钻爆设计.docx
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钻爆设计
隧洞开挖支护方案
由我局施工的掌鸠河引水供水工程Ⅲ标段的隧洞工程有小坪子隧洞和麦地冲隧洞。
自进洞施工以来，经过工程师、技术干部及各队施工人员共同研究和经过实际爆破试验，采取各种钻爆方案和支护方案，现各洞口已基本能够达到开挖的技术要求和支护的安全需要。
具体开挖和支护方案如下：
一、洞身开挖方案
（一）地质情况：
小坪子隧洞进口地质情况较好，属于弱风化的白云岩，节理较发育；小坪子隧洞出口为风化的板岩、煤干石，地下水发育，节理较发育，部分地段属于不良地质；麦地冲隧洞进口为风化的板岩，节理发育；麦地冲隧洞出口为不良地质，全风化，碎石夹土。
根据不同的围岩类别和具体的岩石特性确定不同的爆破参数，以达到预期的开挖效果。
（二）施工条件
钻孔直径为42mm，炸药为普通硝氨炸药，有水时采用乳化炸药，药卷直径35mm，每卷长25mm，重200g，雷管采用非电毫秒雷管。
（三）基本原则
力争达到光面爆破要求，严格控制开挖轮廓，减少超欠挖量。
具体措施如下：
1、掏槽方式
采用直眼掏槽方式，主要优点是深度不受坑道断面尺寸限制。
掏槽眼所有炮眼都垂直于工作面且相互平行，中部设不装药的中空眼，提供槽内岩石破碎的膨胀空间。
掏槽眼深度比其他炮眼深15-20cm。
2、周边眼
（1）周边眼位置在开挖断面轮廓线上，允许根据围岩实际情况沿轮廓线调整的范围不得大于5cm；
（2）周边眼外插角控制在3°以内，保证眼底不超出开挖断面轮廓线10cm；
（3）周边眼采用导爆索起爆，并严格控制装药量，周遍眼间距根据围岩类别不同确定，一般40-60cm；
3、周边眼与掏槽眼之间布置适当数量的辅助眼。
4、施工注意事项：
（1）光面爆破必须注意：
准确的画线布眼、平行钻眼、正确的装药结构和准确起爆；
（2）所有炮眼均应用炮泥堵塞，以提高爆破效果；
（3）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩初期支护一般8cm，再考虑5cm沉降量，开挖断面拱部共须放大13cm，Ⅴ类围岩开挖考虑20cm厚初期支护和10cm沉降量，拱部共须放大30cm，边墙放大20cm。
（四）光面爆破允许超挖和炮痕保存率
光面爆破允许超挖和炮痕保存率
顺序
项目
硬岩
中硬岩
软岩
1
平均线性超挖量（cm）
10
15
15
2
最大线性超挖量（cm）
20
25
25
3
两炮衔接台阶的最大尺寸（cm）
3
3
3
4
炮眼痕迹保存率%
≥80
≥50
≥20
注：
1、超欠挖的测量以爆破设计开挖线为准；
2、平均线性超挖量=超挖面积
爆破设计开挖断面周长（不包括隧道底宽度）；
3、最在线性超挖量系指最大超挖处到爆破设计开挖轮廓切线的垂直线；
4、炮眼痕迹保存率=残留有痕迹的炮眼数
周边炮眼总数应在开挖轮廓面上均匀分布；
（五）测量及放样
各洞进洞均由测量队进行高程、进洞方向的控制测量。
开挖轮廓按开挖支护方案放线。
洞室开挖以轴线控制点，水准点及断面轮廓进行控制，并按每进尺5米测量净空断面。
爆破清理完毕，进行断面检查。
（六）施工方案
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩全断面光面爆破，Ⅴ类围岩全风化岩石，采用上断面钻眼不装药、下断面爆破方案或采用人工风镐开挖，Ⅴ类风化岩石，短进尺，弱爆破，强支护施工。
特别是Ⅴ类风化岩石，应根据具体岩层、节理、地下水情况采取特殊钻爆或预留光爆层。
特殊Ⅴ类围岩及不良地质地段设超前管棚支护或超前锚杆支护。
1、隧洞钻爆工艺
隧洞开挖采取全断面光面爆破施工方法，其施工工艺流程见框图
2、开挖爆破作业循环时间安排
根据隧洞地质情况不同，确定初期支护是否紧跟，区别为以下两种情况：
开挖爆破作业施工工艺流程图框图
（2）
（1）地质条件相对较好时（Ⅱ、Ⅲ级围岩），出碴后对岩面进行初期支护：
8cm喷C25砼和随机锚杆。
即可进行下一循环开挖作业；
（2）当地质条件相对较差时（Ⅳ、Ⅴ级围岩），出碴后必须及时进行初期支护：
15-30cm喷C25砼、钢格栅、锚杆、钢筋网后方可进行下一循环开挖爆破作业。
其作业循环时间安排如下图：
开挖爆破作业循环时间安排横道图
序号
作业名称
时间
（h）
经历时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
清理排水搭架子
1.5
2
测量画线
0.5
3
钻孔
3.5
4
装药、起爆
1.0
5
通风排烟
0.5
6
找顶排险
0.5
7
出碴
3.5
8
支护
1
合计
12
注:
每循进尺寸2～2.5m，Ⅴ类围岩进尺1.5m，支护为围岩好时2-3个循环进行一次。
（3）施工工艺措施
A施工准备:
根据隧洞围岩情况进行钻爆设计,并选取与隧洞石质情况相似的围岩进行爆破试验。
进行机械设备和机具的维修和保养，准备火工品等材料。
见隧洞开挖光面爆破设计图。
B测量画线：
用经纬仪确定方向，水准仪控制标高，用红油漆准确绘出开挖面的中心线和轮廓线，按钻爆设计标出各类炮孔的位置，其误差不超过5㎝；
C钻架台车就位：
将钻架台车移到开挖掌子面，固定好，接好风水管道；
D钻孔：
按爆破设计炮眼位置准确定出钻孔位置，周边眼和掏槽眼的精度要比其它眼精度高，钻眼误差不大于5㎝。
周边眼钻孔时，要保证钻杆平行于隧道轴线，钻杆外插角不大于30，确保开挖台阶不大于3㎝。
掏槽眼严格控制眼间距、深度和角度，严禁炮眼打穿或相交，掏槽眼要比其他眼深20㎝；
E清孔装药：
装药前用高压风将孔内的石碴和水清净。
底眼用木塞堵塞，防止淤孔；药串和起爆药卷按设计事先加工好，盘好脚线，分段、分号装在箱内备用，确保装药作业有序进行，装药作业按钻爆设计药量分片、分组进行，实行定人、定位、定量，并按规定捣实、堵塞炮眼。
装药过程中不能损坏导爆管，防止造成瞎炮；
F连结网络、起爆：
起爆采用复式网络，以确保起爆的可靠性。
连结时注意导爆管不能打折或拉细。
引爆雷管用胶布包扎在一簇导爆管自由端10㎝处，网络连接好后由专人负责检查有无遗漏，确保准确无误，设备人员撤至安全距离后，方可点火起爆；
G通风排烟：
起爆后，即开启通风系统，向掌子面压送新鲜空气，吸出洞内爆破产生的烟尘，保证作业环境空气清新；
H找顶、排险：
通风20分钟，待爆破掌子面没有烟尘后，由专人进行找顶作业，用钢钎排除爆破面的危石险石，并向碴体喷水降尘；
I爆破效果的检查：
爆破后，爆破工及施工技术人员及时到达现场检查爆破效果，内容包括：
岩石变化情况，爆破进尺（炮眼利用率），周边眼半痕率，断面超欠挖尺寸、岩块大小等，并据此及时调整爆破参数。
（4）爆破试验与爆破监控
根据掌握的地质资料和初步钻爆设计，结合拟采取的施工方法，将采用的爆破材料和钻孔机械条件，对本工程的爆破工作先进行试验，以确定爆破需要用的各种技术参数，以便为准确的钻爆设计提供依据。
同时对爆破进行监控量测。
（5）爆破质量标准
A、残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布，且残留炮根深度不大于炮眼深的15%（炮眼利用率大于85%）；
B、周边炮眼半痕率（痕迹保存率）：
Ⅱ类完整岩石不小于85%;Ⅲ、Ⅳ类较完整或完整性较差岩石不小于50%;Ⅴ类较破碎或破碎岩石不小于20%；
C、相邻两孔间岩面完整、孔壁不应有明显的爆震隙；
D、相邻两炮接茬台阶不大于3㎝。
E、隧洞开挖应严格按照开挖支护方案进行放线，不允许任何的欠挖。
施工中由于地质的原因需改变开挖断面时，向工程师提交施工措施给予批准。
F、爆破后和出碴前，清撬所有开挖面上残留的危石碎块，以确保进入洞内的人员和设备的安全。
在施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩的稳定情况。
G、对隧洞开挖爆破后的岩石开挖面，在进行支护或砼衬砌前用高压水或高压风冲干净。
H、穿越断层破碎带和软弱松散围岩时，严格按不良地质工程施工方法施工。
I、在开挖过程中，注意保护支护结构不变损坏。
在支护结构附近进行爆破时，爆破技术和爆破参数及安全爆破距离进行专门的设计和试验。
J、初期支护不侵占二次衬砌断面。
（6）爆破安全控制
A、钻爆作业过程中，安全员始终坚守岗位，观察岩石变化情况，发现异常情况及时采取有效措施；在施工中不断优化、调整钻爆设计参数。
B、确保地下砼衬砌灌浆和支护结构不受破坏，并经试验确定现场安全距离；
C、找顶排险必须到位，不能遗留危石；找顶作业时专职安全员必须在场观察指挥，并检查找顶排险是否达到要求，找顶作业时必须保证足够的照明亮度；
D、掘进中如岩石发生较大变化，必须报工程师，所采取的处理方案必须经工程师批准后，方可继续进行钻爆施工；
E、炸药、雷管等火工品必须按火工品安全管理规定进行发放、使用和回收。
F、隧洞单向开挖，安全地点距爆破工作面必须大于200米，爆破前应将施工机具放至距爆破面大于100米。
G、地下水丰富地段增设排水孔降低其对初期支护的压力。
H、隧洞进、出、支洞口必须进行支护，排水，并加强巡视。
（7）钻爆工班劳动力安排见下表
钻爆工班劳动力安排表
序号
工种
工作内容
人数
备注
1
工班长
指挥全班作业
1
其中，管道工、电工、安全员由全队统一安排使用。
2
凿岩工
钻孔
6
3
爆破工
装药、连接网络起爆
3
4
力工
接风水管、搭架子、清理
3
5
管道工
保证风水供应
3
6
电工
保证照明灯具接电
2
7
排险工
找顶排险
2
8
安全员
负责洞内作业安全检查
2
一、洞内支护方案
考虑整个开挖时间较长，洞内围岩暴露时间长，且隧洞大部分位于地下水位线以下，综合各方面考虑，为保证施工安全，确定如下施工方案：
Ⅱ类围岩开挖支护工程量表（每延米）
序号
工程名称
单位
数量
备注
1
岩石开挖
m3
11.104
2
喷C25砼
m3
0.694
考虑25％回弹量为0.8675
Ⅲ类围岩开挖支护工程量表（每延米）
序号
工程名称
单位
数量
备注
1
岩石开挖
m3
12.316
2
喷C25砼
m3
0.734
考虑25％回弹量为0.9175
3
Φ22锚杆
根
10
每根2米
Ⅳ类围岩开挖支护工程量表（每延米）
序号
工程名称
单位
数量
备注
1
岩石开挖
m3
12.316
2
喷C25砼
m3
0.734
考虑25％回弹量为0.8675
3
Φ22锚杆
根
10
每根2米
4
挂网压筋
kg
26.88
每1.5米一环Φ22钢筋
5
φ6钢筋网
m2
6.22
每延米250mm×250mm
Ⅴ类围岩开挖支护工程量表（每延米）
序号
工程名称
单位
数量
备注
1
岩石开挖
m3
17.31
2
喷C25砼
m3
2.245
考虑25％回弹量为2.806
3
Φ22锚杆（或定位插筋）
根
16
每根2米
4
φ6钢筋网
m2
11.225
必要时
5
格栅钢架
榀
2
6
超前小导管（每循环量）
根
15
每根3.5-4米（必要时注浆）
7
超前锚杆（每循环量）
根
10/24
每根3.5-4米（必要时注浆）,当不采用小导管全部采用超前锚杆时为24根
二、开挖支护形式
Ⅱ类围岩开挖完成后进行喷C25混凝土，厚度为80mm，大半圆封闭（除铺轨面以下）。
Ⅲ类围岩开挖完成后进行Φ22系统锚杆锚固，锚杆长2米，间距1.5米×1.5米梅花型布设，外喷C25混凝土，厚度为80mm，大半圆封闭（除铺轨面以下）。
Ⅳ类围岩开挖后及时进行施工支护，采用Φ22系统锚杆，杆长2米，间距1.5米×1.5米梅花型布设，半圆上部布设钢筋网，网格间距250mm×250mm，并每1.5m设一道压筋。
然后喷80mm的C25砼，大半圆封闭（除铺轨面以下）。
Ⅴ类围岩地段开挖前，拱部布设单层超前注浆小导管或超前锚杆，环向间距30cm，小导管（锚杆）长度3.5-4m,布设于拱部。
然后进行开挖，开挖后必须立即进行支护后，架设加强型格栅钢架，间距50-100cm，格栅间纵向连接筋间距40cm，格栅采用定位插筋或锚杆定位，顶拱、边墙铺挂钢筋网，间距250mm×250mm，外喷C25混凝土厚度为150-300mm，整个封闭。
三、支护的结构设计和详细设计
结构设计和详细设计图纸
四、施工设备一览表
序号
设备名称
型号
台数
备注
1
风枪
A．YT28
9
2
砼喷射机
KSP-Ⅲ
3
3
电焊机
6
五、施工工艺
（一）超前注浆小导管
1、前注浆小导管采用Φ42无缝钢管，长3.5-4m，前端制成尖状。
需要注浆时前段3m钻φ6小孔，间距30cm，排与排之间梅花型错开布置。
其施工工艺如下：
A、测量放线：
按设计开挖轮廓线，外插角3-5°。
B、小导管制作尾部采用套丝，并与注浆器相配套。
C、注浆液采用1：
0.8水泥浆，注浆压力不大于0.3MPa，注浆压力达到0.3MPa关闭注浆器阀门，停止注浆。
（二）锚杆施工
1、锚杆支护施工工艺流程如图示：
2、原材料要求
钢筋：
材质和直径符合设计要求，杆身必须调直无缺损；杆长加工误差不大于±1㎝，并应除锈、油污、杂质；
水泥：
选用新鲜的425#普通硅酸盐水泥；
砂：
经严格筛分的中砂；
速凝剂：
其掺量为水泥用量的2%～4%；
配合比：
量料比：
1：
1～1：
1.2水灰比：
（重量比）0.38～0.44
灌浆设备：
采用牛角式灌浆器。
锚固剂锚杆采用厂制药卷状锚固剂，使用前放入水中浸泡3～5分钟，逐卷装入锚杆孔内，插入锚杆固定即可。
3、钻孔
用凿岩机按设计孔位钻孔，钻孔方向尽量与岩石节理面方向正交，孔径大于锚杆直径15～20㎜，以保证锚杆与岩石之间锚固砂浆充足。
灌浆前用高压水洗孔。
4、注浆锚杆安装
将注浆管插入到孔底，在注浆同时，将注浆管徐徐地拔出，待注浆管口距孔口20～30㎝时，停止灌浆，然后插入锚杆到孔底，将砂浆挤满钻孔，为防止锚杆滑出，用木楔临时固定。
5、质量检查
洞内自然条件下养护，达到设计强度后，按SDJ57—85《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》进行质量检查，内容包括：
锚杆长度、间距、角度、抗拉拔力等，其中抗拉拔力要用锚杆拉拔仪做试验检测。
（三）强化钢筋网的施工
1、原材料：
钢筋网所用钢筋直径、强度规格等必须符合设计要求，现场采取抽样检测。
2、钢筋网按设计或工程师指定部位铺设，铺设时要随岩面起伏铺设，尽量与岩面密贴，并保证圆顺。
3、钢筋网接头连接采用绑扎，并与锚杆绑扎固定牢固。
4、质量要求：
钢筋网不得有锈，钢筋网铺设绑扎牢固，喷射砼时不得晃动。
（四）格栅钢架安装
1、格栅钢架在钢构件加工厂制作，按1：
1胎摸比例放样，在钢板平台上安装模具，分节制做，按单元加工成型。
2、安装前，钢架必须先进行试拼，检查合格后方可运输到现场。
3、安装时，首先测出隧洞中线，抄出各单元节点的标高后，将各单元按顺序安装就位，再检查钢架轮廓尺寸，进行调整，符合设计要求后将法兰螺栓拧紧，并与锚杆头点焊临时固定，测量班重新检查符合施工规范规定后，将钢架与露出锚杆进行焊接牢固，并用骑马垫块将钢架楔紧。
最后焊接连接筋。
4、质量要求：
A钢架安装尺寸必须符合设计要求；B垂直度控制不大于2度；C各法兰螺栓必须拧紧；D连接筋焊接必须牢固。
（五）喷射砼施工方法
1、本工程喷射砼采用湿喷法施工，其工艺流程如下：
2、材料要求
水泥：
采用新鲜的425#普通硅酸盐水泥，性能应符合国家标准，严禁使用受潮或过期水泥。
砂子：
采用符合规范的标准中粗砂，含水量控制在8%～12%以内。
石子：
采用压碎值及粒径符合标准的碎石，粒径在5～15㎜之间，使用前必须筛洗干净，含水率不大于6%。
速凝剂：
为达到速凝和提高早期强度的效果，喷射砼中经试验确定加入3%的速凝剂。
3、喷射砼拌合及运输
喷射砼混合料的拌合在洞外拌合站用拌合机拌合，充分搅拌2min，拌合料用砼运输罐车送到现场。
4、喷射作业
A准备工作：
清洗岩面，喷射机就位，接通风水电，干料拌合，速凝剂运到现场；
B开机：
喷射机安装调试后，开机；先送水，后送风，再送料；
C上料：
人工用锹上料，料斗内要保持充满，并用筛网过滤大粒径骨料，以防堵管；
D喷射：
喷射作业分段分块进行，每段长度不大于6m，环向宽度1.5～2m。
喷射时遵循先下后上、先凹后凸的原则，采用螺旋式喷射方式，喷头与岩面距离控制在80～100㎝，喷射角度尽量与岩面垂直，并根据回弹量大小予以调整。
E喷射砼技术参数的确定
经过试验确定喷C25砼参数如下：
灰量比：
1:
3.8
含砂率：
0.5
水灰比:
0.5
理论配合比：
水泥：
砂：
石子=1:
1.9:
1.9
施工配合比：
根据现场情况确定。
工作风压：
经验值0.25Mpa
工作水压：
0.1～0.2Mpa
F支护与防护作业劳动力配备：
见下表
支护与防护作业劳动力表（一个工作面）
序号
工种
工作内容
人数
备注
1
工班长
指挥协调工班作业
1
电工及管道工归全队统一指挥调度
2
钢筋工
绑扎钢网
2
3
岩凿工
钻锚杆孔
3
4
喷射手
喷砼作业
2
5
电工
保证照明及机具用电
1
6
管道工
保证风水供应
2
7
力工
安装锚杆、注浆及喷砼上料
5
G施工注意事项
a喷射砼作业前应仔细检查岩石并处理，喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于人、机联系，及时调整风压、水量；
b经常检查喷射机出料弯头、输送管以及输送管接头，发现问题及时处理；
c调整喷头注水管时，应将机内和管路拌合料用完，再停机，关水和断风；
d经常检测作业区内粉尘浓度，如果超出标准，找出原因，采取相应措施；
e速凝剂在喷射机喂料时加入；
f按配合比投料，计量准确，定时校验计量器具。
施工时风压、水压保持稳定，运输道路保证畅通，保证足够的电源照明，工作面通风降尘；
g喷射砼作业人员戴防护用品；
h喷射砼终凝后喷水养护，十天内保持混凝土喷面湿润，以防干裂，影响质量；
i喷射时根据拌合料的含水量及时调整水量，根据喷射部位变化，喷射方向、骨料粒径、水压等因素及时调整工作风压。
H质量控制与检查
a外观检查：
喷射砼层外表发现有干裂、裂纹、渗水、漏水或露筋等现象，应及时查明原因进行整治；
b现场应采用喷大板切割取样进行强度试验检测；
c与围岩的粘着力：
直接对工地预留试件进行拉拨试验；
d喷射砼厚度控制：
有锚杆的地段，根据锚杆的相对位置确定；无锚杆的地段采用埋U型钉或插钎作标记测量；
e质量检查按《SDJ57-85水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》及招标文件技术规范执行。
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