罗而庄隧道爆破施工设计.doc

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京沪高速铁路三标段罗而庄隧道爆破设计

第一章设计说明书

一、工程概况 1

二、爆破方案选择 3

三、爆破参数的选择与装药量计算 4

四、爆破作业图表 18

五、装药方法、装药结构及炮孔堵塞 21

六、网络设计及起爆方法 23

七、爆破安全距离计算 23

八、安全技术与防护措施 25

九、罗而庄隧道施工所需机械设备表 28

十、设计附图表 28

第二章爆破施工组织设计

一、施工方法 30

二、组织管理 33

三、安全措施 35

四、隧道不良地质段爆破安全措施 36

五、爆破施工质量保证措施 37

六、应急处理预案 39

七、附表 43

第一章设计说明书

一、工程概况

京沪高速铁路起自北京南站，止于上海虹桥站,正线全长1318km。

正线隧道20座15.499km（含南京南2座1.123km），占正线总长度1.2％，其中最长的隧道西渴马隧道2788m，1km以上隧道6座。

隧道采用单洞双线断面，开挖最大断面为170m2左右，地质构造复杂，不良地质和特殊地质多，隧道以Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩为主，且多数隧道埋深较浅。

罗而庄隧道起讫里程为DIK427+965～DIK428+560，全长595m，暗洞开挖525m，采用单面掘进。

暗道开挖总方量约80000m3，需消耗炸药约80t，非电毫秒雷管72000发，起爆电雷管800发，导爆索56700m。

隧道进出口地形平缓略起伏，隧道洞身山坡坡度约30°，地形起伏较大。

最大埋深约为118m，隧道坡度为4.5‰及12‰的上坡，进口位于R=7000m的曲线上，其余位于直线上，隧道进口位于济南市中区党家镇陡沟村罗而庄采石场，交通方便；出口位于党家镇陡沟村回民区，有便道通过，交通方便。

1、地层岩性

隧道区除局部表覆第四系全新统人工堆积层及第四系上更新统坡洪积层外，主要为奥陶系下统白云岩、灰岩、泥灰岩，岩层受背斜及断层影响，产状变化较大。

产状为岩层产状：

352°∠5°～186°∠50°。

节理发育,产状为:

145°∠70°,175°∠63°,246°∠85°,288°∠87°。

2、隧道围岩分级

表2-1隧道围岩分级表

起讫里程

围岩级别

长度（m）

DIK427+965～DIK428+030

V

65

DIK428+030～DIK428+110

IV

80

DIK428+110～DIK428+280

III

170

DIK428+280～DIK428+460

IV

180

DIK428+460～DIK428+560

V

100

3、地质构造

1）DIK428+010处发育一断层，产状175°∠69°,断距6～８m，破碎带不发育，宽1～２m。

2）洞身DIK428+350附近为一背斜，其轴向50°，向北东顺轴向倾伏，受其影响两翼产状变化较大，轴部节理发育，为张节理，其主节理产状145°∠70°,发育间距1.0m，张开2～10cm，最大张开1.0m，充填土及碎石；另外还发育175°∠63°、246°∠85°、288°∠87°三组节理，均为微张性节理。

4、隧道爆破环境和距保护物距离

表4-1爆破环境

位置

市中区陡沟村原南山石料厂

节理裂隙

发育

覆盖层

最大118m

地下水

无（图纸说明）

平均开挖断面（m2）

（宽14.7m×高12.5m）约149.5m2

坚固系数f

10～12

自由面（个）

1个

极限抗压强度（Mpa）

40～50

岩石种类

石灰岩

工程量（m3）

约80000

表4-2隧道爆破距保护物距离表

方位

地面、地下或空中

距离（±m）

保护对象

西北

奶牛场

400

环境较好，无需防护（进洞口开挖）

北

隧道队营地

300

环境较好，无需防护（进洞口开挖）

西

钢筋加工厂

70

注意飞石（进洞口开挖）

洞内

钢模台车

120

注意飞石（洞内爆破开挖）

备注：

隧道内爆破作业时，警戒范围按照《爆破安全规程》GB6722-2003中：

浅孔爆破中未形成台阶工作面确定为300m。

二、爆破方案选择

1、设计依据

（1）、《爆破安全规程》（GB6722-2003）；

（2）、《铁路工程施工安全技术规范》（TB10401.1-2003）；

（3）、《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）；

（4）、《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》（TZ231-2007）；

（5）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003、J287-2004）；

（6）、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）。

2、爆破方案选择

罗而庄隧道洞身开挖III级围岩150m，采用两台阶开挖，循环进尺3.0m；IV级围岩260m，采用三台阶开挖,循环进尺1.5m；V级围岩115m，采用双侧壁导坑法开挖，循环进尺0.9m。

隧道开挖采用YT-28风动凿岩机钻孔，主爆孔采用孔内微差爆破，周边光面爆破技术。

隧道出渣采用侧翻装载机装渣、自卸汽车运输。

IV、V级围岩施工遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则。

3、爆破器材选用

爆破器材名称

规格

用途

雷管

瞬发电雷管（8#）

起爆

1～17段非电毫秒雷管

掏槽、掘进起爆、传爆

炸药

乳化炸药爆速3800～4000m/s，直径32mm

掘进

2#岩石小药卷，直径25mm

光面爆破

传爆线

6500m/s导爆索

光面爆破

三、爆破参数的选择与装药量计算

1、III级围岩两台阶施工

1）上台阶开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=3.2m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，一个临空面一般取1.0～1.4,本设计初拟q=1.1kg/m3；

s-开挖断面积，71.67m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.8；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==132（个）

根据以往施工经验，本设计取N=157个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.94

=1.1×71.67×3.2×0.94=237kg

2）下台阶开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=3.2m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，两个临空面取0.5～0.7,本设计初拟q=0.68kg/m3；

s-开挖断面积，71.88m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.62；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==105（个）

根据以往施工经验，本设计取N=104个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.94

=0.68×71.88×3.2×0.94=147kg

3）光面爆破参数

（1）最小抵抗线

按经验公式Wmin=（10～20）d=0.4m～0.8m和相对距离E/W=0.8～0.85，综合考虑，本设计取Wmin=0.65m.

（2）周边眼孔距

按经验公式a=（0.75～0.8）Wmin确定

a=（0.75～0.8）Wmin=（0.75～0.8）×0.65=0.48m～0.52m

本设计取a=0.5m

（4）周边眼线装药密度

线装药密度q为（0.25～0.3）kg/m

4）上台阶辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积及掏槽区面积后所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=21.22×0.65=13.79m2

N=21.22/0.5=43（个）

（2）掏槽区面积及炮眼数

掏槽采用楔形掏槽方式，见附件1

A=1×2.6=2.6m2

N=18（个）

（3）辅助眼间距

a×w=（71.67-13.79-2.6）/（157-43-18）=0.576m2

a、w的尺寸应在0.7m～0.8m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m左右。

5）下台阶辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=4.37×2×0.65=5.681m2

N=8.74/0.5=18（个）

（2）辅助眼间距

a×w=（71.88-5.681）/（104-18）=0.77m2

a、w的尺寸应在0.8m～0.9m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m左右。

2、IV级围岩三台阶施工

1）上台阶开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=1.6m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，一个临空面，岩石硬度低，一般取0.85～1.2,本设计初拟q=0.95kg/m3；

s-开挖断面积，50.91m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.62；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==104（个）

根据以往施工经验，本设计取N=119个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.94

=0.95×50.91×1.6×0.94=72.7kg

2）中台阶开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=1.6m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，两个临空面取0.5～0.7,本设计初拟q=0.52kg/m3；

s-开挖断面积，58.52m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.5；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==81（个）

根据以往施工经验，本设计取N=82个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.94

=0.52×58.52×1.6×0.94=45.76kg

3）下台阶开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=1.6m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，两个临空面取0.5～0.7,本设计初拟q=0.65kg/m3；

s-开挖断面积，40.17m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.5；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==69（个）

根据以往施工经验，本设计取N=66个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.94

=0.65×40.17×1.6×0.94=39.3kg

4）光面爆破参数

（1）最小抵抗线

按经验公式Wmin=（10～20）d=0.4m～0.8m和相对距离E/W=0.75～0.8，综合考虑，本设计取Wmin=0.6m.

（2）周边眼孔距

按经验公式a=（0.75～0.8）Wmin确定

a=（0.75～0.8）Wmin=（0.75～0.8）×0.60=0.45m～0.48m

本设计取a=0.45m

（4）周边眼线装药密度

根据经验数据线装药密度q为（0.15～0.25）kg/m

本设计取0.187kg/m

5）上台阶辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积及掏槽区面积后所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=18.31×0.60=10.986m2

N=18.31/0.45=42（个）

（2）掏槽区面积及炮眼数

掏槽采用楔形掏槽方式，见附件2

A=1.6×2.6=4.16m2

N=18（个）

（3）辅助眼间距

a×w=（50.91-10.986-4.16）/（119-42-18）=0.61m2

a、w的尺寸应在0.7m～0.85m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m左右。

6）中台阶辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=4.09×2×0.60=4.908m2

N=8.18/0.45=20（个）

（2）辅助眼间距

a×w=（58.52-4.908）/（82-20）=0.86m2

a、w的尺寸应在0.9m～0.95m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m左右。

7）下台阶辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=2.636×2×0.60=3.163m2

N=5.272/0.45=10（个）

（2）辅助眼间距

a×w=（40.17-3.16）/（66-10）=0.66m2

a、w的尺寸应在0.8m～0.8m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m左右。

3、V级围岩双侧壁导坑法施工

1）左、右双侧壁导坑开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=1.0m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，一个临空面，岩石硬度低，一般取0.85～1,本设计初拟q=0.9kg/m3；

s-开挖断面积，33.29m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.5；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==80（个）

根据以往施工经验，本设计取N=95个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.9

=0.9×33.29×1×0.9=26.965kg

2）中部上台阶开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=1.0m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，本设计初拟q=0.8kg/m3；

s-开挖断面积，48.73m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.5；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==103（个）

根据以往施工经验，本设计取N=112个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.9

=0.8×48.73×1×0.9=35kg

3）中部中台阶开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=1.0m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，本设计初拟q=0.37kg/m3；

s-开挖断面积，21.76m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.4；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==26（个）

根据以往施工经验，本设计取N=19个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.9

=0.37×21.76×1×0.9=7.25kg

4）中部下台阶开挖

（1）炮眼直径

d=38mm～40mm

（2）炮眼深度

L=1.0m

（3）炮眼数目

按经验公式估算

q-单位炸药消耗量，本设计初拟q=0.5kg/m3；

s-开挖断面积，17.31m2；

-装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，本设计取0.4；

-每米药卷的炸药质量kg/m，2#岩石铵梯炸药的每米质量取0.75kg/m。

==28（个）

根据以往施工经验，本设计取N=21个。

（4）每循环炸药用量

-炮眼利用率，一般取0.8～0.95,本设计取0.9

=0.5×17.31×1×0.9=7.79kg

5）光面爆破参数

（1）最小抵抗线

按经验公式Wmin=（10～20）d=0.4～0.8m和相对距离E/W=0.6～0.8，综合考虑，本设计取Wmin=0.60m.

（2）周边眼孔距

按经验公式a=（0.6～0.8）Wmin确定

a=（0.6～0.8）Wmin=（0.6～0.8）×0.60=0.36m～0.48m

本设计取a=0.4m

（4）周边眼线装药密度

本设计线装药密度q为（0.1～0.15）kg/m

6）双侧壁导坑辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积及掏槽区面积后所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=17.64×0.60=10.58m2

N=17.64/0.4=44（个）

（2）掏槽区面积及炮眼数

掏槽采用直眼掏槽方式，见附件3

A=1.1×1.1=1.21m2

N=12（个）

（3）辅助眼间距

a×w=（33.29-10.58-1.21）/（95-44-12）=0.55m2

a、w的尺寸应在0.7m～0.8m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m左右。

7）中部上台阶辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=16.66×0.60=9.996m2

N=16.66/0.4=42（个）

（2）掏槽区面积及炮眼数

掏槽采用直眼掏槽方式，见附件3

A=1.1×1.1=1.21m2

N=12（个）

（3）辅助眼间距

a×w=（48.73-9.996-1.21）/（112-42-12）=0.64m2

a、w的尺寸应在0.8m～0.8m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m左右。

8）中部中台阶辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=4×2×0.60=4.8m2

N=8/0.4=20（个）

（2）辅助眼间距

a×w=（21.76-4.8）/（39-20）=0.89m2

a、w的尺寸应在0.9m～1m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m。

9）下部中台阶辅助眼的间距估算

根据总断面面积扣除光爆层面积所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。

（1）光爆层面积及炮眼数

A=3.57×2×0.60=4.28m2

N=7.14/0.4=18（个）

（2）辅助眼间距

a×w=（17.31-4.28）/（39-18）=0.62m2

a、w的尺寸应在0.8m～0.8m左右，布置时大致均匀，底板眼要适当加密、加深0.2m左右。

4、起爆顺序和延期时间控制

1）起爆顺序

光面爆破：

掏槽眼辅助眼周边眼底板眼。

2）延期时间

隧道内爆破采取孔内微差爆破技术，减小一次最大起爆药量，有效防止爆破地震对周边围岩的破坏。

1～10段导爆管雷管延期时间短，采用奇数段或偶数段，10段以上导爆管雷管延期时间较长，要采用连续段数，防止延期过长。

四、爆破作业图表

1、III级围岩钻爆布孔

罗而庄隧道暗洞开挖III级围岩150m长，采用上、下两台阶开挖，掏槽采取楔形掏槽方式；周边光爆孔间距0.5m；辅助孔间距0.85m～0.9m，排距0.9m～1.0m，底板孔间距0.65m～0.7m。

具体布孔见附件1；

2、IV级围岩钻爆布孔

罗而庄隧道暗洞开挖IV级围岩260m长，采用上、中、下三台阶开挖，掏槽采取楔形掏槽方式；周边孔间距0.45m；辅助孔间距0.85m～0.95m，排距0.9m～1.1m，底板孔间距0.60m～0.80m。

具体布孔见附件2；

3、V级围岩钻爆布孔

罗而庄隧道暗洞开挖V级围岩115m长，采用双侧壁导坑法开挖，掏槽采取直眼掏槽方式；周边孔间距0.4m；辅助孔间距0.85m～0.95m，排距0.95m～1.1m，底板孔间距0.70m～0.80m。

具体布孔见附件3；

4、III级围岩钻爆参数表

序号

上下

台阶

炮眼

分类

炮眼数（个）

雷管

段数

（段）

炮眼

长度

（m）

炮眼装药量

每孔

药卷数

（卷/孔）

单孔

装药量

（Kg/孔）

合计

药量

（Kg）

1

上

台

阶

掏槽眼

6

1

1.4

5.5

0.825

4.95

2

6

3

2.2

9.5

1.425

8.55

3

6

5

3.7

16

2.4

14.4

4

辅助眼

5

7

3.2

13

1.95

9.75

5

12

9

3.2

13

1.95

23.4

6

15

10

3.2

13

1.95

29.25

7

19

11

3.2

13

1.95

37.05

8

23

12

3.2

13

1.95

44.85

9

周边眼

43

13

3.2

2+4.5

0.75

32.25

10

底板眼

19

14

3.4

14

2.1

39.9

11

合计

157

244.35

12

下

半

断

面

辅助眼

17

2

3.2

10

1.5

25.5

13

15

4

3.2

10

1.5

22.5

14

15

6

3.2

10

1.5

22.5

15

14

8

3.2

10

1.5

21

5

10

3.2

10

1.5

7.5

16

周边眼

18

11

3.2

2+4

0.7

12.6

17

底板眼

20

12

3.4

12

1.8

36

19

合计

104

147.6

20

总计

261

391.95

III级围岩爆破主要经济指标

序号

项目

单位

数量

1

开挖总断面积

m2

143.55

2

预计每循环进尺

m

3.00

3

每循环爆破石方

m3

430.65

4

炮眼总数

个

261

5

炸药用量

Kg

391.95

6

比钻眼数

个/m2

1.82

7

比装药量

Kg/m3

0.91

8

预计炮眼利用率

%

94

5、IV级围岩钻爆参数表

序号

上、中下台阶

炮眼分类

炮眼数（个）

雷管段数（段）

炮眼长度（m）

炮眼装药量

每孔药卷数（卷/孔）

单孔装药量（Kg/孔）

合计药量（Kg）

1

上

台

阶

掏槽眼

6

1

1

3.5

0.525

3.15

2

6

3

1.4

5.5

0.825

4.95

3

6

5

2

8.5

1.275

7.65

4

辅助眼

8

7

1.6

5

0.75

6

5

15

9

1.6

5

0.75

11.25

6

19

10

1.6

4

0.6

11.4

7

周边眼

42

11

1.6

1+1.5

0.3

12.6

8

底板眼

17

12

1.8

6

0.9

15.3

9

合计

119

72.3

10

中

台

阶

辅助眼

15

2

1.6

4

0.6

9

11

15

4

1.6

4

0.6

9

12

15

6

1.6

4

0.6

9

13

周边眼

20

8

1.6

1+1.5

0.3

6

14

底板眼

17

10

1.8

5

0.75

12.75

15

合计

8