隧道爆破专项施工方案解析.docx
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隧道爆破专项施工方案解析
表A.0.1施工组织设计（方案）报审表
工程项目名称：
衢州至宁德铁路（福建段）站前工程施工合同段：
QNFJZQ-1标编号：
致铁四院（湖北）工程监理咨询有限公司：
我单位根据承包合同的约定已编制完成隧道工程的爆破施工方案，并经我单位技术负责人审查批准，请予以审查。
附：
隧道工程爆破方案
承包单位（章）
项目经理
日期
专业监理工程师审查意见：
专业监理工程师
日期
总监理工程师意见：
项目监理机构（章）
总监理工程师
日期
新建衢州至宁德铁路（福建段）站前工程QNFJZQ-1标段
隧道爆破施工方案
编制人：
审核人：
审批人：
编制日期：
年月日
编制单位：
新建衢州至宁德（福建段）站前工程01标项目经理部
1编制说明1
1.1编制依据1
1.2线路技术标准1
1.3适用范围1
2工程概况1
2.1工程概况1
2.2水文地质概况2
2.3气象2
3明洞段钻爆设计3
3.1设计原则3
3.2设计参数3
3.2.1主爆孔参数3
3.2.2起爆网络4
3.2.3装药结构设计4
3.2.4爆破安全技术4
3.2.5爆破飞石防护措施5
4隧道洞身爆破设计6
4.1爆破方式6
4.2爆破器材选用6
4.3爆破器材的使用7
4.4装药量计算8
4.5开挖断面的炮孔数量及布置9
4.6光面爆破10
4.6.1单线全断面光面爆破11
4.6.2单线台阶法爆破12
4.6.3双线三台阶法爆破17
4.6.4双侧壁导坑法爆破19
4.7钻孔工艺23
4.7.1放样布眼23
4.7.2钻眼要求23
4.7.3炮眼布置要求23
4.8装药结构及堵塞方式24
4.8.1装药结构24
4.8.2堵塞方式24
5起爆网络设计24
6单工作面人员设备计划表25
7爆破组织机构26
7.1爆破组织机构图26
7.2隧道爆破组织机构职责26
8质量保证措施27
8.1爆破参数调整27
8.2人员的配置27
8.3钻孔机具的配置27
8.4炮眼深度及装填药量的控制27
9安全保证措施28
9.1钻孔作业28
9.2装药作业28
9.3爆破施工安全管理29
10爆炸物品的存储与运输操作规程29
10.1爆炸物品储存操作规程29
10.2爆炸物品的运输操作规程30
11环境保护、水土保持措施30
11.1噪声控制措施31
11.2水环境保护措施31
11.3大气环境保护措施31
11.4固体废弃物处理措施31
11.5生态环境保护措施32
12文明施工保证措施32
12.1文明施工技术措施32
12.2洞外生活、生产施工场所文明施工措施33
12.3固体废弃物处理措施措施33
1编制说明
1.1编制依据
（1）《爆破安全规程》（GB6722-2014）
（2）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）
（3）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）
（4）《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》（TZ231-2007）
（5）隧道图纸相关标准、规范以及设计文件
1.2线路技术标准
（1）铁路等级：
Ⅰ级；
（2）正线数目：
单线，预留双线条件；
（3）设计旅客列车速度：
160km/h；
（4）最小曲线半径：
一般地段2000米，困难地段1600米。
（5）限制坡度：
衢州至政和段6‰、政和至宁德段13‰。
（6）牵引种类：
电力。
（7）机车类型：
客机：
HXD3D、CRH型动车组；货机：
HXD3。
（8）牵引质量：
4000t。
（9）到发线有效长度：
850m、双机880m。
（10）闭塞方式：
自动站间闭塞。
（11）建筑限界：
电力牵引时速160km客货共线铁路建筑限界。
1.3适用范围
QNFJZQ-I标隧道爆破施工。
2工程概况
2.1工程概况
新建铁路衢州至宁德铁路起自沪昆铁路衢州站中心DK0+000（=沪昆K443+800.06），终于沿海铁路宁德站中心DK391+284.709（沿海铁路K794+574.250），正线全长379.169km。
新建铁路衢州至宁德铁路（福建段）由闽浙省界至松溪县城以东2km设松溪站，至政和县城以南3km设政和站，至建瓯市水源乡设建瓯东站，绕避白水洋～鸳鸯溪国家级风景名胜区、穿越鹫峰山脉至屏南县上培村设屏南站，至周宁县咸村镇设周宁站，至宁德蕉城区九都镇设蕉城站后引入沿海铁路宁德站。
福建省境内正线长172.056km。
宁德地区上行客车疏解线长度7.07km,仓西至宁德北货车联络线长度6.879km。
其中，DK224+200至DK239+300段为福建段先期工程段。
全线隧道共计8座，全长7056.4km。
其中L≤1km的隧道6座2264.28m，1＜L≤2km的隧道1座1331.62m，3km≤L的隧道1座3460.5m。
最长隧道为寨岭隧道，全长3460.5m。
2.2水文地质概况
松溪为闽江二级支流，发源于浙闽边界洞宫山庆元县境的凤岗尖西麓，凤岗尖主峰海拔1577.5m，河流出源口海拔约1410m。
河源段称杨楼溪，出源后北流过杨楼，至北湾坑口折东南，至半溪又折东北流，至黄坑口转向西北流，在兰溪桥与北源后广溪汇合后称松源溪。
转西南流，至应岭尾转向西流，经松源镇、屏都镇，在马蹄岙电站下游约1km处出庆元县境，出境点河床高程约246m。
出境后继续西流，在坑下桥右岸纳竹口溪始称松溪，转西南流，在松溪县河东左纳里溪，过松溪县城，右岸汇入杉溪，继续西南流，至政和县郑源转南流，在西津左纳七星溪，过川石至建瓯市东游镇转西南流，过建瓯市区后汇入建溪。
在松源溪丽水市庆元县境以上有集水面积749.1km2，其中庆元县境内有集水面积625.59km2，主流长度65.06km，河段平均比降17.89‰。
七星溪是松溪的一大支流，属建溪水系，闽洪流域，是政和县主要河流之一，它发源于外屯乡黄坑村的青丝岭，由东向西流经黄坑、九房、湖屯、洋屯、外屯、东峰、姜屯、熊山、官湖、松源、工农（倪屯）、石屯、洋后、长城、王山口等四个乡镇15个村在西津村汇入松溪。
流域面积728km2，全长64.8km，平均坡降4.6%，每年平均径流量7.35亿立方米，每年平均流量23.3m3/s。
主流域上建有外屯电站，城关电站和灌溉200公顷以上的幸福渠道引水工程，其引用流量1.5m3/s。
百年一遇洪水Ｐ＝1％洪峰流量为2210m3/s、五十年一遇洪水Ｐ＝2％洪峰流量为1880m3/s、二十年一遇洪水Ｐ＝5％洪峰流量为1420m3/s。
2.3气象
本标段所在地属中亚热带海洋性季风气候，光能充足，热量丰富，雨水充沛，境内山地丘陵多，盆谷平原错落，地形破碎复杂，在局部地区具有包括南亚热带，以及南温带的多种多样的农业气候类型。
平均每年台风4次，最大风力12级以上。
3明洞段钻爆设计
隧道洞口段明挖与路堑开挖一起进行，隧道进、出口开挖长度、宽度、高度根据设计要求确定，开挖边坡坡比满足设计要求，隧道洞口段采用梯段爆破，实施小型松动控制爆破，边坡采用预裂爆破，预裂孔一次成形，爆破孔采用分层梯段爆破，分层高度最大为3.0m。
3.1设计原则
（1）开挖爆破孔深度小于等于5m为浅孔，开挖爆破孔深度大于5m为深孔。
（2）为保证安全，飞石要尽可能控制在30m以内。
（3）为减少对周边结构物的爆破震动效应，采用边坡预裂微差起爆技术，严格控制单响药量。
（4）选择合理的孔网参数及施工处理技术，以取得良好的爆破效果。
3.2设计参数
3.2.1主爆孔参数
（1）台阶高度H、孔距a、排距b的取值：
由于隧道明洞段地质岩层为粉质黏土、全风化、强风化及弱风化粉砂岩等破碎围岩，爆破压力波可能窜孔，削弱爆破效果，采取小药量、密集孔方式。
主爆破孔采用φ78mm潜孔钻钻孔。
最小抵抗线：
（0.5～0.9）H，分层高度H按3米计算。
W=1.5～2.7米，本次取2.0米。
炮孔间距a：
根据经验公式a=（0.8～0.9）W=1.6～1.8米，本处取1.7米。
炮孔排距b：
根据经验公式b=（0.8～1.2）W=1.6～2.4米，本处取2.0米。
（2）钻孔深度：
由于本地岩层均为松软岩石，故h=（0.85～0.95）H=2.55～2.85米，本处取2.7m。
（3）单孔装药量：
根据现场情况，采用松动爆破方式，则单孔装药量Q=0.33qabh
其中：
e为炸药换算系数，本处取1.0。
q为炸药单位消耗量（1.6～1.85kg/m3）,本处取1.6kg/m3。
则Q=0.33×1.0×1.6×1.7×2.0×2.7=4.85kg。
（4）装药长度L1：
L1=Q/q1
其中q1为每m药包的重量，查表q1=2.0kg/m（采用50mm乳化炸药）；
则L1=4.85/2.0=2.425m。
根据计算，本爆破设计开挖主爆孔相关参数确定为：
台阶高度H选3m，钻孔深度L为2.7m，前排底盘抵抗线Ｗ距离为2.0m，孔距a取1.7，孔排距b取2.0m，单孔装药4.85kg，装药长度2.425m，装药结构为连续集中装药。
3.2.2起爆网络
预裂爆破孔采用10孔一段，单响药量控制在50kg以内。
为便于网络联结及减少爆破后冲作用对坡面的影响，以及控制抛石、飞石，排数控制在10排，最大一段起爆药量不大于300kg，逐渐递减至邻近设计边坡缓冲孔爆破时，不大于100kg。
采用梅花形布孔排间微差起爆方式，采用非电毫秒延期，导爆管传爆、引爆方式联接。
对于段数过多，可能出现“串段”或“重段”现象，采用孔外延期接力传爆，保证最大段装药量控制在300kg范围内。
爆破时严格按照先起爆预裂孔，再起爆主爆孔，最后起爆缓冲孔的起爆顺序，严格控制药量，爆破后的地表缝宽不大于1cm，预裂面不平整度不大于15cm，孔壁表层不产生严重的爆破裂隙。
3.2.3装药结构设计
主爆孔采用乳化炸药连续耦合装药结构，预裂孔采用间隔不耦合装药结构，不耦合系数2.0。
（a）主爆孔（b）预裂孔
装药布置结构示意图
3.2.4爆破安全技术
爆破产生的飞石及空气冲击波对周围环境会产生危害，故采取有效措施控制爆破的震动效应是施工重点解决的问题。
根据实际情况，采用控制单响药量和边坡预裂技术来减少爆破震动效应（根据经验边坡预裂爆破可将震动效应减少40%）。
从爆破源到被保护物的距离应保证被保护物不受爆破震动作用的破坏，这段距离称为爆破地震安全距离。
可按下式计算：
式中：
R——爆破地震安全距离，m；
Q——炸药量，kg，明挖单响药量最大50kg；
υ——安全震动速度，一般砖房，非抗震的大型建筑物为2～3cm/s；
m——药量指数，集中药包取1/3；
K、a——与爆破点地形、地质等条件有关系数和衰减指数，中硬岩石K=150～250，a=1.5～1.8；
由此计算得R=42.99～50m，即爆破对建筑物地震波影响安全距离为50m。
3.2.5爆破飞石防护措施
从现场看，飞石距离大于建筑物安全距离，需对个别飞石进行防护，防护措施如下：
（1）严格按设计进行施工；
（2）孔口进行覆盖防护（覆盖沙包、柴禾或稻草、毛竹片、钢丝网等）；
（3）保证堵塞长度和堵塞质量；
（4）合理调整自由面，控制飞石方向。
（5）必要时需对周边变压器、民房等采取防护措施，具体为在变压器、民房朝向爆破区方向搭设钢管排架，排架上挂两层毛竹排。
防护示意图
4隧道洞身爆破设计
4.1爆破方式
隧道断面开挖采用“新奥法”进行施工，严格按照“弱爆破”、“短进尺”、“勤量测”、“早支护”原则进行施工。
充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的震动破坏。
根据围岩级别及施工工法要求，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破，IV、IV围岩采用三台阶光面爆破，部分围岩采用预裂爆破。
4.2爆破器材选用
根据开挖断面形式及本标段地质情况爆破器材选用：
有水地段周边眼采用防水乳化炸药，无水地段采用2号岩石硝铵炸药，周边眼采用φ25×250㎜规格的炸药，人工钻眼采用φ32×250规格的炸药，钻孔台车钻爆，内圈眼采用φ32×250㎜规格的药卷，掏槽眼、掘进眼、底板眼采用φ32×250㎜药卷，毫秒管用1-15段非电毫秒雷管，传爆材料采用导爆管、光爆线。
爆破工艺流程图
4.3爆破器材的使用
（1）起爆器选择K73-3D型多功能起爆器，能实现400米引线距离引爆导爆管雷管。
爆破现场增加一个击发头，引线距离可达1000米.为爆破作业节省大量的导爆管，从而降低了爆破作业成本。
该仪器安全可靠，操作简便。
（2）装药时，要严格按爆破设计规定的爆破器材类别和药量装药，并堵塞炮泥，装药与钻孔不得平行作业，装药与钻孔必须自上而下进行。
（3）网络连接好后，必须先检查连线是否正确，下图为爆破网络的正确与错误连接方式。
（4）连线检查完毕并确认后，由经过专业培训并取得相关资质的人员操作起爆器起爆。
起爆时，左手握机体、右手握钥匙，反时针转动是充电，起爆器指示灯亮后，顺时针方向旋转，用力要迅速，转动角度要达到尽头处。
（5）电力起爆连线前，母线与起爆器的连接端必须扭结成短路，并应检查开挖工作面及母线沿经地段的杂散电流，若大于30mA，应查明原因，采取安全措施后，允许进行网路连接。
（6）通电后若网路拒爆，爆破员必须先从起爆器上取下钥匙，并将母线从起爆器上摘下，扭结成短路，至少再等15min后，允许沿线路检查，找出原因。
4.4装药量计算
光面爆破装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，即以kg/m表示，一般采用实验方法求得或从同类工程中选取。
隧道开挖爆破总装药按下列公式计算：
Q=qSLη
式中：
Q—按定额确定的一茬炮所需要的总装药量（kg）；
q--按定额确定的单位炸药消耗量（kg/m3）；
S—隧道断面积（m2）；
L—炮孔平均深度（m）；
η—炮眼利用率；
式中q值选取可参照2#岩石乳化炸药的性能指标值。
根据经验，一般在光面爆破中采用0.8~1.1g/cm3。
2#岩石乳化炸药性能指标
项目
密度g/cm3
猛度mm≥
爆速m/s≥
爆力ml≥
殉暴距离cm≥
使用有效期月
性能指标
0.95-1.30
16
4200
280
5
6
各级围岩每循环爆破使用炸药总装药量计算如下表：
每循环爆破使用炸药总装药量计算表
序号
围岩类别
q（kg/m3）
η
L（m）
S（m2）
Q（kg）
备注
1
Ⅱ
1.02
0.96
3.0
56.01
164.5
全断面
2
Ⅲ
1.02
0.96
3.0
62.16
182.8
全断面
3
Ⅳ
1.0/0.8
0.96
2.7
38.4
/29
99.5/60.1
上台阶
/下台阶
4
Ⅴ
1.04/0.5/1
0.96
0.9/1.8/1.8
26.56/31.15/13.88
26.5/26.9/23.9
上台阶/中台阶
/下台阶
4.5开挖断面的炮孔数量及布置
根据波尔建议公式，开挖断面的炮孔数量按以下公式计算：
N=a1+a2S（取整数值，不含空眼数）
式中：
a1、a2—由岩体可爆程度确定的系数，见下表,S—开挖隧道断面面积（m2）
a1，a2值
岩体性质
a1
a2
易爆的
25.1
0.62
中等可爆的
30.9
1.00
难爆的
37.6
1.36
上述公式为波尔建议公式，在国内使用小炮孔的2号岩石炸药时，系数a1偏小，应增加1～2倍方能使用。
各级围岩开挖断面的炮孔数量如下：
序号
围岩类别
a1
a2
S（m2）
N（个）
备注
1
Ⅱ
37.6×1.5
1.36
56.01
133
2
Ⅲ
37.6×1.5
1.36
62.16
141
3
Ⅳ
30.9×1.5
1.00
67.42
114
4
Ⅴ
25.1×1.5
0.62
70.8
82
根据波尔建议公式，结合实际施工经验，以及设计对临近既有线爆破对爆破震速的控制达到5cm·s的要求，各级围岩开挖断面实际炮孔布置数量按下表布置:
隧道各级围岩炮孔布置表
序号
围岩
类别
周边眼（个）
掏槽眼（个）
辅助眼（个）
底板眼（个）
合计（个）
备注
1
Ⅱ
43
20
58
14
135
2
Ⅲ
43
20
58
14
135
3
Ⅳ
47
4
72
29
97上/55下
4
Ⅴ
50
12
46
30
69上/39中/32下
（1）掏槽孔
Q1=η•L•r
式中：
η——炮孔装药系数，取η=0.9
L——孔深，LⅢ=3.2m、LIV＝2.9m、LV＝1.1m
r——每米长度炸药量，r=0.78kg/m
经计算：
Ⅲ级围岩Q=η•L•r=0.9*3.2*0.78kg=2.25kg，取2.3kg。
Ⅳ级围岩Q=η•L•r=0.9*3.2*0.78kg=2.03kg，取2.0kg。
Ⅴ级围岩Q=η•L•r=0.9*3.2*0.78kg=0.77kg，取0.7kg。
（2）辅助孔
Ⅲ级围岩QⅢ=η•L•r=0.8*3*0.78=1.872kg取QⅢ=1.8kg
Ⅳ级围岩QIV=η•L•r=0.8*2.7*0.78=1.68kg取QIV=1.6kg
Ⅴ级围岩QV=η•L•r=0.7*0.8*0.78=0.437kg取QV=0.4kg
（3）光爆孔
通常为辅助孔的1/3～1/4，Ⅲ级围岩QⅢ＝0.6，Ⅳ级围岩QIV=0.5kg，Ⅴ级围岩QV=0.2kg
4.6光面爆破
严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能使药沿炮眼均匀分布，这是实现光面爆破的重要条件。
在光面爆破中，炮眼间距、最小抵抗线、炮眼密集系数、装药密度是相互制约的。
（1）炮眼深度
炮眼深度受开挖面大小的影响，炮眼过深，周边岩石的夹制作用较大，故炮眼深度不宜过大，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）的0.5～0.7倍，同时考虑到Ⅲ级围岩每循环掘进一般不超过3.0m，故Ⅲ级围岩钻孔深度取3.0m。
钻孔采用YT-28风钻，炮眼孔径为φ42mm，为克服及减少岩石的夹制作用，除掏槽眼和底眼深度L=3.2米外，其余周边眼、辅助眼等炮孔深度L=3.0米。
（2）光面爆破不耦合系数（D）及装药直径（d）
炮眼直径与药卷直径之比称为不偶合系数，合适的周边眼不偶合系数应使爆炸后作用于炮眼壁的压力小于围岩抗压强度，理论与实践证明，当岩石种类为软岩时，不偶合系数在2.0～2.5范围时，缓冲作用最佳，光爆效果最好。
在实际使用过程中，周边眼采用直径为25mm的2号岩石乳化炸药，乳化炸药沿长度方向对半切（相当于φ20小药卷），即周边眼的不耦合系数D=42/20=2.1，符合D=2.0～2.5的要求。
（3）周边眼间距E、最小抵抗线W和相对距系数K
最小抵抗线与开挖的隧道断面大小有关。
在断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，最小抵抗线可以大些；断面小，光爆眼所受到的夹制作用大，最小抵抗线可以小些。
最小抵抗线与岩石的性质和地质构造也有关，坚硬岩石最小抵抗线可小些，松软破碎的岩石最小抵抗线可大些。
相对距系数是周边眼间距E与最小抵抗线V的比值，是影响爆破效果的重要因素。
光面爆破参数表
岩石种类
周边眼间距E（cm）
周边眼最小抵抗W（cm）
相对距离E/W
装药集中度q（kg/m）
极硬岩
50～60
55～75
0.8～0.85
0.25～0.3
硬岩
40～50
50～60
0.8～0.85
0.15～0.25
软质岩
35～45
45～60
0.75～0.8
0.07～0.12
4.6.1单线全断面光面爆破
炮眼名称
炮眼编号
炮眼深度（m）
药卷规格
炮眼数量（个）
单眼装药量（kg）
总药量（kg）
起爆顺序
备注
掏槽眼
1
3.2
Φ32
10
2.3
23
1
斜眼
掏槽眼
3
3.2
Φ32
10
2.3
23
3
斜眼
辅助眼
5
3
Φ32
8
2.0
16
5
直眼
辅助眼
7
3
Φ32
19
1.8
34.2
7
直眼
辅助眼
9
3
Φ32
31
1.6
49.6
9
直眼
周边眼
11
3
Φ25
Φ32
43
0.6
25.8
11
直眼
底板眼
13
3
Φ32
14
0.8
11.2
13
直眼
合计
409
135
182.8
开挖断面
62.16m2
预计循环进尺
2.7m
爆破方量
186.48m3
炮眼利用率
96%
炸药单耗
0.98kg/m3
雷管单耗
0.739发/m3
比钻眼量
2.237m/m3
图Ⅱ、Ⅲ级围岩光面爆破炮眼布置图
Ⅱ、Ⅲ级围岩掏槽眼布置图
4.6.2单线台阶法爆破
4.6.2.1单线IV级围岩爆破参数
（1）上台阶爆破参数
炮眼名称
炮眼编号
炮眼深度（m）
药卷规格
炮眼数量（个）
单眼装药量（kg）
总药量（kg）
起爆顺序
备注
掏槽眼
1
2.9
Φ32
4
2.0
8
1
直眼
辅助眼
3
2.7
Φ32
10
1.6
16
3
直眼
辅助眼
5
2.7
Φ32
7
1.6
11.2
5
直眼
辅助眼
7
2.7
Φ32
11
1.6
17.6
7
直眼
辅助眼
9
2.7
Φ32
25
1.6
40
9
直眼
周边眼
11
2.7
Φ25
Φ32
14
0.5
7
11
直眼
底板眼
13
2.7
Φ32
8
0.8
6.4
13
直眼
合计
214.1
79
106.2
开挖断面
38.4m2
预计循环进尺
2.4m
爆破方量
103.68m3
炮眼利用率
96%
炸药单耗
1.02kg/m3
雷管单耗
0.74发/m3
比钻眼量
2.06m/m3
（2）下台阶爆破参数
炮眼名称
炮眼编号
炮眼深度（m）
药卷规格
炮眼数量（个）
单眼装药量（kg）
总药量（kg）
起爆顺序
备注
中空眼
2.7
Φ102
1
中空眼
辅助眼
1
2.7
Φ32
9
1.6
14.4
1
直眼
辅助眼
3
2.7
Φ32
8
1.6
12.8
3
直眼
辅助眼
5
2.7
Φ32
9
1.6
14.4
5
直眼
周边眼
7
2.7
Φ25Φ32
14
0.5
7
7
直眼
底板眼
9
2.7
Φ32
14
0.8
11.2
9
直眼
合计
145.8
54
59.8
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