隧道爆破施工设计方案与对策.docx
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隧道爆破施工设计方案与对策
国道G206线改建工程（K2247+680～K2250+560）
隧道爆破设计方案
编制：
复核：
审批：
国道G206线改建工程（丰顺段）项目经理部
二0一八年四月
1工程概况
1.1工程简介
国道G206线某标段，起点桩号K2247+680，终点桩号为K2250+560，路线长2.88km。
工程内容包括：
路基、隧道、路面、圆管涵、盖板涵、边坡防护与排水等工程项目。
隧道穿过丘陵地貌区，地面标高240~444m，为长公路隧道。
隧道起迄里程为K2248+309～K2249+758，长度为1449m，底宽12m、高9.8m；兴宁端、丰顺端洞口均采用端墙式；韩山隧道地面最大高程约444.4m，最大埋深183.0m，隧道进口端位于直线段上，出口端位于R-600的圆曲线上；隧道纵坡为1.476%与-1.95%的人字坡。
1.2围岩概况
里程桩号
围围岩等级
长长度（m）
[BQ]
地质概况
K2248+309～K2248+507
Ⅴ级
198
<250
洞口埋段，围岩主要由破残积粉质粘土、侏罗系全～强风化安山玢岩组成，裂隙发育，完整性较差，强度低，遇水易软化崩解，应及时加强喷锚支护，预防坍塌冒顶问题。
K2248+507～K2248+990
Ⅳ级
483
250～350
围岩主要由侏罗系中风化夹强风化安山玢岩组成，裂隙发育，完整性较差，强度低，易掉块，应及时加强喷锚支护，预防坍塌冒顶问题。
K2248+990～K2249+110
Ⅲ级
120
357.5
围岩主要由侏罗系中风化，微风化流纹岩组成，节理裂隙较发育，岩体完整性一般，岩质较硬，应预防掉块问题。
K2249+110～K2249+443
Ⅳ级
333
250～350
围岩主要由侏罗系中风化夹强风化安山玢岩组成，裂隙发育，完整性较差，强度低，易掉块，应及时加强喷锚支护，预防坍塌冒顶问题。
K2249+443～K2249+523
Ⅴ级
80
<250
谷浅埋段，围岩主要由侏罗系强～中风化安山玢岩组成，裂隙发育，完整性较差，强度低，易掉块，应及时加强喷锚支护，预防坍塌冒顶问题。
K2249+523～K2249+703
Ⅳ级
180
250～350
围岩主要由侏罗系中风化夹强风化安山玢岩组成，裂隙发育，完整性较差，强度低，易掉块，应及时加强喷锚支护，预防坍塌冒顶问题。
K2249+703～K2249+758
Ⅴ级
55
<250
洞口埋段，围岩主要由破残积粉质粘土、侏罗系全～强风化安山玢岩组成，裂隙发育，完整性较差，强度低，遇水易软化崩解，应及时加强喷锚支护，预防坍塌冒顶问题。
2设计依据及说明
2.1设计依据
（1）现场踏勘调查所获得的当地资源、交通状况、民族风俗及施工环境等调查资料；
（2）《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院令466号）
（3）《爆破安全规程》（GB6722-2014）
（4）《爆破作业项目管理要求》（GA991-2012）
（5）梅州市公安部门对爆炸物品管理的有关规定；
（6）《国道G206线兴宁松陂至丰顺北斗石桥头段改建工程丰顺第六标段（K2247+680～K2250+560）实施性施工组织设计》；
2.2设计方案说明
（1）本设计说明书仅对IV、Ⅲ级围岩隧道掘进爆破的爆破参数包括爆破施工安全技术进行设计，其它，如隧道总体施工方案、隧道支护（包括超前支护）、衬砌、施工供电供水、施工防排水、通风降尘、超前地质预报、施工测量、环境保护以及应急救援和安全生产管理部分等必须严格按照《国道G206线兴宁松陂至丰顺北斗石桥头段改建工程丰顺第六标段（K2247+680～K2250+560）实施性施工组织设计》中相关规定执行。
（2）本设计方案中的爆破参数和爆破工艺是初步设计，应根据试爆情况进行必要调整。
（3）此爆破设计方案中未列项目执行《爆破安全规程》GB6722-2014之规定。
3总体爆破方案
Ⅴ级围岩软岩段采用单侧壁导坑法和环形导坑留核心土法开挖，监控量测显示沉降较大时采用双侧壁导坑法开挖；Ⅳ级围岩浅埋软质岩段采用环形导坑留核心土开挖法，Ⅳ级围岩深埋段硬质岩段采用正台阶法开挖；Ⅲ围岩段可采用上下断面正台阶法施工或全断面法施工。
4爆破参数设计
4.1Ⅳ级围岩爆破参数设计
4.1.1爆破开挖流程
4.1.2布孔参数设计
采用四边形中空直眼掏槽（如下图1所示）。
掏槽眼钻孔深度2.2m其余孔深2m。
周边眼间距取0.5m，最小抵抗线W=1.25E，取值60cm，炮眼紧密系数E/W=0.85,要求成眼距离准确，空间保证平行。
辅助眼一般横向按100cm、纵向80cm，注意辅助眼与二周眼层距保持一致、整齐；其他辅助眼布置按照掌子面剩余空间，按照梅花形布置，垂直钻孔，二圈眼离周边眼间距65cm，垂直钻孔。
底板孔要求按照开挖底轮廓布孔，最大下扎深度10cm，间距65cm。
布孔参数参见表1和示意图3。
图1:
掏槽方式示意图
4.1.3装药参数设计
掏槽眼装药系数取n=0.5，装药量900g/孔m；周边眼装药集中度150g/m，装药量控制在300g/孔；辅助眼装药集中度675g/m,每孔装药量1350g/孔；二圈眼离周边眼较近，设计装药集中度450g/m，装药量900g/孔。
各炮孔装药参数参见表1。
考虑炮孔中有水，设计选用规格为Φ32mm的2#岩石乳化炸药。
有条件时，周边眼最好采用Φ25mm低爆速光爆专用炸药。
周边眼采用间隔装药结构（图2a），其余炮眼采用连续装药结构（图2b）。
a.周边眼装药结构图
b.爆落孔及掏槽眼装药结构图
图2:
装药结构示意图
4.1.4爆破网路设计
为降低爆破震动对围岩稳定性的影响，采用多段毫秒导爆雷管起爆系统，参见示意图3。
即各炮孔中装入相应段别的导爆毫秒雷管，用簇联法连接成起爆网路。
为尽量降低爆破震动对围岩的影响，在起爆器材品种满足要求的情况下，还可增加起爆雷管的段数，如周边眼可分片用多个段别（如14、15段）导爆管雷管起爆，第二圈炮眼可用11、12、13段导爆管雷管起爆等。
表1：
Ⅳ级围岩开挖爆破参数表
序号
上下台阶
炮眼分类
炮眼数
起爆顺序
眼深度
孔药卷数
孔药量
合计药量
个
cm
卷/孔
Kg/孔
Kg
1
上台阶
掏槽眼
1
220
2
4
1
220
8
0.9
3.6
4
掘进眼
58
3/5/7/8/9/10
200
9
1.35
78.3
5
周边眼
41
13
200
2
0.3
12.3
6
二圈眼
32
11
200
4
0.6
19.2
7
底板眼
11
4/7/9/10/11
200
8
1.2
13.2
8
合计
147
127.8
1
下台阶
掘进眼
50
1/3/5/7/8/9/10
200
9
1.35
67.6
2
周边眼
26
5/8/9/10/11
200
2
0.3
7.8
合计
75.3
a.上半断面开挖炮孔布置示意图
b.下半断面开挖炮孔布置示意图
图3:
Ⅳ级围岩开挖爆破炮孔布置示意图
4.2Ⅲ级围岩爆破参数设计
Ⅲ级围岩施工采用全断面光面爆破法施工。
采用台架和人工手持式钻机打眼，掏槽眼钻孔深度3.2m，循环进尺3.0米；台架装药连线；侧卸轮式装载机配合自卸车出渣。
人工配合挖掘机找顶和清除危石。
Ⅲ级围岩开挖后进行初期支护。
4.2.1施工工艺流程
施工工艺流程安排如下图所示。
4.2.2爆破参数设计
Ⅲ级围岩开挖爆破仍采用四方形中空直眼掏槽形式，参见示意图1。
掏槽眼孔深3.2m，其余炮眼孔深3.0m。
掏槽眼装药系数n=0.5，装药量1200g/孔。
周边眼间距按照经验公式E=16d计算，周边眼间距取0.55m，最小抵抗线W=1.25E，取值70cm，炮眼紧密系数E/W=0.80,要求成眼距离准确，空间保证平行，炸药爆速>3000m/s,装药集中度300g/m，装药量控制在900g/孔，孔深3.0m。
辅助眼一般横向按100cm、纵向80cm，注意辅助眼与二周眼层距保持一致、整齐；其他辅助眼布置按照掌子面剩余空间，按照梅花形布置，垂直钻孔，装药集中度650g/m,每孔装药量1950g/孔，孔深3.0m。
二圈眼离周边眼间距65cm，垂直钻孔，装药集中度450g/m，装药量1350g/孔，孔深3.0m。
底板孔要求按照开挖底轮廓布孔，最大下扎深度10cm，间距65cm，垂直钻孔，装药集中度650g/m，装药量1950g/孔，孔深3.0m。
Ⅲ级围岩开挖爆破参数参见表2及图4。
表2:
Ⅲ级围岩开挖爆破参数
序号
炮眼分类
炮眼数
起爆顺序
眼深度
孔药卷数
孔药量
合计药量
个
cm
卷/孔
Kg/孔
Kg
1
掏槽眼
1
320
2
4
1
320
8
1.2
4.8
3
掘进眼
82
3、5、7、8/9、10
300
13
1.95
171.6
5
二圈眼
35
11
300
9
1.35
47.3
6
底板眼
24
7/8/9/10/11/13
300
13
1.95
46.8
7
合计
146
270.5
图4:
:
Ⅲ级围岩全断面开挖爆破炮孔布置示意图
4.2.3爆破网路设计
隧道掘进采用簇联网路，孔内毫秒延期间隔时间根据隧道开挖方式确定。
炮孔堵塞完毕，撤出所有设备、无关人员后，开始网路连接。
网路连接采取分片连接，以免漏连，然后采取簇联（大把抓）方式连接，最后用脉冲起爆器激发，从而引爆雷管。
连接处与孔口的长度要尽可能短（雷管端保持在3.0m以上），预防飞石砸断传爆导爆管。
连接后要检查，连接是否符合要求，是否错连等。
每束导爆管数量不得大于15根。
4.3紧急停车带开挖爆破
位于Ⅳ级围岩紧急停车带采用全断面预裂爆破开挖。
开挖完成后，立即施工初期支护，并及时进行二衬施工。
正洞和加宽段相交处，围岩力学状态复杂，开挖采用控制爆破，并及时支护成环。
4.4光面爆破施工程序及作业标准
开挖施工按短进尺、弱爆破、强支护的原则进行，抓好钻眼爆破和装渣运输两大环节。
以上爆破参数只作为试验用参数，根据现场试验结果确定实际施工参数用于指导施工，当围岩变化较大或炮痕保存率、炮眼利用率、装药量、残眼深度、抛渣距离、块度等方面不能满足要求，按规定再次进行试验和调整参数，并加强运输协调与组织。
（1）直线段用激光导向仪、曲线段用全站仪准确画出周边轮廓线及布眼，误差不超过5cm，炮眼位置的精度直接影响隧道开挖效果，特别是周边眼的放样精度，更直接影响超欠挖值，施工时严格按照隧道设计轮廓和钻爆设计图测定并在开挖工作面上画出炮眼位置。
（2）打眼精度的高低也是控制超欠挖重要因素，打眼精度包括开眼位置，炮眼垂直度、孔平面和周边眼外插角等，施工时钻眼做到准确、平顺、整齐；钻眼、清孔：
安排技术熟练的操作人员操作，严格设计要求和具体情况、确定的设备进行施工。
装药前，用炮钩和高压风将孔内石屑刮出清净。
（3）装药质量直接影响爆破效果和超欠挖量，按照炮眼布置设计图确定的装药量自上而下分片分组进行，雷管对号安设，要定人、定位、定段别，不得乱装药。
所有炮眼要求炮泥堵塞。
（4）装药、联网完成后要认真检查，确认无误后方可起爆。
（5）联接起爆网络：
按照设计联网操作，起爆网络为复式网络，充分保证起爆的可靠性和准确性。
导爆管不能打结，各炮眼雷管联接次数相同，导爆索的联接方向准确、连接点必须牢固，引爆雷管用黑胶布包扎在离-簇导爆管自由端10cm处，连好后，专职兼炮员检查验收。
（6）做好安全工作，非点炮人员撤离到安全区后方可引爆。
有瞎炮，要专门处理。
及时检查光爆效果，分析原因，调整爆破设计。
（7）光面爆破质量保证措施
a.明确质量目标，责任到人。
b.严格技术交底制度，工前下发作业指导书，做到人人心中有数。
c.坚持持证上岗制度，加强岗前培训，执行专业化施工。
d.定人、定岗、定则、定标准、分工到位、各负其责，严格执行爆破制度。
e.加强各工序的过程控制，做好施工记录，坚持三检制，确保标准化作业。
f.根据情况和爆破效果，修正爆破设计参数，及时指导施工班组提高实施。
g.引入激励制度，坚持质量一票否决制，落实目标责任制。
h.各类围岩开挖8h内必须进行初喷，需要埋设监控量测点，及时埋设，并在下次开挖前取得数据。
5施工安全要求
5.1起爆药包制作
（1）加工起爆药包时，禁止将起爆雷管直接插入药包（卷）中，应用木质（或竹制）锥子在药包中心扎一个雷管大小的孔，孔深应能将雷管全部插入，插入雷管后捆绑固定；胶质乳化炸药可直接插入雷管后再将药卷口封好，然后捆绑固定。
5.2装药
（1）装药应使用木质或竹制炮棍。
（2）起爆药包装入炮孔后，使用炮棍时不得用力冲击起爆药包。
5.3填塞
（1）填塞应使用木质或竹制炮棍。
（2）不应使用石块或易燃材料填塞炮孔。
（3）不应用力捣鼓直接接触起爆药包的填塞材料。
（4）确保填塞长度符合设计要求。
5.4网路连接
（1）网路的连接只准在爆破工作面装药全部完成，无关人员已全部撤到安全地点以后进行。
（2）连接（敷设）起爆网路应由有经验的爆破员或爆破技术人员实施，并实行双人作业制。
5.5起爆
（1）网路检查完毕无误后,具备安全起爆条件时方准根据爆破指挥长或爆破负责人的指令进行起爆。
（2）负责起爆的爆破员必须最后离开爆破作业地点，并必须在安全地点起爆。
起爆地点到爆破地点的距离必须按作业规程中具体规定来执行。
（3）爆破前，爆破指挥或爆破负责人必须亲自布置专人在警戒线和可能进入爆破地点的所有路口担任警戒工作。
警戒人员必须在安全地点警戒。
警戒线处应设置警戒牌、栏杆或拉绳。
（4）爆破前，爆破母线必须扭结成短路。
（5）发爆器的钥匙必须由爆破工随身携带，严禁转交他人。
不到爆破通电时，不得将钥匙插入发爆器。
爆破后，必须立即将钥匙拔出，摘掉母线并扭结成短路。
（6）爆后检查等待时间：
按照《爆破安全规程》规定爆破后等待时间不得小于30min，且炮烟要经通风吹散后，确认空气质量符合标准要求方可进行爆后检查。
6其它安全技术措施
6.1爆破震动控制
为尽量降低爆破震动强度，减弱爆破对围岩稳定性的影响，应严格按上述设计要求采用多段毫秒微差爆破。
若经试爆，上述爆破参数降震效果仍不理想，在起爆器材等条件允许时可增加起爆段数，但必须由爆破工程技术人员作出具体设计，并经批准后方可执行。
6.2爆破飞石防范
为防止爆破飞石对人员或设备、器具等造成危害，爆破时人员、设备等必须撤到安全地点。
隧道爆破时，人员必须撤到隧道拐弯处或人行、车行横洞中的安全地点，且距离爆破作业面距离，在Ⅳ级围岩开挖爆破时不小于250m；在Ⅲ级围岩全断面开挖爆破时不小于350m；直隧道施工时必须撤到离爆破作业面不小于250m（Ⅳ级围岩开挖爆破）和不小于350m（Ⅲ级围岩全断面开挖爆破）处的躲避硐中。
为防止意外飞石、冒顶或其它意外灾害，当左、右线其中一条隧道工作面需进行爆破时，应通知相邻线隧道工作面的作业人员撤到安全地点。
6.3空气冲出波防范
为防止爆破时产生的空气冲出波对人员造成伤害，放炮时人员必须按上述6.2中要求撤到安全地点。
另外为减弱爆破空气冲出波的强度，应严格按设计方案要求采用多段毫秒微差爆破；爆破施工过程中不断优化爆破参数，提高爆破效果和炸药爆炸时的能量利用率；保证炮眼堵塞质量，并采用反向起爆。
6.4粉尘、有毒气体的预防
为防止有毒气体（炮烟）中毒和粉尘危害，应采取以下措施：
（1）采用湿式钻孔法。
（2）采用乳化炸药，减少有毒气体的产生。
（3）不使用过期或变质的爆破器材。
（4）爆破后加强通风（通风30分钟），一切人员必需等到有毒气体稀释至规程中允许的浓度以下时，才准返回工作面。
6.5爆后检查及盲炮处理
6.5.1爆后检查：
爆破后等待时间必须超过30min，且炮烟要经通风吹散后，确认空气质量符合标准要求，才准进入爆破地点检查。
6.5.2盲炮处理：
处理盲炮必须遵守下列规定：
①发现盲炮或怀疑有盲炮应立即报告并及时处理。
若不能及时处理，应在其附近设立明显标志，并采取相应的安全措施；
②难处理的盲炮，应报告爆破工作领导人（现场爆破指挥），派有经验的爆破员处理；特殊情况下应在爆破工程技术人员的指导下由有经验的爆破员处理；
③处理盲炮时，无关人员不准在场，必须在危险区边界设警戒并禁止进行其他作业。
④处理盲炮时，禁止拉出或掏出起爆药包；
⑤盲炮处理后，应仔细检查爆堆，将残余的爆破器材收集起来；
⑥每次处理盲炮必须由处理盲炮的爆破员登记卡片；
⑦发生盲炮时，应在当班处理。
若当班不能处理或处理不完，应将盲炮情况（数目、炮眼方向、装药数量和起爆药包位置、处理方法和处理意见），在现场交待清楚，由下一班继续处理。
⑧盲炮处理后，应仔细检查爆堆，将残余的爆破器材收集退库，未判明爆堆有无残留的爆破器材前，应采取预防措施。
⑨浅孔爆破盲炮处理方法：
a.经检查确认炮孔的起爆线路完好时，可重新起爆，当最小抵抗线改变时应加大警戒范围；
b.打平行眼装药爆破。
平行眼距盲炮孔口不得小于0.3m，为确定平行炮眼的方向允许从盲炮孔口起取出长度不超过20cm的填塞处；
c.用木制、竹制或其他不发生火星的材料制成的工具，轻轻地将炮眼内大部分堵塞掏出，用聚能药包诱爆；
6.6爆破器材管理
①因施工地点无临时库房，现场使用爆破器材由民爆器材专卖公司按每天需要量进行配送。
②装药过程中，在作业地点放置爆破器材，必须遵守下列规定：
a）只准放置当班使用的爆破器材。
b）雷管或起爆体不准与炸药放在一起；雷管应放在专用箱内，禁止装在衣袋内。
c）应有专人看管爆破器材。
③当班未用完的爆破器材，经现场负责人确认数量后，由民爆器材专卖公司接收，在当天统一退回库中。
④爆破器材的领取和退库必须及时登记并做好信息录入工作，做到帐物相符。
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