渭源隧道钻爆方案

-18-1.设计依据（1）渭源隧道设计文件；（2）公安部《爆破作业人员安全技术考核标准》；（3）《爆破安全规程》(GB6722-2003)；（4）《公路工程施工安全技术规程》JTJ076-95；2.工程概况渭源隧道设计为双线隧道，位于甘肃省渭源县以西9km渭河与洮河分水岭（鸟鼠山）。隧道最大埋深左线142m、右线146m。是临渭高速Ⅰ级风险隧道，起讫里程为YK131+116～YK132+200、ZK131+146～ZK132+200,全长2138m。渭源隧道地表范围内分部第四系全新统坡积层，下伏白垩系紫红色砂岩。第四系全新统坡积层岩性为粉质粘土，浅红色，结构松散，土质不均；白垩系砂岩岩性为紫红色泥岩、泥质砂岩，灰白色砂岩，局部褐黄色，局部夹有砂砾岩透镜体或夹层，可见水平层理及近垂直节理。主要地下水为白垩系基岩裂隙水，地下水对混凝土具有微～中等腐蚀性。洞身段白垩系基岩裂隙较发育，但基岩以泥质为主，透水性差，富水性一般。隧址区不良地质作用主要为滑塌。ZK131+230左侧12m分布一滑塌堆积岩，边界呈圈椅状，宽38m，长65m。由于在坡积层与白垩系基岩之间赋存着潜水，长期软化泥质胶结下伏岩层，形成软弱带，在持续降雨或暴雨条件下，上部覆盖的坡积层沿软弱带（岩土界面）滑动，形成滑塌体。该段洞身渭源稳定性差，隧道开挖过程中可能发生侧壁鼓胀和洞顶塌陷等变形。左线各级围岩施工方法起始里程长度（m）围岩级别施工方法ZK131+146-ZK131+300154V超短台阶法ZK131+300-ZK132+200900IV中台阶法起始里程长度（m）围岩级别施工方法YK131+116-YK131+300184Ⅴ短台阶法YK131+300-YK132+200900IV中台阶法3.爆破施工组织3.1爆破管理根据本标段工程特点，项目部成立爆破领导小组，爆破组长负责本工程的爆破施工的组织、指挥和管理。爆破组织机构图如图3-1-1。图3-1-1爆破组织机构图隧道架子队设爆破员、火工用品押运员和安全员，且有丰富的隧道爆破工作经验，并经当地公安部培训发证后上岗。3.2主要施工方法及设备配置本隧道开挖采用钻爆法施工，Ⅳ级围岩采用中台阶法开挖，Ⅴ级围岩采用短台阶法开挖，仰拱全幅开挖，设临时栈桥保证车辆通行。隧道采用YT28凿岩风枪钻孔，设空压机站集中供风，通风管路选用φ150钢管。山顶设100m3高位水池一座，提供施工用水。隧道出碴采用无轨运输，挖掘机、装载机配合自卸车出碴。3.3技术质量管理(1)技术交底首先对爆破人员进行技术交底，将布孔原则，钻孔允许偏差等技术要求传达给所有施工人员。(2)炮孔定位设计及测量人员将炮孔中心位置按设计图准确标在爆破区内。(3)钻孔施工使用有经验的钻工，严格按炮孔布置设计图钻孔。(4)炮孔验收炮孔钻好，由技术人员验收，偏差不大于5cm为合格,抵抗线偏差大的孔应废弃，验收合格后方可装药施工。(5)炮孔装药装药前用高压风吹孔，将炮孔泥砂吹净，由专业爆破作业人员将炸药送到相应的孔位，放好雷管；药卷要装到底，药卷间不留空隙、泥砂，然后堵塞。堵塞用木质炮棍堵粘土，严禁使用铁器冲击炮孔内药包，雷管，装药由专业技术人员指导，由熟练的炮工持证上岗作业。(7)爆破网络检查以上工作全部完工后，由专业人员联网，经反复检查后无误开始警戒。(8)爆破质量检查每排炮后由爆破人员、安全员及技术人员进入爆破现场对爆破质量进行检验。3.4施工安全管理(1)施工前对有关人员进行技术培训和安全教育，认真学习《爆破安全规程》的有关规定。(2)严格按炮孔布置图钻孔、验收、装药。(3)分台阶装填的炮孔数，以一次爆破为限。(4)导爆管起爆时必须事先检测导通状况，同时导爆管必须符合《爆破安全规程》规定。(5)处理瞎炮必须遵守下列规定：①在距瞎炮至少0.5米处另打同瞎炮平行新炮孔，重新装药放炮；②严禁用风镐，铲蚀或从炮孔中取出原放置的引药或从引药中拉出雷管，严禁将炮孔残底(无论有无残余炸药)继续加深；严禁用打孔方法往外掏药；严禁用压风吹这些炮孔；③处理瞎炮的炮孔爆炸后，放炮员和清碴工必须详细检查危石。(6)施工中及时清除台阶和围岩邦壁浮石，防止掉碴石片打伤人，工作台阶不得留有伞檐。(7)火工品运输、储存、领用、登记、退回按《爆破安全规程》的规定执行和当地公安局的规定执行。(8)放炮员、仓管员必须持证上岗。4.隧道爆破施工设计按光面爆破设计布眼，采用YT28型凿岩机钻孔，塑料导爆管非电起爆、毫秒微差爆破。⑴测量放线钻孔前测量放样，准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，用激光铅直仪控制边线。距开挖面50m处埋设中线桩，每100m设置临时水准点。每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理，及时调整爆破参数，以达到最佳开挖断面效果。⑵钻孔作业钻眼前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量，未经主管工程师同意不得随意改动。定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。准确定位凿岩机钻杆，使钻孔位置误差不大于5cm，保持钻孔方向平行，严禁相互交错。周边眼钻孔外插角度控制：眼深3m时外插角<3°，眼深5m时外插角<2°，使两茬炮接口处台阶不大于15cm。同类炮眼钻孔深度要达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。⑶周边眼的装药结构周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数一般控制在1.4～2.0范围内。⑷装药及起爆根据岩石强度选用不同猛度爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。周边眼用φ32×200小药卷，不耦合装药；其余炮眼用φ32×200药卷，连续装药。采用塑料导爆管复式起爆网路非电起爆。装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别，自上而下顺序进行，导爆管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。⑸爆破作业管理控制按“一标准、二要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。“一标准”即一个控制标准。“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作。严格按设计的联接网络实施，控制导爆索连接方向和连接点牢固性。⑹微震爆破隧道周边采用光面爆破，不良地质、浅埋地段采用微震控制光面爆破。微震爆破作业段最大一段允许装药量：Qmax＝R3×（Vkp／K）3／a式中：Qmax—最大一段爆破药量，kg；Vkp—安全速度，cm/s；取Vkp＝2cm/s；R—爆破安全距离，m；K—地形、地质影响系数；a—衰减系数。K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归分析后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。根据以往施工经验，爆破产生大振速部位通常为：掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面（预裂）爆破，为此，采用的措施一是采用楔形复式掏槽技术；二是根据根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量，将药量大的炮眼，分段进行起爆。4.1爆破器材、装药结构及起爆网络（1）主要爆破器材：炸药规格采用Φ32mm-200g药卷。雷管采用非电毫秒雷管分为1～15段，脚线分3m、5m、7m三种，根据爆破循环进尺长度和炮眼间距分别选用。（2）钻眼及装药：为保证隧道光面爆破效果，Ⅳ级围岩周边眼间距在拱部控制在35～45cm并均匀布置，辅助眼间距控制在45～55cm并均匀布置；Ⅴ周边眼间距在拱部控制在35～45cm并均匀布置，辅助眼间距控制在45～55cm并均匀布置；周边眼采用间隔装药结构，辅助眼采用连续装药结构，掏槽眼采用集中装药。掏槽眼采用斜眼掏槽，超深20cm。为保证掏槽效果，掏槽眼水平间距按2.4～4m进行控制，炮眼底间距不大于60cm，掏槽眼采用集中装药。炮眼布置根据现场围岩具体情况可进行个别调整，眼底必须在同一面上，为保证爆破效果炮眼必须采用炮泥进行堵塞且周边眼堵塞不低于20cm。连续装药及间距装药结构示意图如下图所示。装药结构示意图（3）起爆网络及起爆方式起爆网路采用族联形式，导爆管起爆。4.2Ⅳ级围岩钻爆设计IV级围岩采用中台阶法，中台阶法开挖顺序图见下图：炮眼布置、雷管段别见下图所示。中台阶法钻爆设计参数计算表见表中台阶法钻爆设计参数计算表（进尺为1.0～1.2m）序号部位炮眼分类炮眼数（个）雷管段数单孔炮眼长度（米）炮眼长度（m）炮眼装药量装药结构爆破方量（m3）装药系数单孔装药量（kg)合计药量（Kg)1上台阶掏槽眼912.9526.50.451.210.8集中127.42辅助眼1532.6239.20.40115连续32352.5558.60.40123连续42972.5172.80.40129连续53592.587.50.40135连续6周边眼45112.5112.50.4045间隔7底眼2792.567.50.4027间隔8合计183464.6184.89下台阶一排眼13×21226×20.400.816.2×2连续58×210二排眼13×23226×20.400.816.2×2连续11三排眼12×25224×20.400.89.6×2连续12周边眼10×27220×20.400.88×2间隔13底眼13×27226×20.400.816.2×2间隔14合计61×2122×266.2×215仰拱辅助眼1512300.400.812连续32.716周边眼2532500.400.820间隔17合计408032138总计345788.6348.8276.1中台阶法+临时横撑钻爆主要经济技术指标序号项目单位数量/指标备注1开挖断面m2138.062预计每循环进尺m23每循环爆破方量m3276.14炮眼总数个3455钻孔总长度m788.66雷管用量发345未计连接管7炸药用量Kg348.88比钻眼数个/m22.509比钻眼量m/m31.2510比装药量Kg/m31.2611单位体积岩体耗雷管量发/m31.212预计炮眼利用率%85%4.5V级围岩钻爆设计V级围岩采用超短台阶法开挖方式，超短台阶法开挖顺序图短台阶法光面爆破炮眼布置图短台阶法钻爆设计参数计算表（进尺为0.75～1.0m）序号部位炮眼分类炮眼数量（个）雷管段数单孔炮眼长度（米）炮眼长度（米）炮眼装药量装药结构爆破方量m3装药系数单孔装药量（Kg）合计药量（Kg）1上台阶掏槽眼411.14.40.550.51.89集中19.82辅助眼303、51300.450.410.53连续3周边眼2871280.430.39.39间隔4底板眼1391130.450.44.56连续5合计7575.426.376下台阶一排眼7×2117×20.450.42.8×2连续7二排眼7×2317×20.450.42.8×2连续8三排眼8×2518×20.450.43.2×2连续9周边眼9×2719×20.430.32.7×2间隔10底板眼8×2918×20.450.43.2×2连续11合计39×239×212合计36×236×213仰拱辅助眼1111110.450.44.4连续12.714周边眼2431240.430.37.2间隔15合计353511.6台阶法钻爆主要经济技术指标序号项目单位数量/指标备注1开挖断面m21472预计每循环进尺m0.63每循环爆破方量m388.24炮眼总数个2605钻孔总长度m260.46雷管用量发260未计连接管7炸药用量Kg94.48比钻眼数个/m21.89比钻眼量m/m32.9510比装药量Kg/m31.0711单位体积岩体耗雷管量发/m32.912预计炮眼利用率%70%4.6钻孔作业钻孔作业前，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。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，周边眼外插率不得大于5cm/m，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。4.7装药作业清孔：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，装药到孔底，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：装药时，将雷管段数标于孔外导爆管上，由检查人员对雷管段数进行复核，确保准确无误，同时核对药卷规格及装药长度，使每孔装药符合设计要求，检查后做好记录。堵塞：所有炮眼装药后，用炮泥进行堵塞，其长度不小于20cm。炮泥用炮棍顶进，堵塞做到封闭严密。4.8爆破作业连结网络：在所有非必须的机具、设备撤离爆破之后，开始连结网路。连结时尽可能靠近眼孔，孔外网路尽量短，使连结整齐，使连结整齐，使用直观检查网路。连结系统尽量短，但不拉细、打结，避免导爆管、连结块受损坏等。网路连结好后，认真检查连结是否正确。爆破完成后检查人员发现瞎炮时，先查明原因，因孔外导爆管损坏引起的瞎炮，切去损坏部分，重新连接导爆管，再行起爆。此时，接头尽量靠近孔眼位置。因孔内导爆管损坏或是导爆管本身问题引起的瞎炮处理办法按照国家标准《爆破安全规定》中有关规定进行。4.9钻爆效果检验每次掘进爆破通风排烟后，值班技术员和质检员即进入现场对钻爆效果进行检查记录。检查记录光爆效果，炮孔利用率，平均掘进长度，碴体的破碎程度，抛掷距离，围岩的损坏程度等，作为不断优化钻爆设计的依据。4.10控制超欠挖措施根据不同地段情况，选择合理的钻爆参数：每次钻爆循环后，根据爆破震动速度，炮痕保存率、装药量、残眼深度及数量、抛碴距离、堆碴高度、岩碴块度等多方面的测量和数据对比分析，选择合理的钻爆参数，不断优化钻爆设计。控制打眼精度：钻孔前用全站仪测出隧道开挖轮廓线，画出每个炮孔位置，开孔位置偏差不能超过±2cm，钻周边眼时插上炮杆，使侧墙孔在一条垂线上。施工时使用专业的作业人员来领钻，禁止用目测量。钻孔时，专人校核。提高装药质量和炮眼口堵塞质量：在装药前，各段钻孔装药量严格控制，不能超装，雷管不能混装和错装。炮眼装药后，认真堵塞炮泥，边堵边用炮泥棍捣实。加强地质预报工作：配备一名有专业特长的地质工程师进行掌子面地质描述，对岩性、地层结构、裂隙节理发育情况及水文地质情况作出描述，并配合有关设备或仪器作出开挖前的地质预报，协助爆破人员进行修正和改善装药参数，达到提高爆破效果，控制超欠挖的目的。坚持对开挖断面的信息反馈：开挖放炮后，及时了解断面超欠挖情况、爆破效果等，以使制定下一个循环的改进措施。并准确标出超欠挖部位的位置，提醒司钻人员纠正偏差，根据信息反馈及时调整钻爆参数，优化钻爆设计，钻爆施工工艺图。钻爆施工工艺图5.爆破安全技术与安全措施5.1安全校核在爆破工程中，一般多以振速来衡量爆破振动强度，并作为划分破坏程度的指标，我国也用质点垂直振动速度值作为判断、评价爆破点周围建筑物安全程度的标准，其公式如下:—建筑物质点垂直振动速度，；—炸药重量，kg，取III级围岩上台阶开挖总装药量261.7Kg；—自爆源到被保护建筑物或构筑物的距离，m。爆破中心一般按药量分布几何中心计算。如果被保护建筑物与各爆源点的距离大于药量分布几何中心至被保护建筑物距离的10%时，则R值按下式计算：式中：—被保护建筑物或构筑物的距离，m；—药包总数；—与岩石性质、地势高低、爆破方法和爆破条件有关的系数。岩石取300～700，土取1500～2500；—爆破地震波随距离衰减的系数，一般为1.5～2.0，较远距离为1.5，近距离为2.0；根据铁道部文件铁建设【2010】120号文件二次衬砌距长子面的距离：Ⅳ级围岩不得大于90m，Ⅴ、Ⅵ级围岩不得大于70m；考虑到掌子面爆破对二次衬砌的影响，当围岩等级为Ⅳ时，取R=90m，=1200由公式计算：=，由表6-1-1知，混凝土建筑物、构筑物爆破振动速度临界值为≤200mm/s，故安全。当围岩等级为Ⅴ时，取R=70m，=1600由公式计算：=，由表6-1-1知，混凝土建筑物、构筑物爆破振动速度临界值为≤200mm/s，故安全。当已知被保护建筑物、构筑物的允许临界爆破质点振动速度和距离时，也可以由以上式推算一次允许的爆破最大装药量。建筑物、构筑物爆破振动速度允许界限建筑物和构筑物类别振速临界值（mm/s）安装有电子仪器设备的建筑物≤50质量差的古、旧房屋50～70质量较好的砖石建筑物100～120坚固的混泥土建筑物、构筑物≤200土质边坡≤505.2爆破飞石控制对于控制飞石，除了合理地选择爆破作业指数及炸药单耗，科学的计算最小抵抗线，合理的确定堵塞长度、严格控制堵塞质量，防止飞石造成人身伤害。飞石产生的最远距离由下式估算：；KA，与地形、地质、气候等条件有关、一般取1.5。W，最小抵抗线的最大值，取w＝1.2m。n，爆破作用指数，0.5。L＝9m。为了保证绝对的安全，爆破飞石控制在200m范围内。5.3爆破器材存放、运输管理（1）炸药领取前现场技术主管根据隧道内实际围岩情况，设计允许作业步距，依据钻爆方案计算钻孔数量、使用药量、认真填写领用申请单，报分部安全总监批准后向炸药库申请。（2）炸药库手续完成后，由押运员采用专用火工品运输车及时运到现场，监炮人员组织工人进行装药，并在监炮记录表上准确填写爆破的位置，炸药用量等，体现出“领哪炸哪”的原则。对未使用完的余量炸药必须同一个工作日内采用专用车辆退回炸药库。严禁在车内留存炸药，甚至过夜留