新凉风垭隧道隧道爆破方案.doc

新凉风垭隧道爆破设计方案一、爆破设计依据1、铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008)2、铁路隧道工程施工质量验收标准（TZ10417-2003、J287-2004)3、铁路隧道工程施工安全技术规程（TB10304-2009、J947-2009）4、铁建设【2010】120号文件5、新凉风垭隧道设计图6、国家及行业有关工程建设的法律、法规、标准、条例等。二、爆破设计原则1、采用光面爆破。根据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材等条件编制爆破设计。钻爆参数是一动态的参数，应根据围岩变化及时调整，进行动态管理。2、隧道通过两种类别不同的围岩，要求钻爆技术人员能根据围岩的变化情况，及时调整好控爆参数，将爆破对隧道周壁的破坏减小到最低。3、加强开挖工序管理，对全隧道实现光面爆破开挖，减少超欠挖量，减轻围岩松驰圈影响范围，确保隧道开挖成形质量。三、工程及地质概况（一）工程概况新凉风垭隧道位于贵州省桐梓县境内，其穿越桐梓县楚米镇与大河镇的接壤地带，隧道起迄里程DK149+846DK157+464，全长7618m，其中、级围岩分别为755m（9.9%）、2340m（30.7%）、3020m（39.6%）、1503m（19.7%）。洞内线路纵坡为“人” 字坡，变坡点里程为DK154+800，进口坡段长4954m，坡度从17.2过渡到9（DK154+200），出口坡段长2664m，坡度为-3。为满足施工工期要求，且使隧道出口开挖含煤地层形成巷道式通风，兼顾隧道施工及运营期间排水，分别于隧道进出口设置平导，其中：进口端平导长4699.982m，起讫里程为PDK149+847.018DK154+547，出口端平导长1848.665m，起讫里程为PDK155+625DK157+473.665。（二）工程地质1、地层岩性隧址区地层众多，岩性复杂，上覆土层为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）块石土、冲洪积层（Q4al+pl）粉质黏土和卵石土、坡洪积层（Q4dl+pl）软土和粉质黏土以及坡残积层（Q4dl+el）粉质黏土。下伏基岩为三叠系下统茅草铺租（T1m）灰岩、白云质灰岩夹岩溶角砾岩，夜郎组五段（T1y5）泥岩、页岩，夜郎组四段（T1y4）灰岩，夜郎组三段（T1y3）泥岩、页岩夹灰岩，夜郎组二段（T1y2）灰岩夹泥灰岩，夜郎组一段（T1y1）页岩夹泥灰岩；二叠系上统长兴组（P2c）灰岩和龙潭组（P2l）页岩夹煤层、砂岩，下统茅口组（P1m）和栖霞组（P1q）灰岩；志留系下统韩家店组（S1h）页岩、泥岩，石牛栏组（S1sh）灰岩、泥灰岩夹页岩，龙马溪组（S1l）页岩夹炭质页岩、泥灰岩；奥陶系中上统（O2+3）灰岩，下统湄潭组（O1m）页岩夹灰岩、砂岩。2、地质构造隧址区地处川黔南北向构造带与北东向构造带交接复合部位，属走向北东-南西的挤压构造带。隧道穿越高桥向斜北翼，受构造应力作用，岩层产状混乱，断裂发育，其主要有13条，局部可能还有隐伏型小断层（破碎带宽度约25m不等，如凉风垭-8号、9号和10号钻孔揭露的多条隐伏断层，断距一般小于50m）。据调查，区内F凉7、F凉8、F凉9、F凉10、F凉12和F凉13在隧道轴线一侧分布，对线路有影响；而其它断层远离隧道轴线或对隧道影响较小。四、各级围岩爆破设计（一）洞身开挖施工方法新凉风垭隧道洞身段开挖方法主要包括：、级围岩地段采用台阶法施工，级围岩地段采用台阶法和台阶法加临时仰拱法施工，级围岩地段采用台阶法加临时仰拱法、大拱脚台阶法和CRD法施工。1、台阶法根据围岩状况，确定上台阶领进长度L，台阶法施工步骤见图4-1。(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护，开挖部；施作部台阶周边的初期支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。(2)在滞后于部一段距离后，分侧开挖部，铺设钢筋网；接长钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度；(3)在滞后于部一段距离后，开挖部；施作隧底喷砼。(4)根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，灌筑仰拱衬砌与边墙基础。(5)灌注仰拱填充部至设计高度。(6)利用衬砌模板台车一次性灌筑部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。图4-1 台阶法开挖步骤图2、台阶法(临时仰拱)台阶法加临时仰拱施工步骤见图4-2。图5.8 台阶法加临时仰拱开挖步骤图(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护，开挖部；施作部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。(2)在滞后于部一段距离后，开挖部，铺设钢筋网；接长钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度；在滞后于部一段距离后，开挖部；台阶周边部分初喷4cm厚砼；铺设钢筋网；接长钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。(3)在滞后于部一段距离后，开挖部；施作隧底喷砼。(4)根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18临时横撑，灌筑仰拱衬砌与边墙基础。(5)灌注仰拱填充部至设计高度。(6)利用衬砌模板台车一次性灌筑部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。3、CRD开挖法CRD开挖法施工步骤见图4-3。(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁42小导管及导坑侧壁22水平锚杆超前支护；开挖部；喷砼封闭掌子面；施作部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆和定位锚杆，安设I18横撑；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。图4-3 CRD开挖法开挖步骤图 (2)在滞后于部一段距离后，开挖部；喷砼封闭掌子面；导坑周边部分初喷4cm厚砼，铺设钢筋网；接长型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆和定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。(3)在滞后于部一段距离后，开挖部；隧底周边部分初喷4cm厚砼；接长I18临时钢架，复喷砼至设计厚度；安设型钢钢架之仰拱单元。(4)开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同（1）。(5)开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同（2）。(6)开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同（3）。并使型钢钢架封闭成环。(7)根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18临时钢架及上部临时横撑；灌筑部边墙基础与仰拱。(8)灌筑仰拱填充部至设计高度。(9)利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。4、大拱脚台阶法大拱脚台阶法施工步骤见图4-4。(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护，开挖部；施作部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立大拱脚钢架和I18临时横撑，并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。(2)在滞后于部3m后，开挖部；台阶周边部分初喷4cm厚砼；铺设钢筋网；接长钢架，并设锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。图4-4 大拱脚台阶法开挖步骤图 (3)在滞后于部一段距离后，开挖部；施作部初期支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立钢架，并设锁脚锚杆，钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度；在滞后于部一段距离后，开挖部；施作隧道喷砼。(4)根据监控量测结果分析，待初期支护收敛稳定后，拆除I18临时横撑，灌筑部仰拱与边墙基础。(5)灌注仰拱填充部至设计高度。(6)利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。（二）正洞、级围岩三台阶法钻爆设计1、钻爆设计（1）掏槽形式：根据围岩地质情况及开挖断面尺寸，采用复式楔形掏槽。（2）爆破器材：选用乳化炸药，规格为32药卷，雷管采用115段塑料导爆管非电毫秒雷管，电容式非电毫秒雷管激发器起爆。（3）炮眼直径：选用42mm钻孔直径。（4）炮眼深度：上台阶进尺为3m，除掏槽眼外，其余眼均采用3.5m深钻孔，掏槽眼为4.0m；（5）炮眼数目:单位面积钻眼数为1.54.5个/。具体根据下式计算：N=K*S / n*r，式中N炮眼数目，个；K单位炸药消耗量，Kg/m³，完整灰岩、泥岩、砂岩为0.65-0.9，本隧采用上台阶0.75，中、下台阶下断面0.7；表4-1 爆区不同岩性的K、值岩性K坚硬岩石501501.31.5中硬岩石1502501.51.8软岩石2503501.82.0L炮眼深度，m，本隧掏槽眼采用3.5m，周边眼和辅助眼采用3m；n炮眼装药系数，一般为0.5-0.7，本隧一律采用0.6；r炸药的线装药密度，kg/m，32乳化炸药采用0.78；S开挖断面积，本隧上台阶为56.84，中台阶32.62，下台阶12.68；依据上式，可计算出结果如下：上台阶： N=91个中台阶： N=49个下台阶： N=19个本数据仅为理论计算数据实际布置时可适当调整。（6）上断面炮眼布置：a、布置掏槽眼：采用复式楔形掏槽，设置3+2对掏槽眼，详见图43；掏槽眼间距100cm；b、布置周边眼：周边眼参数经验计算式如下：间距：E=（812）d（d为炮眼直径），本隧采用45cm抵抗线：W=（1.01.5）E，60cm装药集中度：q=0.040.19Kg/m，c、底板眼：底板眼均匀布置间距采用100cm；d、内圈眼：通常内圈眼比掘进眼密一些，比周边眼稀一些，内圈眼间距为周边眼间距的1.5-2倍左右，故此内圈眼间距采用70cm；e、布置掘进眼：均匀布置采用100cm；以上具体详见图42（7）中台阶炮眼布置a、布置周边眼：周边眼间距： 45cmb、布置内圈眼：均匀布置采用70cm；c、掘进眼：交错均匀布置采用100cm；d、布置底板眼：均匀布置采用100cm；具体详见图44。（8）下台阶炮眼布置a、布置周边眼：周边眼间距： 45cmb、掘进眼：均匀布置采用100cm；具体详见图45。（9）一次爆破总装药量的计算：依据下式：Q=K*S*L（Kg）式中K单位炸药消耗量，Kg/m³，根据经验数据本隧采用上台阶0.75，中、下台阶0.7；S开挖断面积，本隧上台阶为56.84，中台阶32.62，下台阶12.68；L炮眼深度，m，本隧掏槽眼采用2.8m，周边眼和辅助眼采用2.5m；Q一次爆破总装药量，Kg；根据上式可计算出上台阶总装药量为106Kg，中台阶为57Kg，下台阶为22以上仅为理论计算值，实际布置时可根据炮眼装药量适当调整。（10）单眼装药量的计算：炮眼所处的位置不同，所起的作用不同。掏槽眼要求抛掷，掘进眼要求松动，周边眼要求光面爆破，底板眼要求小面积抛掷，所以各部位炮眼装药量是不同的。a、周边眼： Qk=1/4*3.1415926*di2*L*P0式中Qk单孔装药量，g di炸药直径，cm，2.5cm； 光面爆破填充系数，本隧采用0.2; L炮眼深度，cm，本隧采用250cm； P0炸药密度,g/cm³,炸药密度为1.24据上式可计算出周边眼的单孔装药量为304g，为便于装药调整为300g。（11）其余炮眼单孔装药量：可根据下式计算q=K*a*W*L*式中q单孔装药量，Kg；K单位炸药消耗量，Kg/m³，根据经验数据本隧采用上台阶0.75，中、下台阶0.78；L炮眼深度，m，本隧周边眼和辅助眼采用2.5m； W抵抗线，W=（1.01.5）a，本隧取0.60m； a炮眼间距，m，根据示意图42、44、45依次取值； 炮眼所在部位系数，掏槽眼取2,扩槽眼取1.5，掘进眼取1.0，底板眼上台阶取1.5，中下取0.8，内圈眼光面取0.5；据上式可计算如下：上台阶：掏槽眼1600g、2500g， 扩槽眼为1700g， 掘进眼为1100g， 底板眼为1700g， 内圈眼为400g，中台阶：内圈眼为380g，为便于装药改为400g； 掘进眼：1000g； 底板眼：800g，下台阶：掘进眼：1000g 底板眼：400g具体详见表42（12）装药结构设计：周边眼采用小直径光爆炸药间隔装药结构，掏槽眼采用集中装药结构，其余炮眼均采用连续装药结构，详见图46。（13）起爆顺序设计：由于上下断面爆破形式的不同，起爆顺序也有所不同。上台阶：掏槽眼扩槽眼掘进眼底板眼内圈眼周边眼。中台阶：掘进眼内圈眼周边眼底板眼。下台阶：掘进眼底板眼。（14）爆破质量检查：爆破结束后及时检查爆破质量，效果不理想时要及时调整参数。2、安全校核（1）爆破飞石控制对于控制飞石，除了合理地选择爆破作业指数及炸药单耗，科学的计算最小抵抗线，合理的确定堵塞长度、严格控制堵塞质量，防止飞石造成人身伤害。飞石产生的最远距离由下式估算： L=20n2*w*KtKt，与地形、地质、气候等条件有关、一般取1.5；W，最小抵抗线的最大值，取w1.2m；n，爆破作用指数，取1；L36m。为了保证绝对的安全，爆破飞石控制在60m范围内。（2）爆破震速在爆破工程中，一般多以振速来衡量爆破振动强度，并作为划分破坏程度的指标，我国也用质点垂直振动速度值作为判断、评价爆破点周围建筑物安全程度的标准，其公式如下: 建筑物质点垂直振动速度，；炸药重量，kg，分段爆破按最大一段药量计算；自爆源到被保护建筑物或构筑物的距离，m；与岩石性质、地势高低、爆破方法和爆破条件有关的系数。一般10002000爆破地震波随距离衰减的系数，一般为1.52.0，较远距离为1.5，近距离为2.0；根据铁道部文件铁建设【2010】120号文件二次衬砌距长子面的距离：级围岩不得大于90m，级围岩不得大于70m；考虑到掌子面爆破对二次衬砌的影响，当围岩等级为时，取R=90m，=1200，Q=18.7Kg由公式计算：=1.04mm/s，由表4-2知，混凝土建筑物、构筑物爆破振动速度临界值为200mm/s，故安全。表4-2建筑物、构筑物爆破振动速度允许界限建筑物和构筑物类别振速临界值（）安装有电子仪器设备的建筑物50质量差的古、旧房屋5070质量较好的砖石建筑物100120坚固的混泥土建筑物、构筑物200土质边坡50表4-3 级围岩一般断面爆破参数表部位段号炮眼名称钻眼参数m炮眼个数装药量kg备注眼深间距单孔装药量段装药量上台阶1掏槽眼1.51.041.66.4主要指标:W=10断面积S=102m2炮眼数：N=185 个循环进尺寸：L=2.3m单位耗药量:q上=0.56kg/m³单位炮眼：数:1.8 个3掏槽眼2.81.062.5155扩槽眼2.51.061.710.27掘进眼2.51.0121.113.29底板眼2.51.0111.718.711内圈眼2.50.70230.49.213周边眼2.50.45430.312.9小计10585.6中台阶1掘进眼2.51.091.093掘进眼2.51.0101.0105内圈眼2.50.7080.43.27周边眼2.50.45140.34.29底板眼2.51.090.87.2小计5033.6下台阶1掘进眼2.51.071.073底板眼2.50.45230.45.2小计3012.2总计185131.4- 16 -图4-5上台阶光面爆破炮眼布置图（单位cm）图4-6 级围岩上台阶光面爆破炮眼布置剖面图（单位cm）图4-7中台阶光面爆破炮眼布置图（单位cm）图4-8 下台阶光面爆破炮眼布置图（单位cm）图4-9 装药结构示意图 （三）正洞、级围岩三台阶法钻爆设计根据有关设计文件及铁道部有关文件，级围岩上台阶开挖一次进尺为一榀钢架间距，故循环进尺按1.3m考虑，在此基础上调整上台阶爆破参数整：掏槽眼深1.8m，采用楔形掏槽（见图47）；其余眼深1.5m；采用光面爆破，其余参数参照级围岩钻爆设计；爆破参数见表43；图4-10级围岩一般断面上台阶爆破炮眼布置剖面图表4-3 级围岩一般断面爆破参数表部位段号炮眼名称钻眼参数m炮眼个数装药量kg备注眼深间距单孔装药量段装药量上台阶1 掏槽眼1.81.061.66.4主要指标:W=10断面积S=102m2炮眼数：N=181个循环进尺寸：上台阶L=1m中下台阶L=1m3扩槽眼1.51.061.27.25 掘进眼1.51.0121.0127底板眼1.51.0111.0119 内圈眼1.50.70230.36.911 周边眼1.50.45430.28.6小计10152.1中台阶1掘进眼 2.51.091.093掘进眼 2.51.0101.0105内圈眼 2.50.7080.43.27周边眼2.50.45140.34.29底板眼 2.51.090.87.2小计5033.6下台阶1掘进眼2.51.071.073底板眼2.50.45230.45.2小计3012.2总计181五、爆破安全管理规定（一）一般规定1、从事爆破作业的人员（指从事爆破设计、管理、操作、运输、押运的人员）必须由经过专门培训、考试合格、取得公安部门颁发的相关有效证件的人员担任，严禁无证上岗。2、爆破器材的申购、运输、贮存保管和使用，严格按照中华人民共和国民用爆炸物品管理条例执行。3承担爆破作业任务的爆破队必须建立爆破器材领发制度、清退制度、工作人员岗位责任制、培训制度以及爆破技术措施的审批制度。（二）爆破器材的管理1、爆破器材的申购、领用工程管理部根据施工进度计划，编制每月的爆破器材需用量计划，交给安质部办理申购手续。爆破队负责到业主指定的火工材料仓库领取所需爆破器材，领用时必须坚持用多少领多少的原则。2、爆破器材的装卸（1）装卸：由爆破队负责实施（2）安全要求：装卸作业只准在白天进行，炎热季节安排在清晨。搬运时，禁止冲击、拉拖、翻滚和投掷装有爆破材料的容器；堆放时不准在上面踩、踏；雷管与炸药不准在同一车厢或同一地点装卸；人力装卸和搬运爆破器材，限定每人一次负重25-30Kg，搬运者前后不得少于3m。在雷雨期间禁止装卸和运输爆破器材。（3）爆破器材的运输运输：炸药厂炸药车负责运输。（4）安全要求运输爆破器材时必须有押运人员押送，并按指定的路线行驶，严禁吸烟和携带发火物品；运送爆破器材禁止使用翻斗车、自卸汽车、拖车、机动三轮车、人力三轮车、摩托车和自行车；运送炸药雷管时，装车高度要低于车厢10cm，车厢底部应铺设软垫，同一车上也不得混装两类不同性质的爆破器材； 装有爆破器材的车辆严禁在运输途中加油或修理，非押运人员严禁搭乘装有爆破器材的车辆。3、爆破器材的贮存、清退（1）贮存：施工现场不允许设库房储存爆破器材；（2）清退：对过期失效、变质或每次爆破作业后剩余的爆破器材均由爆破队负责到业主火工材料仓库办理清退手续。六、安全保证措施（一）优化爆破设计 采用控制爆破技术。根据隧道地质情况采用不同参数的光面控制爆破技术。 采用非电毫秒延期雷管起爆。 正确选用周边眼装药结构。为保证爆破施工质量，周边眼采用小直径药卷炸药，间隔装药，并做好炮泥的堵塞质量。 按设计装药，并按顺序起爆。 不断总结、修正爆破参数使之达到最佳效果。（二）保证钻眼质量 炮孔间距按钻爆设计进行施工。周边眼间距的误差不大于5cm，辅助眼间距的误差不大于10cm，周边眼的外插角不大于3度。 除掏槽眼、周边眼、底板眼外的其它眼孔方向应与隧道方向平行，要求孔底在同一平面上。 钻孔结束后要清孔，炮眼装药完毕用炮泥堵塞，确保单孔装药质量。 定人定位，明确分工，明确责任，不得混岗乱位。（三）现场安全措施在编制实施性施工组织设计时,制定爆破设计及安全技术措施。各项爆破技术参数应取较高的安全系数。对易燃易爆物品(如临时储油罐和炸药库、雷管库)应远离居住区和主要作业现场存放，并符合有关安全规程；场区内和库房内必须备有消防器材，库房的报警、避雷等设施必须满足公安机关的有关要求。爆炸物品管理，应做到随用随取，对每次爆破所用器材数量进行登记，剩余爆炸物品及时归还炸药库，并且做好记录。对爆破器材的运输,储藏和使用应当严格按国家的有关爆破物品使用管理规定执行。实施爆破作业时,由持证的专职爆破工进行操作,爆破区要有醒目的安全标志，并设专人警戒。七、爆破安全组织成立现场安全领导小组,负责施工现场爆破安全和交通安全的领导工作。（1）安全领导小组成员:组长：张全洲,副组长：李林林，组员：童泓钦、和林莹等。（2）安全领导小组工作a.督促检查爆破方案的执行情况，并随时检查放跑时的施工记录，每个星期对爆破有关的职工进行安全学习和职业道德学习，安全领导对职工进行技术交底，督使各工种严格执行安全操作规程，禁止违章作业。每个星期作一次安全总结。b.放炮施工前，会同公安部门对临近的建筑、构筑物作一次详细检查。c.如因爆破造成人员、房屋、车辆、电线等损失，应及时组织抢救，并向有关单位联系，对事故进行具体分析，明确责任，做出处理决定。（3）成立爆破技术组 爆破技术由第三项目经理部及爆破公司负责。- 21 -