5611m双车道隧道掘进爆破设计

1、5611m双车道隧道掘进爆破设计1、 工程概况： 隧道形状及净断面：直墙半圆拱，拱半径4.5m，墙高6m。隧道特点及环境条件：隧道围岩坚固系数f1012，隧道旁2 98m有一座千年古寺南少林寺，属于国家一级文物保护单位，国家一级文物保护单位的安全振动允许速度为0.3cm/s。地质条件：岩性以泥岩夹砂岩为主；单斜岩层，岩层倾角为9°18°，倾向北西；区内构造节理不发育，但隧道下穿长江，隧道顶部距离长江江底仅仅25m。工期要求：隧道掘进工期定为27个月。掘进方式：全断面法掘进。2、 掘进施工方案及爆破安全要求1 掘进方法:全断面法掘进。2. 爆破方式：所有周边孔均采用光面爆破。

2、3. 最大一段允许用药量： 爆破振动质点振动速度计算的萨道夫斯基公式：式中：质点振动速度；测点与爆区的距离；装药量，齐发爆破时取总装药量，微差爆破时取最大一段装药量；与岩石性质、地质条件、爆破方法等有关的系数；爆破地震随距离增加而衰减的指数。其中，表1 爆区不同岩性的,值岩性坚硬岩石（f>11）501501.31.5 中硬岩石 （6<f<10）1502501.51.8软岩石 （f<5）2503501.82.0 根据f1012，取K=150，a=1.5。查资料可知。水工隧道的爆动振动安全允许标准为715cm/s，考虑到隧道顶部距离长江江底只有25m，取振动允许速度为0.3

3、cm/s。则在影响大佛的范围内最大一段允许用药量为1.059kg，隧道下穿长江时的隧道一段允许用药量为0.340kg。3、 爆破参数设计1) 炮孔直径 炮孔直径取D=40mm。2) 炮孔深度 隧道全长为5611m，要求在27个月内完成，采用每天三班的工作进度。则循环进尺为2.31m，再结合地理环境，在寺庙附近和下穿长江地带可能会降低掘进进度，则在其他地段循环进尺取2.55。取炮孔利用系数为0.85，则炮孔深度L=2.55/0.85=3m，掏槽眼加深200mm，即3.2m。3) 炸药单耗 计算公式： k=1.4式中：k为炸药单耗，kg/ m； f为岩石普式系数；S为开挖断面积(S大于18时，取1

4、8)，。 在此设计中计算得 k=1.0431.143kg/m。按k=1.1kg/m选取。4) 单循环装药量Q 计算公式：式中：Q为每循环的总装药量，kg ； K单位炸药消耗量，kg/m； V为每循环爆破的原岩体积，m； S为隧道掘进断面积，； L为工作面炮孔平均深度，m； 为炮孔利用率，取0.85。5) 炮孔数目式中: 炮眼数目； k掘进爆破单位炸药消耗量，kg/ n炮孔的平均装药系数，0.75（掏槽孔0.8，辅助孔0.7周边孔0.75） K"炸药的线装药密度，； 开挖断面，； 炮眼利用系数，； 其中，采用二号岩石铵梯炸药，药卷直径为32mm，线装药密度为0.78kg/m。6) 炮孔

5、间距a及相关参数1 掏槽眼 采用楔形掏槽方式，根据岩石坚固系数f=1012，楔形掏槽眼倾角为55°65°，为了充分利用原有的唯一自由面，掏槽角取60°，相邻炮孔的眼底距离为20cm，则每对掏槽眼的眼口距离为3.2m，同排相邻掏槽孔孔距取为35cm。2 周边眼a. 拱部周边孔爆破参数。 光爆层厚度：。 炮孔间距a：按或计算，一般m=0.51.0。考虑到拱部边界控制要求较高，取拱部的周边孔间距a=60cm。装药不耦合系数：K=1.6。线装药密度：q=0.120.15kg/m。b. 边墙周边孔爆破参数。边墙周边孔间距a=84cm。线装药密度：q=0.250.35kg/m

6、。c. 底板孔爆破参数。 底板孔间距a=88cm。 装药系数：n=0.550.60。3 辅助眼 辅助孔间距a=7075cm。 7) 单孔装药量q。 计算公式式中：q单孔装药量，kg； L炮孔长度，m； 单位长度的药卷质量，kg；N装药系数(掏槽孔n=0.8 辅助孔n=0.7 周边孔=0.75)。拱部周边孔采用直径25mm、长20cm、质量100g的卷状乳化炸药，即=0.5kg；底板孔采用直径32mm、长20cm、质量200g的卷状乳化炸药，即=1kg；其他炮孔均使用直径25mm、长20cm、质量150g的卷状2号岩石铵梯炸药，即=0.75kg。根据公式算得：掏槽孔q=1.92kg，辅助孔q=1

7、.575kg，底板孔q=2.25kg；拱部周边孔q=1.125kg，q=1.70kg。4、 爆破施工设计1 炮孔布置从距底板3m处开始，沿隧道中心线两侧对称布置三对垂直楔形掏槽孔，掏槽孔与掌子面呈75°的夹角，孔深3.2m。在掏槽孔与边墙之间布置三排辅助孔，第一排辅助孔与掏槽孔相距70cm，最外排辅助孔与边墙相距5060cm，中间辅助孔的排距为70cm。在隧道的拱部呈弧形在掏槽孔与周边孔之间布置五排崩落孔，排距为80100cm，最外层崩落孔与拱部周边孔相距5060cm。原则上，周边眼应布置在设计轮廓线上，但为了钻孔方便，并保证开挖断面轮廓尺寸，眼底落在设计轮廓线外10cm，其钻孔方向

8、向外倾斜5°，两侧边墙的周边孔间距84cm，拱部周边孔间距60cm。底板孔直接布置在底部边界上，并向下倾斜10°钻孔，孔距为88cm。炮孔布置图如图1所示：图1 掘进炮孔布置图2 装药结构与单孔装药量 除周边孔采用轴向空气间隔装药外，其余炮孔均采用连续装药结构。图2 装药结构图（注：从上至下依次为掏槽孔、崩落孔、拱部周边孔、其余周边孔）除周边孔采用轴向空气间隔装药外，其余炮孔均采用连续装药结构。拱部周边孔采用直径25mm、长20cm、质量100g的卷状乳化炸药，即=0.5kg；底板孔采用直径32mm、长20cm、质量200g的卷状乳化炸药，即=1kg；其他炮孔均使用直径25

9、mm、长20cm、质量150g的卷状2号岩石铵梯炸药。其中，隧道在寺庙附近地段，最大一段允许用药量为Q=1.059kg；在下穿长江地段，最大一段允许用药量为Q=0.340kg。 各类炮孔的单孔装药量炮孔类型炮孔长度（m）炮孔数量（个）单孔装药量（kg）装药量小计（kg）掏槽孔3.281.9215.36辅助孔3491.57577.18崩落孔3371.7062.90拱部周边孔3211.12523.63边墙周边孔3121.7521.00底板孔3112.2524.75总计18.213810.32224.823 起爆顺序采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆系统。为了控制爆破引起的地表振动强度，并获得较好的

10、爆破效果，起爆顺序为：首先所有掏槽孔同时起爆，然后依次为辅助孔，崩落孔，边墙周边孔，底板孔和拱部周边孔。其中辅助孔、崩落孔又按先内后外的顺序逐排起爆。每个炮孔内装入一发非电导爆管毫秒雷管，采用串并联方式按雷管段别起爆，雷管段别见图3，主传导爆管用电雷管引爆，并保证各段的延迟时间间隔大于50cm，以避免地震波叠加而残生过大的地表振动速度。 图3 掘进炮孔起爆顺序图（单位：mm）5、 生产能力及验算生产能力：根据本设计，在隧道非寺庙附近和下穿长江地段， 采用循环进尺为2.55m的全断面掘进方案，隧道全长为5611m，若不考虑特殊地段，每天三八制的工作进度，则每天能够掘进7.65m米。经计算完成总工

11、程需要24个月，考虑到在特殊地段为大大降低掘进进度，经估算，总完成工程需要27个月，。隧道经济技术指标：a. 开挖断面积(m2)；85.7925 b. 单位面积炮孔数(个)；1.61个/ c. 设计炮孔利用率(%)；85%d. 循环进尺(m)；2.55m e. 每循环爆破岩石量(m3)；218.60 f. 炸药单耗(kg/m3； 1.1 kg/m3 6、 隧道掘进施工组织为了顺利完成隧道掘进工作，必须有严密的隧道施工组织设计，隧道掘进施工组织如下图所示。隧道掘进施工设工程总指挥1名，负责隧道掘进工程的全面工作；下设1名具体分管现场施工工作的工程副总指挥。工程副总指挥下设8个专业工作组，每个工作

12、组根据专业特长，负责一个工种。施工中，专门设一个安全组，负责施工中的所有安全工作，尤其是爆炸物品的申请，购买，运输，现场管理。 施工组织图注：供应组主要是供水供电通风压气7、 爆破安全措施 （1）爆破作业装药前应认真检查工作面有无险情及附近支护是否牢固，发现危石先排除险情或加固后方可作业。 （2）必须用高压风将炮眼的泥浆、石粉吹洗干净。 （3）刚打好的炮眼因热度高不准立即装药。 （4）不准用已冻结或分解的炸药装炮。 （5）不准使用TNT、黑色炸药等爆破后有大量有害气体的炸药。 （6）严禁在作业现场吸烟或使用火种。 （7）装药棍必须使用木质，严禁使用铁棍。（8）遇有照明不足，发现流沙、泥流未经妥

13、善处理或可能有大量溶洞水、高压水涌出时，严禁装药爆破。（9）必须严格按照爆破设计规定的装药量装药，并按要求堵塞炮眼。（10）严禁向炮眼内投掷装填起爆药包，应用炮棍将起爆药包轻轻推入炮眼。（11）洞内爆破作业必须有带班领导统一指挥，并由经过专业培训且持有爆破操作合格证的专职爆破员担任。（12）实施爆破前，所有人员和机械应撤离现场，安全距离为独头隧道不小于100米；相邻的上下导坑内不小于100米；双线上半断面爆破时不小于400米；双线全断面爆破时不小于500米。（13）双向掘进的隧道两端距离在50米内时，一端爆破必须提前一个小时以书面签字形式通知另一端，在约定的时间内爆破。（14）爆破后，必须经通风排烟15分钟后值班人员方可进入现场检查，经检查确认已排除险情后方可进洞施工。（15）钻眼已装药一般不得平行作业。若采用钻孔台车平行钻眼，而钻孔爆破又采取了下列措施时，可不受此限制：a制订出操作细则，经有关领导批准；b由值班负责人统一指挥。c.装药与钻孔顺序必须是自上而下进行。d.装药与钻孔应隔开一排孔，共距离不少