公路工程隧道施工钻爆法开挖爆破施工方案中铁Word格式.docx
《公路工程隧道施工钻爆法开挖爆破施工方案中铁Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路工程隧道施工钻爆法开挖爆破施工方案中铁Word格式.docx（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
7.2质量管理制度20
7.3质量保证措施20
八、雨季施工措施21
九、突发事件应急预案21
十、文明施工22
十一、环境保护23
一、编制依据
1.1编制范围
XX省XX至XX口公路工程第二标段，起讫里程为K27+200～K43+078.417，线路全长15.878公里，其中K31+065～K33+100段为XX隧道（长度2035m），K33+320～K36+119段为XX隧道（长度2799m），K39+098～K40+899段为XX隧道（长度1801m）。
本施工方案的编制范围为本标段的三条隧道，即XX隧道、XX隧道和XX隧道。
隧道边、仰坡防护开挖时参照路基土石方爆破开挖方案，本方案编制范围主要为隧道内钻爆法开挖。
1.2编制依据
XX省XX至河和门口公路工程第二标段设计图纸、招标文件等。
国家、交通部现行设计规范、施工规范、验收标准及实施细则等。
《爆破安全规程》（GB6722-2011）
项目部对施工现场实地踏勘取得的资料。
我方拥有的人员和机械设备情况、施工技术以及多年来在工程实践中积累的施工经验。
1.3编制原则
隧道洞口段开挖应严格控制装药量，洞内开挖应采用控制爆破，减少对周围围岩的扰动。
钻爆设计应根据工程地质、地形环境、开挖断面、开挖方法、循环进尺、钻眼机具、爆破能力和出渣能力等因素进行综合考虑，并根据实际爆破效果对设计参数进行调整。
二、工程概况
2.1设计标准
公路等级：
三级公路；
设计时速：
30km/h;
隧道行车宽度：
7m；
隧道建筑界限：
净空9m（宽度）×
7.6m（高度），紧急停车带净空12.25m（宽度）×
7.6m（高度）。
2.2地形与地质
XX隧道测区范围总体呈单斜构造，岩层产状：
走向310°
～345°
├NE∠10°
～15°
。
鲹鱼河及田家河冲沟内有地表水流，地下水主要以裂隙水、孔隙水形式赋存。
XX隧道穿越地层为马头山组（K1m）中至厚层砂岩夹少量泥岩，岩层产状平缓，岩体卸荷严重。
围岩级别为Ⅲ级围岩1795m，Ⅳ1级围岩段长度65m，Ⅳ2级围岩长度175m。
隧道上覆岩体厚度150～260m，易产生塌顶稳定问题。
桩号K32+210处发育田家河沟，上覆岩层较薄，可能存在向洞内涌水问题。
隧道进口明洞段岩体卸荷强烈，出口外侧发育Ⅲ号围岩体，存在隧道偏压现象。
├NE∠4°
～10°
测区内分布泥岩、粉砂质泥岩等隔水岩层，地下水主要以裂隙水形式赋存。
桩号K33+940～K35+120段由于可河电站引水洞，向外漏水严重，陡崖外侧地表出现多处泉水点，泉水流量200～300L/min。
XX隧道穿越地层为马头山组（K1m）中至厚层砂岩夹泥岩及官沟组（J3g），岩层产状平缓。
围岩级别为Ⅲ级围岩1260m，Ⅳ1级围岩段长度1340m，Ⅳ2级围岩长度126m,Ⅴ1级围岩段长度40m，Ⅴ2级围岩长度33m。
可河电站引水洞存在渗水现象，隧道施工过程中可能会向洞内涌水。
隧道进口边坡岩体卸荷严重，卸荷裂隙及危岩体发育，边坡稳定条件差。
出口为第四系碎石土夹块石层，结构松散。
走向300°
～320°
～18°
石龙大沟内有地表水流，地下水主要以裂隙水形式赋存。
XX隧道穿越XX滑坡及红崖大沟滑坡，围岩地层为侏罗系官沟组（J3g）、牛滚凼组（J3n）泥岩，粉砂岩夹少量泥灰岩及第四系松散堆积物等，岩层产状平缓。
围岩级别为Ⅳ1级围岩长度1140m，Ⅳ2级围岩长度460m,Ⅴ1级围岩段长度90m，Ⅴ2级围岩长度111m。
隧道进口位于石龙大沟沟壁，出口位于一冲沟沟壁，结构松散，边坡稳定条件差。
三、施工组织
3.1人员组织
隧道开挖作业由开挖班组进行，风枪班进行钻孔作业，爆破班进行装药和爆破作业，机械班进行清理出渣。
3.2机械组织
目前隧道钻爆法开挖过程中，广泛采用的钻孔机具为凿岩机和钻孔台车，其工作原理都是用镶嵌在钻头体前端的凿刃反复冲击并转动破碎岩石成孔。
其中凿岩机适宜用于小断面或台阶法开挖中使用。
本标段隧道Ⅲ级围岩采用台阶法开挖，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用短台阶拱部环形开挖预留核心土施工，因此隧道钻孔机具拟采用凿岩机，每个作业面配备4台气腿式凿岩机。
本工程隧道起爆采用电雷管起爆，每施工作业面配备电雷管起爆器一套。
3.3材料供应
本工程爆破施工需使用的电雷管、毫秒延期非电雷管、导爆管、硝铵炸药和乳化炸药由XX省凉山州XX县公安局负责供应。
本项目经理部于施工工地附近建设爆炸物品储存库对爆炸物品进行临时存放，储存库内设置两处容量为5t的炸药库房储存硝铵炸药和乳化炸药（一般岩质无水地段采用硝铵炸药，有水地段采用乳化炸药），一处容量为2万发电雷管的雷管库储存电雷管、非电雷管和导爆管。
本项目经理部以月为单位，每月根据施工进度情况向XX县公安局提请下月爆破物品使用计划，以保证爆炸物品材料供应。
四、爆破设计
4.1开挖方法
隧道掘进开挖方法与爆破方案之间有密切联系。
本标段隧道开挖采用钻爆发开挖，Ⅲ级围岩采用台阶法施工，Ⅳ级、Ⅴ级围岩采用短台阶拱部环形开挖预留核心土法。
台阶法施工时，上、下台阶开挖面间相距10m～15m，预留核心土施工时，核心土面积不宜小于整个开挖面面积的50%。
隧道施工过程中拟采用光面爆破。
光面爆破对围岩扰动小，尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了隧道衬砌结构的受力状况；
光面爆破后围岩壁面平整规则，减小了应力集中和局部落石现象，增加了施工安全度。
4.2爆破流程
起爆器起爆——电雷管起爆——导爆管起爆——非电雷管起爆——炸药起爆。
毫秒延期爆破利用非电雷管的时间间隔，分先后起爆炮孔内炸药，其起爆顺序为：
掏槽眼——辅助眼——周边眼。
4.3毫秒延期爆破
毫秒延期爆破又称微差爆破，是指将炮孔分组以毫秒级的时间间隔顺序起爆的爆破方法。
微差爆破有如下作用原理：
1）应力叠加作用。
延期起爆时，先起爆的炸药可以形成新的漏斗形破裂面，为后起爆的炮孔创造新的自由面，并且使最小抵抗线方向由药包至岩体上表面的方向变为与炮孔平行的侧向新自由面，自由面增多，夹制性减小，岩石抗爆强度降低，利于改善爆破效果。
2）改善自由面作用。
由于先后两组炮孔起爆时间间隔很短，后一次爆破在前一次爆破应力场未消失之前起爆，爆破产生的应力场可以叠加。
3）补充破碎作用。
微差爆破时，先后起爆的炸药产生的岩石相互碰撞，起到补充破碎效果，而且可以使爆堆集中，飞石减少。
4）降低爆破震动。
微差爆破的时间间隔，可以使爆破产生的地震波在时间上和空间上相互错开，降低爆破震动效应（实测资料表明，微差爆破比一般爆破所产生的振动作用减少1/3到2/3）。
因此，微差爆破可以充分利用爆破能量，改善爆破条件，提高破碎效果，减少爆破危害。
在一个开挖断面上采用微差爆破时，起爆顺序是由内向外逐层起爆，内圈炮眼先起爆，外圈炮眼后起爆。
炮眼起爆顺序通过将毫秒延期非电雷管装入孔内炸药中，通过非电雷管的不同延期时间（段别）来实现微差爆破。
非电雷管实际使用过程中应跳段选用，即同时采用1段、3段、5段…或2段、4段、6段…。
爆破时同圈眼必须同时起爆，尤其是掏槽眼和周边眼，以保证同圈眼的共同作用效果。
图4.1导爆管连接示意图
4.4炮眼设计
4.4.1炮眼类型
隧道断面由内向外可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。
1）掏槽眼
隧道爆破开挖仅有一个临空面，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置布置几个掏槽炮眼，爆破时让其最先起爆，为临近炮眼的爆破创造新的临空面。
一般将掏槽眼布置于开挖断面的中下方，以使底部岩石破碎，减少飞石。
掏槽眼如图4.1中1号炮眼。
2）辅助眼
位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助眼，其作用是扩大掏槽炮眼炸出的槽口，为周边炮眼的爆破创造临空面。
辅助眼如图4.1中2号炮眼。
3）周边眼
沿隧道开挖轮廓边线布置的最外环炮眼称为周边眼，其作用在于炸出一个合适的爆破轮廓。
按其所在位置不同，又可分为周边眼（如图4.1中3号炮眼）、拱顶眼（如图4.1中4号炮眼）和底板眼（如图4.1中5号炮眼）。
图4.2炮眼类型
4.4.2上台阶爆破参数
光面爆破的成功与否主要取决于爆破参数的确定。
其主要参数包括：
周边炮眼的间距（E），最小抵抗线（V），相对距（E/V）和装药集中度（q）等。
影响光面爆破参数选择的因素很多，通常是采取简单的计算并结合工程类比加以确定，初步确定后，根据现场爆破实践加以修正改善。
本工程爆破参数按表4.1进行选用。
表4.1光面爆破参数
岩石种类
饱和单轴抗压极限强度Rb（Mpa）
装药不耦合系数D
周边眼间距E（mm）
周边眼最小抵抗线V（mm）
相对距离E/V
周边眼装药集中度g（kg/m）
硬岩
>
60
1.25-1.5
550-700
700-850
0.8-1.0
0.30-0.35
中硬岩
30-60
1.5-2.0
450-600
600-750
0.20-0.30
软岩
≤30
2.0-2.5
300-500
400-600
0.5-0.8
0.07-0.15
注：
1、软岩隧道光面爆破的相对距宜取小值。
2、装药集中度按2号岩石硝铵炸药考虑，当采用其他炸药，应进行换算，换算指标主要是猛度和暴力（平均值）。
换算系数K按下式计算：
（公式4.1）
1、炮眼直径
炮眼直径大小对凿岩速度，炮眼数目，炸药单耗量，隧道壁的平整程度和石碴块度等有影响。
炮眼直径应与药卷直径的大小相匹配，以免发生管道效应，导致药卷拒爆。
常采用不耦合系数D（炮眼孔径rh与药卷直径rc的比值）来控制两者关系，取值如表4.1，且要求药卷直径不小于炸药的临界直径。
实际爆破设计时，应采用较小的D值，以减小对围岩的破坏，本工程中D取值按2.0计算。
药卷直径拟采用直径20mm，炮眼直径按40mm进行钻孔。
2、炮眼数量
本工程Ⅲ级围岩标准段上台阶开挖断面为45.79m2，Ⅳ级围岩标准段开挖断面为48.02m2，Ⅴ级围岩标准段开挖断面为51.92m2。
硝铵炸药（乳化炸药）每段长度20cm，重量为200g/段。
（公式4.2）
式中：
k——炸药单耗；
——断面面积；
α——装药系数；
γ——每延米药卷的炸药重量。
装药系数按表4.2进行选取，取值为0.45。
则Ⅲ级围岩N=102，Ⅳ级围岩N=107，Ⅴ级围岩N=115。
本方案中暂按N=102进行设计。
3、炮眼深度
炮眼深度宜根据一次性开挖进尺长度确定。
爆破一次性开挖进尺应根据围岩条件确定，开挖软弱围岩时，应控制在1~2m之内，应根据周边炮眼外插角即允许超挖量来确定。
台阶法开挖每循环开挖进尺不宜超过3米，环形开挖预留核心土每循环开挖进尺宜为0.5m~1.0m。
本工程隧道拟开挖进为Ⅲ级围岩每循环开挖进尺3m，Ⅳ级围岩每循环开挖进尺1.5m，Ⅴ级围岩每循环开挖进尺0.5m。
布置炮眼时，掏槽眼深度应比辅助眼深度深10cm，周边眼与辅助眼眼底应在同一垂直面上，保证开挖面平整。
其计算公式为：
（公式4.3）
l——每循环计划开挖进尺延米数；
——炮眼利用率，光面爆破炮孔利用率可达90%～100%，本方案中取90%。
则Ⅲ级围岩
=3.0/0.90=3.3m，即掏槽眼深度为3.4m，辅助眼和周边眼深度为3.3m；
Ⅳ级围岩
=1.5/0.90=1.7m，即掏槽眼深度为1.8m，辅助眼和周边眼深度为1.7m；
Ⅴ级围岩
=0.5/0.90=0.6m，即掏槽眼深度为0.7m，辅助眼和周边眼深度为0.6m。
4、炸药单耗
隧道掘进爆破的炸药单耗主要与岩性和开挖断面有关，可由下式计算：
（公式4.4）
k——炸药单耗，kg/m3；
f——岩石普氏系数；
S——开挖断面积（S大于18m2时，取18m2），m2。
本方案结合工程类比，按k=1.0kg/m3计算。
5、单循环装药量
每开挖循环爆破用药量：
Q=kLS（公式4.5）
式中，Q——每爆破循环的用药量；
k——爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量，简称炸药的单耗量，kg/m3；
L——每爆破循环掘进进尺；
S——开挖断面的面积，m2。
则Ⅲ级围岩每开挖循环装药量Q1=137.37kg；
Ⅳ级围岩每开挖循环装药量Q1=72.03kg；
Ⅴ级围岩每开挖循环装药量Q1=25.96kg。
6、炮眼间距
掏槽眼孔口距a取3.6m，孔底距取40cm，同排相邻掏槽孔孔距取40cm，相邻排间距为50cm和70cm。
辅助眼环向布置，环间距90cm，同环间孔距100cm。
①光爆层厚度：
按照表4.1取值，周边眼V边=600mm。
②周边炮眼间距E：
（公式4.6）
其中
=10-16，查相关规范，取14。
则：
按照表4.1取值，则E=500mm。
图4.3光面爆破周边炮眼布置
底板眼间距E底=675mm。
③装药不耦合系数：
按照表4.1取值，D=2.0。
④装药集中度：
按照表4.1取值，周边眼q边=0.15，底板眼q底=0.2。
图4.4上台阶炮眼布置图
7、单孔装药量
炮孔单孔装药量q可按下式进行计算
q=nLγ（公式4.7）
q——单孔装药量，kg；
n——装药系数。
L——炮孔深度，m；
γ——单位长度药卷质量，kg/m。
每个炮孔装药量，可按炮孔装药系数n（炮孔中装药长度与炮孔长度的比值）确定。
装药系数的取值与炮孔类别和岩石的坚固性系数f有关。
表4.2装药系数表
炮孔名称
岩石f值
10～20
8～10
7～8
5～6
3～4
1～2
掏槽眼
0.8
0.7
0.65
0.6
0.55
0.5
辅助眼
0.45
0.4
周边眼
0.75
本标段隧道岩层为砂岩夹泥岩，岩层破碎，其坚固性系数按f＝3～4确定，根据炮眼布置图，上台阶布置掏槽眼22个，辅助眼29个，周边眼50个（其中底板眼16个），每个炮孔尾部20cm填塞炮泥，则上台阶单循环进尺总装药量：
Ⅲ级围岩Q2=3.2×
22×
0.55+3.1×
50×
0.45+3.1×
29×
0.45=148.93kg
Ⅳ级围岩Q2=1.6×
0.55+1.5×
0.45+1.5×
0.45=72.69kg
Ⅴ级围岩Q2=0.5×
0.55+0.4×
0.45+0.4×
0.45=20.27kg
前文中计算上台阶单循环进尺装药量为
Ⅲ级围岩Q1=137.37kg，Ⅳ级围岩Q1=72.03kg，Ⅴ级围岩Q1=25.94kg。
基本符合要求。
则隧道实际炮眼及炸药布置表4.3、表4.4和表4.5所示。
表4.3Ⅲ级围岩上台阶炮眼分布及药量分配表
序号
炮眼名称
炮眼个数
孔深
（cm）
装药
每孔药卷数
单孔装药量（kg）
总装药量（kg）
1
掏槽眼1
6
340
9
1.8
10.8
2
掏槽眼2
3
掏槽眼3
8
1.6
12.8
4
掏槽眼4
3.2
5
29
330
7
1.4
40.6
33
46.2
底板眼
17
23.8
合计
101
148.2
表4.4Ⅳ级围岩上台阶炮眼分布及药量分配表
180
1.0
6.0
6.4
170
23.2
19.8
10.2
73.2
表4.5Ⅴ级围岩上台阶炮眼分布及药量分配表
70
2.4
0.2
5.8
6.6
3.4
22.6
4.4.3下台阶爆破参数
掏槽眼的主要作用在于为爆破提供临空面，上台阶开挖完成后，可以为下台阶提供了一个上向临空面，爆破条件有所改善，爆破振动强度有所降低，因此下台阶开挖采用水平浅孔爆破，爆破时不设置掏槽眼。
炮眼直径按40mm进行钻孔。
2、炮眼深度
台阶法施工时，上下台阶开挖面保持10～15m距离，因此下台阶开挖长度于上台阶开挖长度相同。
Ⅲ级围岩炮眼深度为3.3m，Ⅳ级围岩炮眼深度为1.7m，Ⅴ级围岩炮眼深度为0.6m。
3、抵抗线及排距
由于以台阶上表面为抵抗线，爆破岩体必须克服重力做功，才能保证爆破效果，所以抵抗线不宜过大。
如抵抗线过小，则可能造成岩块抛掷，损伤隧道衬砌。
本方案中取抵抗线W=1.0m，排距b=0.8m。
4、炮眼间距
边墙周边孔孔距a=65cm，底板孔孔距70cm。
主爆破孔间距90cm。
图4.4下台阶炮眼布置图
5、炸药单耗
水平孔爆破炸药单耗k=（0.3～0.45）kg/m3，考虑其上表面为抵抗线，按k=0.45kg/m3计算。
6、单孔装药量
本工程Ⅲ级围岩标准段下台阶开挖断面为34.34m2，Ⅳ级围岩标准段开挖断面为34.38m2，Ⅴ级围岩标准段开挖断面为35.95m2。
则每开挖循环装药量为Ⅲ级围岩标准段为46.36kg，Ⅳ级围岩标准段为23.21kg，Ⅴ级围岩标准段为8.09kg。
单孔装药量计算公式为
q=kbLa（公式4.8）
q——单孔装药量，kg；
b——排距（上排孔取W），m；
L——炮眼深度，m；
a——炮孔间距，m。
考虑底板孔爆破条件较差，装药量可适当加大15%～20%，第一排主爆孔爆破条件较好，可适当减少药量15%～20%。
表4.6Ⅲ级围岩下台阶炮眼分布及药量分配表
主爆破眼
1.1
36.3
边墙周边眼
3.5
5.6
16
2.5
8.0
57
49.9
表4.7Ⅳ级围岩下台阶炮眼分布及药量分配表
16.5
1.5
0.3
4.8
24.5
表4.7Ⅴ级围岩下台阶炮眼分布及药量分配表
0.1
9.8
4.4.4仰拱爆破参数
仰拱爆破方法采用浅孔爆破，钻孔采用垂直孔。
仰拱最深位置处1.45m，炮孔深度按仰拱线形变化，超钻10%。
3、抵抗线、孔距及排距
抵抗线W=0.8m，孔距a=1.0m，排距b=0.8m。
炸药单耗量k=（0.3～0.8）kg/m3，本方案按k=0.6kg/m3计算。
本工程Ⅳ级围岩标准段仰拱开挖断面为10.6m2，Ⅴ级围岩标准段仰拱开挖断面为12.65m2，仰拱每循环开挖进尺按照6m计算，则每开挖循环装药量为Ⅳ级围岩标准段为38.16kg，Ⅴ级围岩标准段为45.54kg。
炮孔数目为70个，单孔装药量按（公式4.8）计算。
4.4.5炮眼布置原则
炮眼布置时，先布置掏槽眼，再根据地质情况及断面大小均匀布置辅助眼和周边眼。
炮眼布置时，按照上稀下密、周边适当加密、中部均匀分布的原则布置各类炮孔。
掏槽眼质量的好坏，直接影响整个隧道爆破的成败。
斜眼掏槽具有操作简单，精度要求较低，便于根据岩层实际情况改变掏槽角度和掏槽方式，掏槽眼数量少，装药量也较少，炸出槽口大等优点。
直眼掏槽适用于中硬及坚硬岩石掘进，炮孔垂直于工作面，不受开挖尺寸的限制，适宜较深炮孔，便于多台凿岩机同时作业，提高工作效率。
本工程隧道施工过程中，Ⅳ级和Ⅴ级拟采用斜眼楔形掏槽方式，Ⅲ级围岩（当炮眼深度超过2m时）采用直眼掏槽。
斜眼掏槽的炮眼方向，在岩层或节理发育时，不得与其平行，应尽量与其垂直。
辅助眼采用环形布置，交错均匀地布置于周边眼与掏槽眼之间，并垂直于开挖面。
开挖断面底面两隅处，应合理布置辅助眼，并适当增加装药量，消除爆破死角。
当炮眼深度超过2.5m时，靠近周边眼的内圈与周边眼
升级会员 