张咀山隧道明挖段爆破方案.docx
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张咀山隧道明挖段爆破方案
1.工程概况
张咀山隧道位于丘陵区，地势西南高东北低，起伏很大，山间洼地零星分布，局部地段有小型冲沟，地形较陡，山体自然坡度大于30～60°，局部甚至陡立。
高程为304～420m，相对高差116m，山体地表树木及杂草丛生，植被覆盖良好。
葛根庙端洞口地形较为平缓，湖南端洞口地形较陡，坡度大于60°，覆盖层厚约0.5～2.0m。
张咀山隧道全长3210m，为双线长隧道，最大埋深约110m，直线隧道。
洞内纵坡为“人”字坡，3‰上坡行驶78m后，变为５‰的下坡。
其中Ⅳ级围岩3099m，Ⅴ级围岩111m。
隧道进出口路基段、洞门段采取明挖方式进行，隧道进口开挖里程至CK54+920，出口里程为CK58+130。
2．施工方案
根据本段开挖的地形地质条件及设计要求，隧道进、出口路基及洞口开挖先开挖洞口仰坡，然后再开挖路堑。
对于软石和强风化岩石能用机械开挖的采用机械开挖，不能用机械直接开挖的石方，采用爆破法开挖，开挖长度依隧道洞口路基长度而定，宽度为15～40m，高度为3.5～14m，开挖边坡仰坡的坡比根据地质选择，基岩坡比为1：
1，粉质粘土的开挖坡比为1：
1.5。
根据地形地质、开挖断面及施工机械配备等情况，按《铁路路基施工技术规范》规定，进、出口路基明挖拟采取浅孔台阶法开挖爆破，用从上至下分段分层拉槽开挖边坡采用光面爆破，仰坡采用分层梯段控制爆破，分层高度为2～3m，分段长度为10m，可根据施工条件进行调整。
均采用手风钻钻孔，开挖分层分段布置如下图所示。
图1分层梯段爆破开挖示意图
3.爆破设计
3.1.设计依据
爆破开挖设计依据为：
招标文件范本、《爆破安全规程》（GB6722-86）、《铁路工程施工安全技术规范》（TB10401.1-2003）、《铁路路基施工技术规范》、《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003、J287-2004）、隧道辅助施工措施及施工方案参考图（京沪高京徐施隧参02-01-12）
3.2.爆破方案选择
本明挖段须爆破部分岩石为Ⅳ-V类全风化~强风化凝灰质砂岩，节理发育、岩质较软。
根据隧道施工规范对开挖轮廓的要求选择自上而下、分段分层的方案，开挖尺寸根据现场实际情况确定。
出渣采用挖掘机装渣、自卸汽车运输。
开挖循环如下图所示，周边采用光面爆破，均采用手风钻钻孔。
图2洞口边坡开挖顺序示意图
3.3.爆破器材选用
根据施工中常用爆破器材，选用以下火工品隧道的爆破器材。
爆破器材名称
规格
用途
雷管
瞬发电雷管（8#）
起爆
1~13段非电毫秒雷管
掘进和传爆
炸药
乳化炸药爆速3800~4000m/s直径25mm
光爆
乳化炸药爆速3800~4000m/s直径32mm
掘进
导爆索
6600m/s导爆索
起爆、光爆
3.4.爆破参数的选择与装药量的计算
由于开挖面根据现场施工条件确定，所有在爆破参数的选择与装药量的计算取10m2×3.0m的爆破规模。
并分为中部拉槽、两边扩挖及边坡光爆两个部分考虑。
3.4.1.炮眼直径
d=42mm
3.4.2.炮眼深度
拉槽部分L=3.3m
扩挖部分L=3.0m
3.4.3.炮眼数目
按经验公式N=3.0（f.S2）1/3估算
f-岩石坚固性系数，中硬岩取3
S-开挖断面积，取10m2
N=3.0（f.S2）1/3=3.0×（3×102）1/3=20（个）
根据以往施工经验，掏槽部分炮眼数在12个左右，本设计取N=13个
扩爆部分炮眼数在10个左右，本设计取N=10个
3.4.4.单位炸药消耗量
根据以往同级地质施工经验，掏槽部分一般为（0.5~0.6）Kg/m3，本设计取q=0.6Kg/m3
扩槽部分一般为（0.2~0.4）Kg/m3，本设计取q=0.4Kg/m3
3.4.5.每10m2×3m爆破方量炸药消耗总量
Q=qv=qSLη
η-炮眼利用率，一般为0.8~0.95,本设计取0.9
掏槽部分：
Q=qSLη=0.6×10×3.3×0.9=17.82Kg
扩槽部分：
Q=qSLη=0.4×10×3.0×0.9=10.8Kg
3.4.6.主爆孔爆破参数
1）最小抵抗线
按经验公式Wmin=（15~25）d=630~1050mm，本设计取Wmin=80cm
2）孔距
按经验公式a=（1.2~1.4）Wmin确定
a=（1.2~1.4）×80cm=96~112cm，本设计取
掏槽部分：
a=80cm（平均孔距）
扩槽部分：
a=110cm（平均孔距）
3）单孔装药量
l=3.0m
掏槽部分：
Q=0.8×3.3×0.6=1.58Kg
扩槽部分：
Q=1.1×3.0×0.4=1.32Kg
3.4.7.光面爆破参数
1）最小抵抗线
按经验公式Wmin=（10~20）d=420~840mm，本设计取Wmin=70cm
2）孔距
按经验公式a=（0.6~0.8）Wmin确定
a=（0.8~1.0）×70cm=56~70cm，本设计取a=60cm
3）单孔装药量
根据经验数值线装药密度q为（0.2~0.3）Kg/m
l=3.0m
Q=ql=（0.2~0.3）×3.0=（0.6~0.9）Kg，本设计取Q=0.7Kg
3.5.起爆顺序和延期时间
3.5.1.起爆顺序：
掏槽部分：
由中心向周边分段引爆
扩槽部分：
自多凌空面向内分段引爆
光爆部分：
单独引爆
3.5.2.延期时间：
毫秒雷管分段引爆段间延时差50ms-75ms。
3.6.各分部开挖10m2×3m每循环火工品使用数量（详见每循环（10m2×3m）装药参数表）。
每循环（10m2×3m）装药参数表
炮眼分部
名称
炮眼
编号
炮眼
个数
（个）
炮眼
深度
（m）
雷管
个数
（个）
单孔装
药量
（Kg）
合计装
药量
（Kg）
掏槽部分
1
13
3.3
14
1.58
20.54
扩槽部分
2
10
3.0
11
1.32
13.2
光爆
3
15
3.0
2
0.7
10.05
注、单孔装药量按Q=qv=qSLη计算，掏槽眼适当加强。
4．钻爆孔位布置设计及单孔装药结构
1）洞口明挖段钻爆孔设计布置详见附图
2）单孔装药结构详见下图所示；
5.爆破施工作业的组织
5.1施工组织和劳动力安排
根据本管段内路堑石方爆破工程数量和分布情况安排机械化开挖一队、开挖二队上场施工。
其中开挖一队负责进口段路基石方施工、开挖二队负责出口段路基石方施工。
劳动力组织安排表
序号
工种名称
开挖一队
开挖二队
1
管理人员
6
6
2
普工
24
24
3
挖掘机司机
2
2
4
装载机司机
1
1
5
自卸汽车司机
4
4
6
爆破工
2
2
7
安全员
3
3
8
测量工
2
2
9
空压机工
2
2
10
合计
46
46
5.2机械设备配备
石方路基施工主要施工机械配备表
序号
名称
单位
数量
1
挖掘机
台
4
3
装载机
台
2
4
自卸汽车
台
8
5
风动凿岩机
台
16
6
全站仪
台
2
7
水准仪
台
4
8
20m3空压机
台
4
5.爆破施工工艺
5.1施工顺序：
施工放样→精确布眼→钻眼→装药→连线→引爆
具体施工工艺见下图。
光面爆破施工工艺框图
5.2.放样布眼
钻眼前，由测量人员用红油漆或白灰准确绘出开挖的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm
5.3定位开眼
钻机就位后按炮眼布置图正确钻孔。
对于掏槽眼和周边眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。
5.4钻眼
钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周
边眼，由有较丰富经验的老钻工司钻，钻机下面专人指挥，以确保光爆孔的开挖角度准确无误，尽可能使两荐炮交界处台阶小于20cm。
同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底的同一平面上。
5.5清孔
钻眼完成后，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后才能装药爆破。
装药前，必须用小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑括吹净。
5.6装药与堵塞
1）装药前，应重新测量各项数值进行装药量计算，对过浅或过深的炮孔，要调整装药量。
装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。
2）堵塞工作直接影响到爆破破碎效果和安全，要重视炮孔堵塞质量。
堵塞可以采用粘土，要分多次回填，边回填边用木制炮棍捣实，禁止使用铁棍捣固。
严禁随意回填或用石块堵塞，堵塞长度按设计堵塞长度或≥最小抵抗线。
堵塞时不得将导爆管拉得过紧，防止被砸断、碰皮而造成瞎炮。
3）光爆孔的堵塞采取空堵，并采取措施避免填塞物落入装药段（留出空间、缓冲爆压直接作用于岩壁，保护边坡），长度宜30-50cm为宜，以免堵塞段过长爆后孔口段挂帘。
5.7联结起爆网络
起爆网络采用并簇连法，按如下顺序连接：
孔内雷管分组→周边孔导爆索并接→同段非电雷管双发簇连→双发瞬发电雷管起爆。
起爆网络为导爆管复式网路，以保证起爆的可行性和准确性。
联结时要注意：
导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管就应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。
网络联结好，对起爆系统各联接点要有专人负责认真检查，确认各联接点连接牢固后，方可进行起爆。
5.8起爆器材
孔内采用非电毫秒雷管和导爆索（周边孔）起爆，孔外采用非电毫秒雷管传爆，起爆采用双发瞬发电雷管起爆。
5.9起爆方法
警戒完成后，利用电雷管起爆器起爆。
在完成爆破后15min炮烟吹净后进入爆区检查，确认无盲炮后方可解除警戒。
具体网络连接示意图见附图。
6.爆破安全距离计算
6.1对建筑物震动计算
爆破震动安全计算：
V=K（Q1/3/R）∂
式中V—安全振速m/s
Q—一次起爆药量kg
R—与被保护物的距离m
K，∂—与地质有关系数，其中K=250，∂=2
V=K（Q1/3/R）∂=250×（20.541/3/150）2=0.08m/s
6.2飞石计算：
Rf=20kfn2w=20×1.5×10×1.22×0.6=259.2m因此必须采取覆盖措施，防止产生飞石事故。
6.3冲击波安全距离计算
1）冲击波对人员安全距离Rr=KrQ1/2=5×20.541/2=22.7m
（Kr=1~5，Q为最大装药量）
2）冲击波对建筑物的安全距离R物=K物Q1/3=10×20.541/3=27.4m（K物=5~10，Q为最大装药量）根据以上计算知，所采取爆破方案产生的冲击波在规定的爆破安全距离200m以内。
根据以上计算隧道爆破个别飞石对人员的安全距离设定为300m，对设备的安全距离设定为100m（指非机动设备）。
7.盲炮的预防与处理措施
7.1盲炮的预防
1）严格按照爆破设计网路连接，注意对照连接雷管的段别。
2）网络联接时，非电毫秒雷管的聚能穴要逆向绑扎，防止聚能流冲断导爆管造成拒爆现象，导爆管与雷管绑扎时要将导爆管均匀紧密的敷设在雷管周围，并长出雷管15cm，雷管和导爆管用胶布紧密绑扎好；雷管与导爆索绑扎时聚能穴要朝传爆方向，导爆索相互搭接时，主管与支管在传爆方向之间的夹角小于90°，搭接长度不小于15cm。
3）储存的爆破器材要定期检查，爆破前进行复查，选用合格的炸药及雷管；购买、使用爆破器材时应注意生产有效期、保质期等，严禁使用过期的废旧火工品；在爆破施工过程中，装药、堵塞、联接作业必须仔细进行，注意每一环节，防止出现卡孔、炸药与雷管分离及折断雷管脚线；网路联接时雷管脚线不要过分拉紧，要保留一定的松弛度，雷管与导爆管应反向联接。
4）如施工现场地下水较多时，使用防水爆炸材料，连接线采用塑料导线，敷设爆破网路时接头不得浸在水中，如不能避免时加强接头的防水与绝缘处理。
7.2盲炮的处理措施
产生盲炮后，要立即封锁现场，由施工人员针对装药时的具体情况，找出拒爆原因。
由于本工程采用炸药均为硝铵炸药，因此发生盲炮后，必须由专职爆破员进行处理。
处理方法为：
1）能够重新引爆的，加大警戒范围，重新加入起爆体引爆；
2）不能重新引爆的炮孔，采用高压风吹出堵塞炮渣，取出起爆雷管，并将炸药取出；严禁把带有雷管的药包从炮孔内拉出，或者拉动雷管上的导爆管或雷管角线，把雷管从药包内拔出来，或掏动药包内的雷管。
3）需要进行二次爆破时，在盲炮旁边进行钻眼（钻眼与盲炮眼平行、距离不小于30cm）、装药重新起爆；
4）严禁采用木棍硬捣起爆药卷。
5）瞎炮处理后，应认真检查、清理残余未爆的爆破器材，及时上交或退库。
8．安全技术与防范措施
1）施工中必须遵守《爆破安全规程》及本项目有关安全制度、爆破作业人员必须持证上岗。
2）本爆破设计中除引爆网络用电雷管外一律使用非电导爆管雷管，以策安全。
3）火工品管理必须有火工品管理人员进行管理，现场火工品使用由爆破员使用，安全员现场监督。
爆破完成后，剩余火工品必须全部退库，严禁爆破器材流失。
4）各爆破作业面在钻孔、清孔、验孔等工序完成及无关人员提前撤出炮区后方可进行装药。
5）由爆破设计计算得知飞石最大距离为259m,鉴于此范围内有我部的临建住房、设备及人员，除加大警戒范围外还须对炮区采取覆盖措施，防止产生飞石事故。
6）在装药过程中，当实际地形、孔排距与爆破设计有误差时及时调整装药量，以免产生爆破安全事故。
7）每次装药、起爆都安排在白天进行，并对爆破的时间规定在中午11：
30~12：
30，下午17：
30~18：
30段进行。
8）如施工现场地下水较多时，使用防水爆炸材料，连接线采用塑料导线，敷设爆破网路时接头不得浸在水中，如不能避免时加强接头的防水与绝缘处理。
9）起爆后15分钟后方可进入炮区，由爆破作业人员检查并确认无险情后，方可发出解除警戒的信号，撤除防护人员；
10）爆破警戒：
爆破警戒范围由爆破工作领导人确定（对人员不得低于300m），装药前在警戒边界设置明显标志并派出岗哨；执行警戒任务的人员，要按指令到达指定地点并坚守工作岗位。
11）信号；预警信号：
该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作；起爆信号：
起爆信号应在确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区，所有警戒人员到位，具备安全起爆条件时发出。
起爆信号发出后，准许负责起爆的人员起爆；解除信号：
安全等待时间过后，检查人员进入爆破警戒范围内检查、确认安全后，方可发出解除爆破警戒信号。
在此之前，岗哨不得撤离，不允许非检查人员进入爆破警戒范围；各类信号均应使爆破警戒区域及附近人员能清楚地听到或看到。
9.安全保证措施
施工中为达到“消灭重伤以及人身伤亡事故，消灭一切机械设备重大损失事故和爆破重大事故”的安全目标，我们在施工中将采取以下措施：
1）成立以项目经理为组长、安全质量部长及专职爆破安全员的爆破安全领导小组，全面负责工地爆破施工安全工作，建立安全保证体系。
2）加强安全教育，提高爆破安全意识。
对参加施工的人员进行安全教育，施工现场树立醒目的安全标志和各类警标、警语，从思想上克服麻痹和侥幸。
（3）建立健全各项安全保证制度。
建立健全各项安全制度是搞好安全生产的重要保证，各种制度如下：
岗位责任制、爆破作业的操作规程、爆破人员持证上岗制度、安全工作奖罚制度。
（4）落实各项安全防护措施：
按照各级政府和劳动安全的各项法律、法规及施工的相关规定和各种安全施工的要求，切实落实各类防护措施。
10.爆破施工质量保证措施
1、建立隧道爆破施工质量管理制度，按照规范要求施工，实行施工技术部门管理、质量检查部门监控的监管分立体制，立足自检自控，确保施工质量。
2、隧道路基明挖段爆破前根据工程地质条件，开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计，钻爆作业严格按照施工组织设计要求实施。
3、开挖前对开挖轮廓线和炮眼布置进行测量放样，并保证其位置正确。
根据作业场面大小采用相应的钻孔设备进行钻眼作业。
钻孔后对钻孔的深度、数量进检查，符合爆破设计要求后，再由专业爆破人员进行装药，装药量和堵塞长度均要按设计要求施作。
4、在爆破实施过程中，根据围岩条件的变化，调整选择合理的钻爆参数，选择最佳爆破器材，完善爆破工艺；提高划线、钻眼精度，特别是光爆孔的精度，按设计轮廓钻眼，控制钻孔方向，减少超挖值。
并且在爆破后，开挖断面应符合下列要求：
欠挖或超挖量应符合规范要求；
①炮眼痕迹保存率应满足：
硬岩≥80%，中硬岩≥70%，软岩≥50%。
光爆孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布；
②两荐炮衔接时出现的台阶不得大于15cm。
5、保证周边眼间隔装药质量，装药前将药卷用竹片加工成药串；严格控制炮眼装药量，炮口炮泥堵塞质量要好。
11.爆破施工应急预案
在隧道路基明挖段爆破施工过程中，根据工程特性、地质地形特点，对可能造成灾难的事件制定以项目经理组长的应急领导小组。
11.1应急组织机构
1）组织结构
项目部成立应急抢险救援指挥领导小组：
组长：
项目经理
副组长：
项目生产经理、项目总工、分部主任
成员：
综合管理部、工程管理部、技术质量部、安全环保部、物资设备部、计划合同部
2）由各部室成员组成危险源风险评估组、现场抢救组、技术处理组、伤员营救组、消防灭火组、后勤供应组、善后工作组、事故调查组。
应急领导小组下设办公室，负责应急预案领导小组的日常工作，办公室设在项目部工程管理部，由工程管理部主任负责。
11.2职责
1）组长职责：
（1）全面负责事故应急救援工作，审核救援方案、措施；
（2）及时、准确的向上级有关部门汇报事故情况及调查结果。
2）副组长职责：
（1）协助组长组织事故应急救援工作，拟定救援措施、方案；
（2）组织现场救援工作，并及时向组长报告救援工作进展情况；
（3）主持事故调查分析工作，提交调查报告；
（4）在组长不在的情况下，代理组长职责。
3）成员职责：
（1）负责事事故救援的技术支持及人员、资金、设备、物资、紧急救护器具的调配并积极参加事故救援工作；
（2）负责事故现场保护、进行事故调查分析。
11.3应急预案与响应
1）安全部门根据爆破施工中所有可能发生事故的危险源（点）进行辨识并编制清单，清单注明危险点品的来源、性质、数量、等内容，并将清单提供给主管生产的副经理、应急救援组。
2）物资设备材料员及安全员不定期地对配备的应急救援设备及报警通讯设施进行维修保养及日常检查，确保设备完好、随时可用。
3）当爆破施工现场发生事故或可能产生下列任何事故时，在场人员应及时向应急救援组组长及生产副经理汇报；在紧急情况下在场人员应采取救助、求援、报警上报程序。
（1）人员伤害
（2）火灾或因爆破器材爆炸引起的火灾
（4）爆破引起的边坡坍塌
（5）飞石造成的设施、设备损坏
11.4应急救援程序
应急救援组接到事故通知后，立即赶赴事故现场，并迅速采取以下行动：
1）撤离、疏散事故可能波及区域内的其他人员；将事故区域内的危险品、易燃物品及设备等转移至安全区域。
2）清理路障，并保持场内外的道路畅通，并在路口为救护车或消防车指示最近的路线；若在夜间应在现场的设置足够的临时照明。
3）协助、配合医护人员抢救伤员，将伤员送上救护车；为消防队员指出最近的消防水源。
4）协助消防队员灭火，阻止事故蔓延扩大
5）加固有倒塌危险的设施及建筑物，用警戒旗、绳封闭事故可能波及区域，并竖起“此处危险、禁止入内”的警告标志，夜间应使用声光报警设备发出信号；避免无关人员进入此区域。
6）根据需要，为在此进行救治、处理事故等人员提供安全防护设备（如橡胶手套、裤子、长靴、防毒面罩、呼吸器等）或工具。
7）事故处理结束后，应急救援组对事故区域进行必要的整理，消除事故遗留的材料对人员或环境造成的伤害可能性。
项目经理按《事故调查程序》规定，组织或协合上级主管部门对事故进行调查、处理，并对调查及处理情况作书面记录备案，并向上级主管部门及业主提交事故记录或报告的复印件。
11.5确定程序和报警系统
1、建立24小时值班制度，一旦发生生产安全事故，施工现场值班人员及在场人员立即以电话或手机方式报告项目主要负责人。
2、为便于应急指挥和疏散居民，与当地政府、警务等部门建立通讯联络方式。
3、紧急情况下直接拨打当地报警电话：
110、119、120。
11.6应急物资设备
物资设备部储存相应数量的应急救援物资，如铁锹、编织袋、绳索、灭火器等各项应急救援物资。
救援物资已满足救援需求为原则。
严禁将救援物资挪作他用。
在紧急情况施工现场的车辆、机械均为应急救援设备。
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