电毫秒雷管。所有炮孔按要求装入炸药和非电毫秒雷管，确保段数正确，做好炮孔堵塞，然后按区域将雷管脚线理顺，集中在一起用传爆雷管联结，传爆雷管尽量选用低段的非电毫秒雷管（其延时误差相对较小），并确保段数相同，最后所有传爆雷管用电雷管联结。起爆网络连接示意图。起爆网络联结示意图（7）瞎炮处理发现瞎炮，应首先查明原因，如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可，但此时的接头应尽量靠近炮眼。3.6光面爆破施工工艺流程光面爆破施工工艺流程见下图：光面爆破工艺流程图3.7光面爆破施工技术措施（1）对所有爆破作业人员进行岗前培训，使他们充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法，以提高操作熟悉程度。（2）用不耦合装药结构，光面爆破不耦合系数为1.52.0，但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。（3）严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果，为周边眼爆破创造临空面。（4）控制装药集中度，必要时采取间隔装药结构，为克服眼底岩石的夹制作用，可在眼底加强装药。（5）当岩石层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。（6）打眼的工人执行定人定位置定数量的施工措施。施工时，每个工人打眼位置始终固定，并按照钻爆设计严格打够炮眼数量。（7）根据围岩情况，施工时应尽量使用红线进行爆破；炮孔堵塞使用炮泥堵孔，加强光面爆破的效果。3.8超欠挖控制钻爆法开挖是否经济、高效，关键是控制好超欠挖，钻爆施工中将采取如下措施降低超欠挖：（1）根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配多种爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破效果。对于、级围岩，考虑开挖线内的预留量，爆破后机械凿到设计开挖轮廓线。实践证明此法对于光面爆破十分有效，可起到事半功倍的效果。（2）提高画线、钻眼精度，尤其是周边眼的精度，是直接影响超欠挖的主要因素，因此要认真测画中线高程，准确画出开挖轮廓线。（3）提高装药质量，杜绝随意性，防止雷管混装。（4）断面轮廓检查及信息反馈：了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，及时调整爆破设计，减少误差，配专职测量工检查开挖断面，超挖量（平均线性超挖）应控制在10cm以内。（5）建立严格的施工管理：在解决好超欠挖技术问题的同时，制定严格的奖罚制度，用经济杠杆来调动施工人员的积极性。3.9超欠挖处理措施（1）超挖在隧道开挖施工中超挖是不可避免的，为了保证隧道施工质量，初期支护背后不得有空洞现象发生。当局部出现超挖时采用同级混凝土进行回填；当超挖较大时，无法采用喷射混凝土回填时，必须在超挖处做好标记，并预留注浆孔，待初支闭合后及时进行注浆。（2）欠挖在隧道开挖施工时往往会出现欠挖现象，为保证隧道施工质量，必须对超挖部分进行补炮或者采用风镐进行凿除。拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。3.10爆破安全距离计算 由于爆破过程中部分炸药能量转化为地震波，同时产生一定飞石、冲击波、爆破毒气和噪声，影响建筑物、机械设备及生命财产的安全，务必对其安全情况进行校验，采取严格的防范措施加以保护确定爆破安全。3.10.1爆破冲击波超压的影响由于隧道施工方向为水平，而隧道洞室爆破均在地下，因此超压冲击波对洞口周围建筑不会造成影响。3.10.2爆破安全距离隧道爆破时，个别飞石对人员安全距离设定为200m，巷道内对设备安全距离设定为100m(指非机动设备),并加以适当防护。3.10.3起爆顺序和延期时间、起爆顺序：隧道内：掏槽眼辅助眼二圈眼周边眼。、延期时间：一般掏槽孔段间延时差为50ms75ms。4.技术要求及安全防护措施4.1技术要求4.1.1钻爆作业必须按照钻爆设计进行放线、钻眼、装药、接线和起爆,其施工应满足以下要求。、测量放线测量人员定出隧道中线和开挖轮廓线， 用红油漆按钻爆设计图画出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。、钻眼钻眼作业应符合下列规定：、在钻孔过程中，设专人负责指挥钻孔位置和角度，提高钻孔质量。、炮眼的深度和角度应符合设计，掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。、辅助眼眼口排距、行距误差不得大于10cm，周边眼眼口位置误差不得大于5cm，眼底不得超过开挖断面轮廓线15cm。、当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。、钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。、周边眼在断面轮廓线上开孔，要严格控制外插角，外斜率不得大于15cm/m，以尽可能使前后两排炮接茬处台阶减小。、清孔装药清孔可采用25mm塑料管输入高压风吹出孔内残渣和泥浆。装药按自上而下顺序装填，雷管要分段对号入座。炮孔按规定药量装药后，炮口用炮泥堵塞，长度不小于30cm。周边孔装药量较小，采用小直径药卷间隔装药，用竹片固定药卷，用导爆索、毫秒电雷管起爆;辅助孔和掏槽孔采用连续装药，用毫秒电雷管起爆。、联网爆破用联结元件将导爆管联结成复式起爆网络，在检查无误后，人员设备撤离至安全区域，由爆破工起爆。炮孔的装药、堵塞和起爆网络的联结应严格按爆破规定执行。4.1.2起爆采用毫秒延期电雷管，引爆采用电雷管引爆, 在瓦斯隧道中雷管选用煤矿许用毫秒电雷管且最后一段的延期时间不大于130ms。4.1.3爆破效果应符合下列要求：、超挖应符合下列表规定；隧道允许超挖值（cm）开挖部位围岩级别级围岩级围