新凉风垭隧道隧道爆破方案.doc
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1、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
2、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
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
4、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
5、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)
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、=K*S / n*r,式中N炮眼数目,个;K单位炸药消耗量,Kg/m,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=
13、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
14、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/m,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,
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