雷打石隧道爆破施工方案终

/广东省潮州至惠州高速公路TJ3合同段隧道爆破施工专项方案中交其次公路工程局有限公司广东省潮州至惠州高速公路TJ3合同段项目经理部2013年11月目录一、工程概况 1二、施工方案选择 1三、爆破方案设计 1四、钻眼爆破平安留意事项 12潮州至惠州高速公路TJ3合同段雷打石隧道爆破施工专项方案一、工程概况雷打石隧道分左、右线布置，左线隧道里程ZK40+858～ZK41+730，长872m,进口设计标高31.879m，出口设计标高38.09m，最大埋深110.6m，纵坡0.781%；右线里程K40+820～K41+758，长938m，进口设计标高31.582m，出口设计标高36.868m，最大埋深104.5m，纵坡0.781%。两端洞门类型均接受端墙式。二、施工方案选择为了保证隧道开挖质量，又能加快施工工期，接受“矿山法”施工方法，即接受“钻眼爆破”方式破岩，为了使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度的减轻爆破对围岩的扰动和破坏，尽可能的保持原岩的完整性和稳定性，拟接受全断面光面爆破施工方案。三、爆破方案设计1、爆破器材的选择1）炸药的选择隧道工程爆破用的炸药应是运用平安、性能稳定、威力适当、产生有毒有害气体少的炸药。目前在隧道施工爆破中运用最广的是硝胺类炸药。依据工程状况，选用2号岩石硝铵炸药，周边眼运用小直径炸药，其他眼运用标准型炸药。可依据当地实际状况选用炸药。其药卷规格、炸药性能如表一所示：、表一隧道所用药卷规格、炸药性能序号炸药名称炸药规格炸药性能适用范围直径/mm长度/mm质量/g密度/(g/cm³)爆速/（m/s）猛度/mm威力/ml殉爆/cm有害气体/(L/kg)保存期/月12号岩石硝铵炸药（标准型）351651500.953050123207<436适用于一般岩石隧道，孔径40mm以下的炮眼爆破；大孔径的光爆22号岩石（小直径）222701050.8422003203<436适用于一般岩石隧道的周边光爆2)起爆材料起爆材料可以用导爆管和非电雷管，因为塑料导爆管具有抗电、抗火、抗冲击性能好；起爆传爆性能稳定，甚至扭结、180°对折、局部断药、管端对接仍能正常传爆；安装简洁；运用便利；价格便宜；运输和运用过程中抗破坏实力强；且可以作为非紧急品运输等优点。导爆管的发爆可以用8号火雷管、导爆索、击发枪、专用激发器发爆，本工程中运用专用激发器发爆。2、爆破参数的确定1）炮眼深度L本工程要求月成硐150m，全断面一次开挖，每日2个循环，每月按28d计，每掘进循环的支配进尺数，依据炮眼深度计算式有：式中L——炮眼深度，m；l——每掘进循环的支配进尺数，m；——炮眼利用率，不低于0.85，本设计取0.92。实际取炮眼深度为2.9m，每循环进尺，一般深掏槽眼较其他炮眼深度加深。2）炮眼直径D隧道工程爆破中，常用不耦合系数来限制药卷直径和调整炮眼直径，它反映炮眼孔壁和药卷之间的空隙程度。药卷直径的大小应和炮眼直径D相匹配，以免发生沟槽效应而导致被动药卷拒爆，一般炮眼应将限制在，周边炮眼应将限制在，接受间隔装药时，还要保证药卷之间的间隔距离不大于其殉爆距离，避开发生被动药卷拒爆。炮孔过小，不利于装填药卷；炮孔过大，会降低爆破效果和钻眼速度。依据施工单位常用的钻孔设备和已选用的药卷直径，确定炮孔直径为42mm。3）炮眼数N依据公式：式中——炮眼数目，不包括未装药的空眼数；——单位耗药量，一般取；——开挖面积（为设计开挖面积，施工开挖面积应在其基础上适当加大，即预留变形量）；——装药系数，即装药长度和炮眼全长的比值，其取值参考表二；——每米药卷的炸药质量，kg/m，2号岩石硝铵炸药（标准型）每米质量据表一可算出为0.91kg/m。表二装药系数值炮眼名称围岩类别Ⅳ、ⅤⅢⅡⅠ掏槽眼0.50.550.600.650.80帮助眼0.40.450.500.550.70周边眼0.40.450.550.600.75开挖断面装药系数依据表二，并综合考虑各类炮眼的装药系数选取，=0.42。单位炸药消耗量依据表三选取，因为运用台阶法开挖，所以依据表一，推算出=0.91，带入上式则有个实际取164个炮眼。表三隧道爆破单位耗药量q（kg/m³）掘进断面积/m²围岩类别ⅣⅤⅢⅣⅡⅢⅠ461.51.82.32.9791.31.62.02.510121.21.51.82.2513151.21.41.72.116201.11.31.62.040431.11.4注：围岩分类依据附录1分类；表中所用炸药为2号岩石铵梯炸药。4）总装药量依据装药量计算式，计算一个循环的总装药量，可以依据围岩不同的状况据表三确定q的取值。3、工作面炮眼布置隧道爆破通常接受掏槽爆破，并接受周边光面爆破技术，将开挖断面上的炮眼分区布置，并分区分层按依次起爆，逐步扩大完成一次爆破开挖。分为掏槽眼、帮助眼、周边眼。其布置依次是：先选择确定掏槽方式并布置掏槽眼；然后布置周边眼（确定周边眼间距E、最小抗拒线W、开眼位置d、外插角）；最终在掏槽眼和周边眼之间逐层布置帮助眼。帮助眼最外一圈炮眼称为“内圈眼”。1）掏槽眼的选择方式和布置掏槽眼一般应布置在开挖面中心偏下部位。为使爆出平整的开挖面，除掏槽眼和低眼外，全部炮眼眼底应落在同一平面上。通常掏槽眼和底部炮眼深度相同，比其他炮眼深1520cm。直孔掏槽面积（包括帮助掏槽孔）占断面总面积5%10%，槽口尺寸常在1.01.2㎡之间。楔形掏槽面积占断面总面积10%20%,槽口尺寸常在416㎡之间。由于本隧道断面积达到57m²，炮孔实际深度为2.9m，为断面较大，炮眼较深的开挖形式，由于为全断面一次开挖，拟接受垂直楔形掏槽中的二级复楔形方式，内楔孔深应较小，装药也较少并先行起爆。由于目前还没有较好的斜孔掏槽炮孔间距理论公式，依据施工须要以及阅历参数表四，拟共布置10个掏槽眼，其中外楔孔6个，眼深在每循环炮眼深度2.9m的基础上加深0.2m，所以深度取3.1m，外楔孔和工作面相交角度为74°，每对眼的眼口距离B为2.1m，眼底的距离b为0.3m；内楔孔4个，深度取1.5m，其和工作面相交角度为72°，每对眼的眼口距离B为1.16m，眼底距离b为0.2m。具体参数如图二所示。表四垂直楔形掏槽爆破参数围岩类别斜度比B/cmb/cm炮眼数量/个Ⅳ类及以上70°80°1:0.271:0.187080304Ⅲ类75°80°1:0.271:0.1860703046Ⅱ70°75°1:0.371:0.275060256Ⅰ55°70°1:0.471:0.373050206注：为掏槽眼和工作面的夹角；B为掏槽眼眼口的间距；b为掏槽眼眼底的间距。楔形掏槽的特点是：掏槽眼数目少且炸药消耗量低，掏槽体积大，易将岩石抛出。但是，掏槽眼深度受到隧道断面尺寸的限制，不便于多台凿岩机同时作业，岩石抛出较远且岩堆分散，影响装岩效率，不易提高循环进尺。掏槽眼单孔装药量计算：由表二掏槽眼装药系数=0.5，帮助眼装药系数=0.4，周边眼装药系数=0.4。单个炮孔的装药量、装药卷数和装药系数、炮眼深度和单个药卷的长度及质量有关，具体计算如下：4个浅掏槽眼：单孔装药卷数=0.5×1.58÷0.165=4.8卷（实际取5卷）单孔装药量=5×0.15=0.75kg6个深掏槽眼：单孔装药卷数=0.5×3.25÷0.165=9.85卷（实际取10卷）单孔装药量=10×0.15=1.5kg2）周边的布置和光面爆破技术周边眼布置原则和标准为：应严格依据设计位置布置；断面拐角处应布置炮眼；为满足机械钻眼须要和削减超欠挖，周边眼设计位置应考虑0.030.05的外差率。并应保证岩面平整，围岩壁上保存有50%以上的半面炮眼痕迹，无明显的爆裂开缝；超欠挖尺寸符合规定要求，围岩面上无危石。岩体较坚硬或较完整时，眼口应布置在设计轮廓线上，眼底应落在设计轮廓线以外1015cm；当岩体较软或较裂开时，眼口则应开在开挖轮廓线以内510cm，低眼应落在设计轮廓线上。光面爆破参数的确定原则和方法：周边眼间距E和炮眼直径d关系应满足E=（1018）d，一般取E=320720mm，一般取E=320720mm；周边眼密集系数K（K=E/W）应限制在0.670.8之间，所以光爆层厚度（最小抗拒线）W一般取500800mm之间；装药不耦合系数应保证，并保证药卷直径不小于炸药的临界直径；线装药密度即单位长度炮眼中的装药量应满足，软岩或接受光爆层单独爆落时，为0.150.25kg/m，硬岩或全断面一次起爆时，为0.300.35kg/m。具体数值如表五所示：表五光面爆破一般参考数值岩石类别炮眼间距E/cm抗拒线W/cm密集系数K=E/W装药集中度/()硬岩557060800.71.00.300.35中硬岩456560800.71.00.200.30软岩355040600.50.80.070.12依据实际状况，选取本隧道周边眼间距为450mm，最小抗拒线取550mm，光爆孔密集系数为0.82。由于围岩较软，周边眼向外倾斜，眼底落在施工轮廓线上，眼口应在设计轮廓线以内，即预留变形量，其值据表六可取100mm，周边眼外差率为0.034。依据隧道周边总长度和炮孔间距，计算周边眼个数为实际取64个。周边眼单孔装药量计算：由表二得周边眼装药系数=0.4，依据表五和实际状况取装药集中度为0.2。单个炮孔的装药量计算如下：单孔装药量=单孔装药长度×装药集中度=2.9×0.4×0.2=0.24kg单孔装药卷数=0.24÷0.105=2.3卷实际取2.5卷，并接受反向装药且为间隔装药，装药长度为1.2m。表六新奥法施工开挖预留变形量公路隧道铁路隧道围岩类别跨度/mⅣⅢⅡⅠ围岩级别隧道类别ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ910577121217特殊设计一般双线隧道—133557710特殊设计7935577101015一般单线隧道——133557710高速双线隧道—35588101015现场量测测定高速单线隧道——255808123）帮助眼及底眼布置掏槽爆破后，由于槽腔的存在，帮助眼爆破就存在两个自由面，类似露天台阶爆破状况，因此帮助眼爆破参数的选取和台阶爆破相同，其最小抗拒线可按表七确定，还可以依据其和孔径的比值选取，坚硬岩石为W=（2530）；中等坚硬岩石为W=（3035）；松软的岩石为W=（3540）。表七帮助眼的最小抗拒线W（单位：m）岩石坚实系数f炸药做工实力/ml30034535039540011.50.880.961.01.101.151.201.620.820.900.920.961.01.10340.720.800.820.900.921.0560.660.700.720.800.820.90780.600.650.660.700.720.809110.520.580.600.640.660.7012140.450.500.520.500.600.6415180.420.440.450.500.520.60由于本设计中选用的是2号岩石硝铵炸药，其威力为320ml，岩石坚实系数f=45，所以据表七和孔径的比值综合考虑，可以选择最小抗拒线W为0.72m。帮助眼炮孔间距取为，此设计中，依据实地状况，计算出孔间据为0.8m。总炮眼数为90个。帮助眼单孔装药量计算：由表二帮助眼装药系数=0.4，并由表一可以查出炸药的规格参数。单个帮助眼炮孔的装药量具体计算如下：单孔装药卷数=0.4×2.9÷0.165=7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kg4）装药结构和填塞装药结构式指被动药卷和主动药卷在炮眼中的位置形式。它包括药卷之间的间距、主动药卷的位置和方向、眼口的堵塞方式，其可分为正向装药和方向装药，也可分为连续装药和间隔装药。具体结构如图三所示。正向装药是将主动药卷放在眼口其次个位置上，雷管聚能穴朝向眼底；反向装药是将主动药卷放在眼底其次个药卷位置，雷管聚能穴朝向眼口。图三装药结构在本设计中，由于反向装药结构能提高炮眼利用率，削减瞎炮率，减小石渣块度，增大抛掷实力和降低炸药消耗量，所以接受反向装药。其中掏槽眼和帮助眼接受连续装药，周边眼接受间隔装药，且药卷之间用炮泥隔开。在炮孔用粘土或粘土加砂混合制作的炮泥填塞，填塞长度约为炮孔长度的1/3，当孔长小于1.2m时，填塞长度应为炮孔的1/2。爆破图表及起爆依据爆破器材状况，接受毫秒导爆管雷管孔内限制延期起爆法，即接受微差爆破法，起爆依次为：掏槽眼—帮助眼—周边眼—底眼，且在同一个开挖面上，同圈炮眼同时起爆，不同圈（层）的炮眼则“由内向外逐层起爆”。各个炮眼所运用的毫秒导爆管段别和起爆先后依次等相关参数如表九所示，延迟时间如表八所示。接受导爆管复试练级方式，炮孔布置及爆破网络如图四、图五所示。表八迟发非电雷管的段别及延期时间毫秒迟发雷管（其次系列）半秒迟发雷管秒迟发雷管段别延期时间/ms段别延期时间/ms段别延期时间/s段别延期时间/s113114604010.1311.022510125504520.50.1522.00.535010136505031.00.1534.00.64147605541.50.2046.00.8511015158806052.00.2058.00.96150201610207062.50.20610.01.071712009073.00.20782502518140010083.50.20819.02.093103019170013093.84.5925.02.51038035202000150104.65.31