隧道鉆爆施工技術(shù)

隧道鉆爆施工技技術(shù)一、工程簡況：：：長灘隧道位于彭彭彭武高速速公路路長灘鄉(xiāng)鄉(xiāng)境內(nèi)內(nèi)C6標(biāo)段，采采用用上下行行分離離的獨(dú)立立雙洞洞形式，隧隧洞洞軸線間間距11.3～23.00m，起止樁樁號:左線ZK188++365～ZK211++580，全長3215米，本合合同同段為(ZK188+3665～ZK200++0000)長16355mm,右線K18++3364～K21++6640全長32766mm,本合同段段為(K18++364～K20++0000)長16366mm;隧道凈寬10.550米,凈高5.0米。工程程地地質(zhì)構(gòu)造造：洞洞口表層層為強(qiáng)強(qiáng)風(fēng)化灰灰?guī)r及及薄層覆覆蓋土土，表層層以下下為裂隙隙發(fā)育育,較破碎的的強(qiáng)強(qiáng)風(fēng)化及及中風(fēng)風(fēng)化灰?guī)r,小型溶洞洞分分布較多,洞身以奧奧陶陶系下統(tǒng)統(tǒng)灰?guī)r巖、頁巖巖為主主，中厚厚層狀狀、薄層層狀。巖巖質(zhì)致密密堅(jiān)硬硬，完整整性較較好。隧隧道Ⅴ級圍巖長203米，占12.44%%,Ⅳ級圍巖長209米，占12.55%%,Ⅲ級圍巖長787..5米，占48.22%%,Ⅱ級圍巖長435..5米,占26.99%。二、鉆爆設(shè)計(jì)鉆爆法是隧道開開開挖施工工中最最常用的的方法法，認(rèn)真真進(jìn)行行鉆爆設(shè)設(shè)計(jì)和和控制，采采用用光面爆爆破、預(yù)預(yù)裂爆破破技術(shù)術(shù)，使開開挖輪輪廓線符符合設(shè)設(shè)計(jì)要求求，超超欠挖量量少，減減少對圍圍巖的的擾動和和破壞壞，有利利于工工程順利利進(jìn)行行。鉆爆設(shè)計(jì)根據(jù)工工工程地質(zhì)質(zhì)條件件、開挖挖斷面面、開挖挖方法法、掘進(jìn)進(jìn)循環(huán)環(huán)進(jìn)尺、鉆鉆眼眼機(jī)具、爆爆破破材料和和出渣渣能力等等因素素綜合考考慮，其其設(shè)計(jì)內(nèi)內(nèi)容主主要包括括：炮炮眼（掏掏槽眼眼、輔助助眼、周周邊眼）的的布布設(shè)、數(shù)數(shù)目、深深度和角角度；；裝藥量量和裝裝藥結(jié)構(gòu)構(gòu)；起起爆方法法和爆爆破順序序等。1、設(shè)計(jì)條件綜合考慮了本工工工程預(yù)定定工期期、進(jìn)場場設(shè)備備、現(xiàn)場場地質(zhì)質(zhì)情況、施施工工條件及及當(dāng)?shù)氐鼗鸸げ牟牧瞎┕?yīng)等情情況后后，確定定以下下設(shè)計(jì)條條件：：Ⅳ、Ⅴ級圍巖采采用上上下臺階階開挖預(yù)預(yù)裂爆爆破法，開開挖挖斷面積S上=50m2,S下=20m2,Ⅴ級臺階長5米、掘進(jìn)進(jìn)循循環(huán)進(jìn)尺L=1米，Ⅳ級臺階長10米、掘進(jìn)進(jìn)循循環(huán)進(jìn)尺L=1..5米，Ⅱ、Ⅲ級圍巖采采用全全斷面開開挖光面面爆破破法，開開挖全全斷面積S全=800m2,掘進(jìn)循環(huán)環(huán)進(jìn)進(jìn)尺L=3..5米。鉆機(jī)采用風(fēng)動鑿鑿鑿巖機(jī)，鉆鉆頭頭直徑dk有38mmm～60mmm等。由于裝運(yùn)機(jī)械車車車輛足，運(yùn)運(yùn)距距短，開開挖出出渣能力力強(qiáng)。2、炸藥品種選選選擇根據(jù)本工程巖石石石抗爆性性、當(dāng)當(dāng)?shù)乜晒┕┱ㄋ幩幤贩N性性能和和價格，選選用用以下炸炸藥：：表-1炸藥名稱直徑d藥（mmmm）長度l（mmmm）密度ρ（g/ccm3）猛度（mm）爆力（ml）適用范圍2號巖石硝銨炸炸炸藥351651.0512320大孔徑光爆2號巖石硝銨小小小藥卷252001.0512320周邊光爆2號巖石硝銨小小小藥卷202500.9512320周邊光爆1號抗水巖石硝硝硝銨炸藥251650.9612320有水周邊光爆RJ-2乳化炸炸炸藥322001.2012340有水大孔徑光爆爆爆3、炸藥用量計(jì)計(jì)計(jì)算影響炸藥消耗量量量的因素素主要要有：巖巖石堅(jiān)堅(jiān)硬程度度和巖巖層的構(gòu)構(gòu)造；；炸藥的的威力力；坑道道斷面面積及臨臨空面面數(shù)量等等，按按照達(dá)到到預(yù)定定爆破效效果的的條件下下，其其爆炸功功與巖巖石阻抗抗匹配配的原則則計(jì)算算確定。隧道爆破中，每每每循環(huán)爆爆破的的總裝藥藥量Q=K××LL×S，K為爆破單位體體體積巖石的的炸炸藥平均均消耗耗量，即即炸藥藥單耗量量（kkg/mm3）；L為爆破掘進(jìn)進(jìn)進(jìn)進(jìn)尺數(shù)（m）；S為開挖斷面積積積（m2）；K值主要受巖石石石抗爆性、斷斷面進(jìn)尺比S/L、臨空面數(shù)數(shù)目、炮眼布布置形式、掏掏槽效果等因因素影響。一一般巖石的完完整性系數(shù)ff值越大，K越大；斷面面進(jìn)尺比S/L越大，K越??；臨空空面越多，K越?。慌谘垩鄄贾貌缓?，K越大；隧道道爆破實(shí)際一一般采用K=0.77~2.5kkg/m3。以Ⅱ、Ⅲ級圍巖巖地段全全斷面面開挖光光面爆爆破進(jìn)行行設(shè)計(jì)計(jì)。根據(jù)據(jù)以往往的施工工經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，取K=1..335kg//mm3，本工程Ⅱ、Ⅲ級級級圍巖開開挖每每循環(huán)的的總裝裝藥量Q=1.35×××3.55×880=33788kg。4、爆破參數(shù)選選選用根據(jù)《公路隧道道道施工技技術(shù)規(guī)規(guī)范》（JTJ00442-994）推薦的的下下列參數(shù)數(shù)表選選用爆破破各參參數(shù)并在在實(shí)際際應(yīng)用中中根據(jù)據(jù)爆破效效果進(jìn)進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)調(diào)整整。選用用的原原則是對對于掏掏槽眼、輔輔助助眼應(yīng)采采用較較小的裝裝藥不不偶合系系數(shù)D，以提高高爆爆破效率率，對對周邊眼眼則采采用較大大值以以減少對對圍巖巖的擾動動破壞壞。當(dāng)斷斷面較較小或圍圍巖軟軟弱、破破碎或或在曲折折線處處周邊眼眼間距距E應(yīng)取較小小值值，為保保證周周邊眼孔孔間貫貫通裂縫縫優(yōu)先先形成，須須使使周邊眼眼的最最小抵抗抗線V大于炮眼眼間間距E，E/V應(yīng)取較小小值值。光面爆破破諸諸參數(shù)表表-2參數(shù)巖石種類飽和單軸抗壓極極極限強(qiáng)度Rb(Mpa))裝藥不偶合系數(shù)數(shù)數(shù)D周邊眼間距E（cm）周邊眼最小抵抗抗抗線V（cm）相對距E/V周邊眼裝藥集中中中度q（kg/m）硬巖＞601.25~1...5055~7070~850.8~1.0000.30~0...35中硬巖30~601.50~2...0045~6060~750.8~1.0000.20~0...30軟巖≤302.00~2...5030~5040~600.5~0.8880.07~0...15預(yù)裂爆破破諸諸參數(shù)表表-3參數(shù)巖石種類飽和單軸抗壓極極極限強(qiáng)度Rb(Mpa))裝藥不偶合系數(shù)數(shù)數(shù)D周邊眼間距E（cm）周邊眼至內(nèi)圈崩崩崩落眼間間距（cm）周邊眼裝藥集中中中度q（kg/m）硬巖＞601.2~1.33340~50400.35~0...40中硬巖30~601.3~1.44440~45400.25~0...35軟巖≤301.4~2.030~40300.09~0...19對Ⅱ、Ⅲ級圍巖巖地段全全斷面面開挖光光面爆爆破進(jìn)行行設(shè)計(jì)計(jì)。根據(jù)據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)所得圍圍巖石石飽和單單軸抗抗壓極限限強(qiáng)度度Rb=75Mppaa，為硬巖巖。選選用參數(shù)數(shù)如下下：掏槽眼、輔助眼眼眼的裝藥藥不偶偶合系數(shù)D=1..3；周邊眼D=2..0，E=633ccm，E/V==00.8，V=799ccm；5、炮眼直徑ddd炮掏槽眼、輔助眼眼眼選用藥藥卷直直徑d藥=35mmmm，密度ρ=1.0055g/cmm3的2號巖石硝硝銨銨炸藥；；根據(jù)據(jù)D=d炮/d藥，則掏槽槽眼眼、輔助助眼炮炮眼直徑徑d炮=46mmmm；周邊眼選用小藥藥藥卷直徑徑d藥=25mm，密密度ρ=0.9955g/cmm3的2號巖石硝硝銨銨炸藥；；則周周邊眼炮炮眼直直徑d炮=50mmmm。6、炮眼數(shù)目NNN的確定和和布布置施工中根據(jù)各炮炮炮眼平均均分配配炸藥量量的原原則計(jì)數(shù)數(shù)炮眼眼數(shù)目N=n1+n2+n3：其中n1、nnn2、n3分別為掏掏槽槽眼、輔輔助眼眼、周邊邊眼的的數(shù)量；；總裝藥量Q=nnnqn，其中qn為各部炮炮眼眼單孔平平均裝裝藥量=α×β×L，α為各部炮眼的的的裝藥系數(shù)數(shù)，指指藥卷總總長度度與炮眼眼長度度比，對對于Ⅱ、Ⅲ級圍巖掏掏槽槽眼α=0.660，輔助眼α=0.550，周邊眼α=0.555；β為藥卷單位長長長度質(zhì)量值值=藥卷截面面積S藥×藥卷密度ρ，kg/mm；⑴首先確定周邊邊邊眼的數(shù)量量nn3，由于周周邊邊眼應(yīng)沿沿設(shè)計(jì)計(jì)開挖輪輪廓線線布置，根根據(jù)據(jù)輪廓線線長35.225米和周邊邊眼眼間距E=633ccm，n3=35..225/00.663≈56個；眼深深與與進(jìn)尺同同為3.5mm，直眼鉆鉆孔。⑵確定掏槽眼的的的數(shù)量n1和布置，掏掏掏槽眼的的作用用是將開開挖面面中央稍稍靠下下部位先先掏出出一個小小型槽槽口，以以形成成新的臨臨空面面，為后后爆的的輔助炮炮開創(chuàng)創(chuàng)更有利利的臨臨空面，達(dá)達(dá)到到提高爆爆破效效率的作作用，為為保證能能有效效地將石石渣拋拋出槽口口，槽槽口尺寸寸一般般在1.0～2.5m2左右，本本工工程采用1.1××11.1mm2常將掏槽槽眼眼比設(shè)計(jì)計(jì)掘進(jìn)進(jìn)尺加深10~2200cm，本本工工程加深10cm，采用用直直眼掏槽槽，槽槽口中部部設(shè)雙雙空孔式式大直直徑空眼眼，相相當(dāng)于給給裝藥藥掏槽眼眼提供供了臨空空面。根根據(jù)以往往實(shí)際際經(jīng)驗(yàn)，各各掏掏槽眼間間距20~2255cm，梅梅花花間隔均均勻布布置，可可布置置n1=20個，孔深3.6m。⑶確定內(nèi)圈輔助助助眼的數(shù)量量和和布置輔助眼的作用是是是進(jìn)一步步擴(kuò)大大槽口體體積和和爆破量量，并并逐步接接近開開挖段面面形狀狀，為周周邊眼眼創(chuàng)造有有利的的爆破條條件。根據(jù)總裝藥量QQQ=n1q1+n2q2+n2q2掏槽眼q1=ααα×β×L==00.6××1..01××3..6=22.118kgg//m，n1=20；周邊眼q3=ααα×β×L==00.555×00.4666××3.55=00.900kkg/mm，n3=55；輔助眼q2=ααα×β×L==00.500×11.011×33.5==1..77kkgg/m，于于是是可算得得輔助助眼數(shù)n2=153，孔深3.5m，直眼鉆鉆孔孔。其布布置原原則可參參照周周邊眼的的布置置原則進(jìn)進(jìn)行，只只是抵抗抗線V，眼間距E及單孔裝裝藥藥量q值較大些些，取取E/V==00.7，E=700ccm，V=11000cmm，炮眼眼交錯均均勻地地布置在在周邊邊眼與掏掏槽眼眼之間。本工程Ⅱ、Ⅲ級級級圍巖每每循環(huán)環(huán)斷面炮炮眼數(shù)數(shù)目N=2228個。布置置如如下圖：：周邊眼輔助眼掏槽眼圖1炮眼布置示示意意圖7、起爆系統(tǒng)根據(jù)施工現(xiàn)場情情情況復(fù)雜雜的特特點(diǎn)，起起爆材材料采用用塑料料導(dǎo)爆管管與非非電毫秒秒雷管管配合使使用，它它具有抗抗電、抗抗火、抗抗沖擊擊性能好好、起起爆傳爆爆性能能穩(wěn)定、彎彎曲曲性好、運(yùn)運(yùn)輸輸使用過過程抗抗破壞能能力強(qiáng)強(qiáng)、使用用方便便、價格格便宜宜等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。本本隧道鉆鉆爆開開挖中的的起爆爆系統(tǒng)：：導(dǎo)火火索—火雷管—導(dǎo)爆索—塑料導(dǎo)爆爆管管—非電雷管管—藥包。導(dǎo)火索是用來傳傳傳遞給火火雷管管，并使使火雷雷管爆炸炸的傳傳爆材料料之一一，導(dǎo)火火索具具有一定定防潮潮耐水能能力?；鹄坠苁軐?dǎo)火索索索火花作作用發(fā)發(fā)生爆炸炸，火火雷管受受撞擊擊，摩擦擦作用用時能引引起爆爆炸，在在使用用及運(yùn)輸輸時要要特別注注意塑料導(dǎo)爆管是用用用來傳遞遞微弱弱給非電電雷管管，使之之爆炸炸的傳爆爆材料料之一，是是在在聚乙烯烯塑料料管的內(nèi)內(nèi)壁涂涂有一層層高能能炸藥，管管壁壁上的高高能炸炸藥在沖沖擊波波作用下下，可可以沿著著管道道方向連連續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定爆轟轟，從從而將爆爆轟傳傳播到非非電雷雷管使雷雷管起起爆。非電毫秒雷管常常常用的段段別有有1-20段，主要要作作用是能能夠保保證炸藥藥在不不同的時時段起起爆。導(dǎo)爆索是以單質(zhì)質(zhì)質(zhì)猛烈炸炸藥黑黑金或太太銨作作為索芯芯的傳傳爆材料料，它它經(jīng)雷管管起爆爆后，可可以把把炮轟直直接傳傳炸藥起起爆，主主要適用用周邊邊眼的爆爆破。圖2起爆系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)圖（數(shù)字字字為毫秒秒雷管管段別）A—導(dǎo)火索BB—火雷管C—塑料導(dǎo)爆爆管D—非電雷管E—塑料導(dǎo)爆爆管F—導(dǎo)爆索8、裝藥結(jié)構(gòu)裝藥結(jié)構(gòu)是指繼繼繼爆藥卷卷和起起爆藥卷卷在炮炮眼中的的布置置形式。按按起起爆藥卷卷在炮炮眼中的的位置置和其中中雷管管的聚能能穴方方向可分分正向向裝藥和和反向向裝藥；；按其其連續(xù)性性則可可分為連連續(xù)裝裝藥和間間隔裝裝藥。如如下圖圖：圖3裝藥結(jié)構(gòu)構(gòu)A-正向連續(xù)裝裝裝藥BB-反向連續(xù)續(xù)裝裝藥1—塑料導(dǎo)爆管管2—炮泥3—炸藥4—非電毫秒秒雷雷管反向向向裝藥結(jié)結(jié)構(gòu)能能提高炮炮眼利利用率，減減少少瞎炮率率，減減少石渣渣塊度度，便于于裝渣渣運(yùn)輸，增增強(qiáng)強(qiáng)拋擲能能力和和降低炸炸藥消消耗量，炮炮眼眼越深時時，反反向裝藥藥結(jié)構(gòu)構(gòu)的爆破破效果果越好。所所以以本隧道道全斷斷面光爆爆炮眼眼采用反反向裝裝藥結(jié)構(gòu)構(gòu)。由由于掏槽槽眼和和輔助眼眼單孔孔用藥量量大，采采用大直直徑連連續(xù)裝藥藥形式式；而周周邊眼眼單孔用用藥量量小，采采用小小藥卷間間隔裝裝藥，如如圖：：圖4周邊眼的的小藥藥卷間隔隔裝藥A—導(dǎo)爆索BB—炮泥C---藥包9、起爆順序及及及時差除預(yù)裂爆破的周周周邊眼是是最先先起爆外外，在在同一斷斷面上上起爆順順序是是由內(nèi)向向外逐逐層起爆爆的，用用毫秒雷雷管的的不同延延發(fā)時時間（段段別）來來實(shí)現(xiàn)，各各層層（卷）炮炮間間的起爆爆時差差越小，爆爆破破效果越越好，而而同圈炮炮必須須同時起起爆，尤尤其是掏掏槽眼眼和周邊邊眼，我我們采用用間隔隔差為50-11000ms。起爆順序序：：掏槽眼--擴(kuò)槽眼--內(nèi)圈眼--底板眼--周邊眼。三、鉆爆作業(yè)控控控制1、作業(yè)人員為了順利優(yōu)質(zhì)高高高效地完完成好好本隧道道，項(xiàng)項(xiàng)目部挑挑選了了施工經(jīng)經(jīng)驗(yàn)豐豐富的專專業(yè)隧隧道施工工班組組，對所所有參參與鉆爆爆作業(yè)業(yè)人員都都根據(jù)據(jù)鉆爆設(shè)設(shè)計(jì)書書和施工工圖紙紙進(jìn)行了了崗前前培訓(xùn)和和詳細(xì)細(xì)的施工工質(zhì)量量、安全全技術(shù)術(shù)交底，所所有有鉆爆人人員均均持證上上崗，并并每季度度組織織現(xiàn)場能能力考考核，施施工過過程有技技術(shù)人人員全過過程跟跟蹤檢查查，保保證了人人員的的素質(zhì)、能能力力和工作作質(zhì)量量。2、鉆眼質(zhì)量控控控制鉆爆作業(yè)必須按按按設(shè)計(jì)進(jìn)進(jìn)行鉆鉆眼、裝裝藥、接接線和引引爆。鉆鉆眼前首首先確確定開挖挖斷面面中線、水水平平線和輪輪廓線線，標(biāo)出出炮眼眼位置，經(jīng)經(jīng)檢檢查合格格后用用風(fēng)鉆打打眼，精精度要有有如下下要求：：⑴掏槽眼深度誤誤誤差+0.5%設(shè)計(jì)炮孔孔深深度，其其他鉆鉆孔深度度誤差差+1.0%設(shè)計(jì)炮眼眼深深度。⑵周邊眼間距誤誤誤差不大于于5cm，外斜斜率率不大于5cm/m，眼底不不超超過輪廓廓線10cmm；掏槽槽眼眼口口和眼眼底間距距誤差差均不大大于5cm；輔助助眼眼眼口排排距、行行距誤差差不大大于5cm；內(nèi)圈圈眼眼到周邊邊眼的的排距誤誤差不不大于5cm。⑶當(dāng)開挖面凹凸凸凸較大時，應(yīng)應(yīng)將孔位置敲敲平以免開鉆鉆時跑鉆增大大誤差。還應(yīng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際調(diào)調(diào)整炮眼深和和藥量，確保保除掏槽眼外外所有眼底在在