隧道爆破設計方法(臺階法)

1、隧道爆破設計方案（臺階法）一、工程概述本合同段有四座隧道。隧道區(qū)域處于構(gòu)造剝蝕丘陵一低山地貌區(qū)，主要出第四系全新統(tǒng)殘坡積碎石土、中元古武當山群片巖和上元古界震旦系上統(tǒng)燈組片巖。本段內(nèi)短隧道為w、v級圍巖，中長隧道為m、w、V級圍巖，其中W級圍巖采用臺階法爆破開挖（V級圍巖主要采取人工配合機械開挖，不需要爆破）、錨、噴、格柵、網(wǎng)、初期支護，全斷面復合式襯砌。爆破方法采用光面爆破。二、光面爆破的特點光面爆破施工，可以減少對圍巖的擾動，增強圍巖的自承能力，特別是在不良地質(zhì)條件下效果更為顯著，不僅可以減少危石和支護的工程量，而且保證了施工的安全；由于光面爆破使開挖面平整，巖石無破碎，減少了裂隙，這樣可

2、以大大減少超欠挖量。據(jù)有關資料統(tǒng)計，光面爆破與普通爆破相比，超挖量由原來的15%-20%笛氐到4%-7%不但減少出碴量，而且還很大程度的減少了支護的工作量，從而降低的成本，加快了施工進度。根據(jù)公路隧道“新奧法”施工的需要和工程地質(zhì)條件，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，我標段的四座隧道中的級圍巖決定采用光面爆破施工。三、光面爆破方案的確定目前，大斷面隧道光面爆破施工有2種方法：一是預留光爆層法；二是全斷面一次性開挖法。根據(jù)施工現(xiàn)場的實際條件及圍巖情況，本段隧道采用全斷面一次性開挖法。四、臺階法（W級圍巖）光面爆破設計方案（結(jié)合前文內(nèi)容）1. 光面爆破不偶合系數(shù)、裝藥直徑1/r公式.D=dk/di=寸（1a

3、）.p/（%）+a式中D一不偶合系數(shù)；dk炮眼直徑，mm;di炸藥直徑，mm;a爆生氣體分子余容系數(shù)；P爆生氣體初始壓力；二c巖石的三軸抗壓強度；r絕熱指數(shù)，；在實際操作過程中，對于周邊眼的藥卷，我們采取將標準32mm勺2號巖石乳化炸藥沿軸線對半切（相當于20mm。這個數(shù)值與理論計算值相近，則實際周邊眼不偶合系數(shù)D=dk/di=42/20=2.1，符合規(guī)范中軟巖裝藥不耦合系數(shù)D=2.0-2.5的要求。式中：dk炸藥一炸藥直徑；di炮眼一炮眼直徑。2確定周邊眼間距（E、最小抵抗線（W和相對距系數(shù)（K）最小抵抗線與開挖的隧道斷面大小有關。在斷面跨度大，光爆眼所受到的夾制作用小，巖石比較容易崩落，最

4、小抵抗線可以大些，斷面小，光爆眼所受到的夾制作用大，最小抵抗線可以小些，最小抵抗線與巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造也有關，堅硬巖石最小抵抗線可小些，松軟破碎的巖石最小抵抗線可大些。我標段四座隧道巖質(zhì)主要為軟巖，故確定最小抵抗線（V）為0.400.60。相對距系數(shù)是周邊眼間距（E與最小抵抗線（V）的比值，是影響爆破效果的重要因素。K=E/V式中,E為周邊炮眼間距，cm；V為最小抵抗線，cm；K值總是小于1,當d=3846mmE=3（50cm,V=4C60cm時，K=0.50.8?？紤]到權爆區(qū)巖石節(jié)理較發(fā)育，并參照規(guī)范周邊眼間距取值范圍30cm-50cm,對周邊眼間距取45cm,最小抵抗線值取60cmK=E

5、/V=0.75。3、炮眼裝藥系數(shù)周邊眼的裝藥集中度采用規(guī)范取值范圍0.070.15kg.m-1,取0.14kg/m,其它炮眼的填充系數(shù)選用見下表：炮眼名稱掏槽眼輔助眼底板眼裝藥系數(shù)75%70%75%4、循環(huán)進尺綜合考慮各項因素，取L=1.5m5、孔徑和孔深鑿巖采用一字纖頭，直徑為=40mm則炮眼孔徑為=42mm孔深除掏槽、底角眼為1.7m外，其它采用1.5m?？咨睿簽榭朔r石的夾制作用，對掏槽眼和底板眼取1.7m（20cm的超深），其余各眼孔深取1.5m。6、炮眼數(shù)量（采用2號巖石乳化炸藥時）N眼=0.0012qS/ad2式中N炮眼數(shù)目（個）；q單位炸藥消耗量，取1.2kg.m-3;S開挖斷面

6、面積（m2）,S=98.84mA炮眼裝填系數(shù)，取0.62;d一藥卷直徑，乳化炸藥（除周邊眼外）為32mm;N=0.0012X1.2X98.84/（0.62X0.032X0.032）=224（個）7、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方式光面爆破采用不耦合裝藥，軟巖一般不耦合系數(shù)為2.02.5，炮眼裝藥按裝藥集中度計算出的藥量均勻裝入炮眼內(nèi)。為克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部放半個標準藥卷，使光爆層易于脫離巖體。施工中采用如下圖裝藥結(jié)構(gòu)：1/2普通標準藥卷（32）起爆;普通標準藥卷沿長度方向?qū)Π肭校ㄏ喈斢?0小藥卷）不耦合間隔裝藥圖2周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖&光面爆破的分區(qū)起爆順序為：掏槽眼一一輔助眼一一底板眼一一周邊眼

7、。采用多段微差起爆（由內(nèi)向外），其中主爆區(qū)的周邊眼比輔助眼眼跳2段起爆，并用同一段雷管。主爆區(qū)使用非電毫秒雷管，周邊眼用導爆索一次同時起爆。9、各孔裝藥量及總裝藥量總裝藥量Q,及各孔裝藥量，詳見下表：臺階法施工開挖上部爆破參數(shù)表項目名稱炮眼毫秒雷管裝藥總計個數(shù)深度段數(shù)個數(shù)20藥卷32藥卷填充系數(shù)個m段個節(jié)-長度-重量節(jié)-長度-重量掏槽眼91.7196-1.32-1.275%10.8輔助眼81.5385-1.1-1.070%8輔助眼41.5545-1.1-1.070%4輔助眼151.57155-1.1-1.070%15輔助眼181.59185-1.1-1.070%18輔助眼211.511215-

8、1.1-1.070%21底板眼201.715206-1.32-1.275%24周邊眼421.513422-0.44-0.20.14kg.m8.4小計137137109.2臺階法施工開挖下部爆破參數(shù)項目名稱炮眼毫秒雷管裝藥總計個數(shù)深度段數(shù)個數(shù)20藥卷32藥卷填充系數(shù)個m段個節(jié)-長度-重量節(jié)-長度-重量底板眼151.51156-1.32-1.275%18底板眼151.53156-1.32-1.275%18底板眼81.5586-1.32-1.275%9.6底板眼131.57136-1.32-1.275%15.6周邊眼361.59362-0.44-0.20.14kg.m7.2小計878768.4五、施

9、工方法及工藝一、鉆爆機具材料鉆孔采用13臺YT28型鑿巖機和3臺20m空壓機，人工鉆孔，鉆孔直徑為42mn，一字形合金鋼鉆頭。采用32mrtK220mm2號巖石乳化炸藥。雙電雷管引爆連接各孔的跳段導爆管，炮眼內(nèi)的起爆傳爆，掏槽眼采用跳段雷管以利用擴大掏槽效果。二、光面爆破施工工藝1、放樣布眼鉆眼前，測量人員用經(jīng)緯儀和水準儀，準確定出隧道中心線和拱頂面高程；用紅油漆畫出開挖輪廓線，并標出炮眼位置，其誤差不得超過5cm每次測量放線的同時，要對上次爆破斷面進行檢查，及時調(diào)整爆破參數(shù)，以達到最佳爆破效果。2、鉆眼要求掏槽眼：深度、角度按設計施工，眼口間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm輔助眼：深度、角

10、度按設計施工，眼口排距、行距誤差均不大于10cm=周邊眼：開眼位置在設計斷面輪廓線上允許沿輪廓線調(diào)整其誤差不得大于5cm炮眼方向可以3%-5%勺斜率外插，眼底不得超出開挖斷面輪廓線10cm最大不得超過15cm內(nèi)圈眼至周邊眼的排距；誤差不得大于5cm內(nèi)圈眼與周邊眼應采用相同的斜率。鉆眼裝藥率調(diào)整，當開挖面凹凸較大時，應按實際情況調(diào)整炮眼深度（相應調(diào)整裝藥量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。鉆眼完畢，按炮眼布置圖進行檢查并做好記錄，有不符合要求的炮眼重鉆，經(jīng)檢查合格后，方可裝藥爆破3、炮眼布置要求 先布置掏槽眼，其方向在巖層層理明顯時應盡量垂直于層理，掏槽眼應比其他眼加深20cm。

11、周邊眼嚴格按設計開挖輪廓線布置，在硬巖層中，周邊眼的眼口在斷面設計輪廓線上，眼底超出輪廓線小于10cm在軟巖中，周邊眼的眼口在斷面設計輪廓線內(nèi)小于8cm眼底落在輪廓線上。 輔助眼根據(jù)上稀下密，中部均勻分布的原則布置。4、孔口堵塞長度L0L0=(0.20.5)V一般堵塞長度淺眼不超過20cm深眼不超過30cm堵塞采用用水浸濕的炸藥包裝箱紙團，能很好的封閉鉆眼。5、清孔裝藥裝藥前用小直徑高壓風管將炮眼內(nèi)石屑吹凈，裝藥需分片，分組按炮眼設計圖確定的裝藥量自上而下進行，雷管要“對號入座”不得混裝。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞長度周邊眼不小于20cm其他眼不小于30cm周邊眼采用小藥卷配導爆索，以增加不耦

12、合系數(shù)和爆破時的緩沖作用，炮孔裝藥均采用反向裝藥結(jié)構(gòu)。6、連接起爆網(wǎng)絡起爆網(wǎng)絡采用復式網(wǎng)絡，以保證起爆的可靠性和準確性。導爆管采用四通管連接，不能打結(jié)和拉伸，各類炮眼雷管連接段數(shù)相同。引爆雷管應用絕緣膠布包扎在離一根導爆管自由端15cm處，聚能穴背向傳爆方向，網(wǎng)絡連好后要有專人負責檢查后再起爆。由于毫秒雷管1段、2段、3段、4段間，延期秒差小于50ms所以除掏槽眼外一般必須跳段使用，各孔段位布置為：掏槽眼1段，輔助掏槽眼3段，輔助眼由內(nèi)向外依次為5、7、9、11、13段，周邊眼為15段，底板眼為17段。7、光面爆破施工技術措施(1) 對所有爆破作業(yè)人員進行崗前培訓，使他們充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法，以提高操作熟悉程度。(2) 選用低爆速、低猛度、低密度、傳爆性能好、爆炸威力大的2號巖石乳化梯炸藥。(3) 用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，光面爆破不耦合系數(shù)為2.02.5，但藥卷直徑