《控制性爆破設(shè)計案例綜述》5200字

控制性爆破設(shè)計案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u23492控制性爆破設(shè)計案例綜述 1193921.1爆破設(shè)計原則 1294221.2確定爆破參數(shù) 1289131、光面眼間距 2208532、光面爆破層厚度 2165613、炮孔鄰近系數(shù) 280204、不耦合系數(shù) 287865、線裝藥密度Qx 243066、起爆間隔時間 387881.3獅子嶺隧道工程概況 319579（1）地理位置及地形地貌 34341（2）地層巖性 476571.4施工設(shè)計 5159551.4.1施工方案選擇 5173911.1.2炮孔布置 621751.1.3爆破施工注意事項 71.1爆破設(shè)計原則首先要盡可能地增加炸藥的利用率，提高炸藥能量的使用率，進一步減少炸藥的使用量以降低施工成本；其次要控制好炮眼痕跡殘留率，減少爆破過程中對圍巖的破壞度，有利于在過程中對開挖輪廓的控制；還有在爆破設(shè)計的過程中對于爆破的起爆順序要經(jīng)過嚴(yán)密的設(shè)計，充分確認(rèn)好起爆順序的合理性以提高光面爆破在實際使用的過程中達到預(yù)計的爆破效果；最后在保證起爆效果的同時，也要確保施工過程的安全性，在有條件的情況下提高施工效率縮短工期[42]。1.2確定爆破參數(shù)隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的光面爆破已經(jīng)在各種各樣的地面和地下開挖工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但是如今的技術(shù)水平也不能完全控制好光面爆破的諸多影響因素，除開現(xiàn)場實際施工地質(zhì)條件、實際爆破過程中尺寸精度和爆破操作技術(shù)難以控制外，決定光面爆破效果的主要因素還有包括最小抵抗線、光面眼間距、裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)等等方面。一般在爆破前也可用工程模擬法初選爆破參數(shù)，再在洞外做單段爆破漏斗試驗及三眼爆破成縫試驗，通過現(xiàn)場的試驗確定有關(guān)爆破參數(shù)。然后再進一步結(jié)合實際施工的工程地質(zhì)情況，同時參考類似的工程施工經(jīng)驗進行爆破設(shè)計。光面眼間距光面爆破周邊孔間距E。周邊眼通常布置在距開挖斷面邊緣0.1m至0.2m處，光爆孔的孔底朝隧道開挖輪廓線方向傾斜3~5°。當(dāng)爆孔孔徑D為40mm時，周邊孔間距E=（10~16）D，IV級圍巖約取為0.50m。光面爆破層厚度光爆層厚度W。光爆層厚度即周邊眼最小抵抗線，與開挖的隧道斷面大小有關(guān)。斷面大時，光爆眼所受夾制力小，巖石容易崩落，光爆層厚度可以大一些，斷面小時，光爆眼受到的夾制力大，光爆層厚度相對要小些。同時，光爆層厚度也與巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，堅硬巖石光爆層小，松軟破碎的巖石光爆層較大。IV級圍巖W取60cm。炮孔鄰近系數(shù)炮孔鄰近系數(shù)用m表示，即光面炮孔間距與其最小抵抗線之比。m值過大時，爆后有可能在光面眼間的巖壁表面留下巖埂，造成欠挖；m值過小時，則會在新壁面造成凹坑。實踐表明，當(dāng)m=0.8～1.0時，爆破后的光面效果較好，硬巖中取大值，軟巖中取小值。不耦合系數(shù)爆破孔孔徑與藥卷半徑之比，反映孔壁與炸藥的接觸情況。通常情況下，光面爆破所采用的不耦合系數(shù)為1.6~3.0[43]。由于巖石的極限抗拉強度一般為巖石極限抗壓強度的1/10~1/40，因此，隨著不耦合系數(shù)的不斷增大，爆轟波經(jīng)空氣壓縮傳遞作用時間就會應(yīng)使炮孔壓力低于巖壁動抗壓強度而高于動抗拉強度。線裝藥密度Qx線裝藥密度Qx指單位長度炮孔的平均裝藥量，又叫裝藥集中度。一般按照松動爆破藥量計算公式計算：

Qx式中：q——松動爆破單耗，g/m3；a——光面爆破孔間距，m；W——光面爆破層厚度，m為了控制裂隙的發(fā)育以保持新壁面的完整穩(wěn)固，在保證沿炮眼連心線破裂的前提下，應(yīng)盡可能少裝藥。軟巖中一般可用70～120g/m，中硬巖石中為100～150g/m，硬巖中為150～250g/m。起爆間隔時間爆破試驗結(jié)果表明，齊發(fā)起爆的裂隙表面最平整，微差延期起爆次之，秒差延期起爆最差[44]。齊發(fā)起爆時，炮眼間貫通裂隙較長，抑制了其他方向裂隙的發(fā)育，有利于減少炮眼周圍裂隙的產(chǎn)生，可形成平整的壁面。所以，在實施光面爆破時，間隔時間愈短，壁面平整的效果愈有保證。應(yīng)盡可能減小周邊眼間的起爆時差。相鄰光面炮眼的起爆間隔時間不應(yīng)大于100ms。1.3獅子嶺隧道工程概況（1）地理位置及地形地貌獅子嶺隧道位于安徽省池州市石臺縣仁里鎮(zhèn)境內(nèi)，采用洞口小凈距隧道方案。隧道右線起點樁號K37+626，終點樁號K38+952，長度1326m,起點軸向127°,終點軸向137°,最大埋深約254m;隧道左線起點樁號ZK37+590,終點樁號ZK38+930,長度1340m,起點軸向127°，終點軸向140°，最大埋深約253m。進、出洞口附近有村村通公路通過，交通較為便利。項目區(qū)地勢總體特征為南高北低，地形起伏大。隧址區(qū)地貌為皖南中低山區(qū)，地形以低山丘陵為主體，其地勢總體特征是兩邊低，中間高，地面標(biāo)高一般在80.0-300.0m，相對高差220.0m，山體陡峻，山脊線多沿西北東南南北向展布，山頂呈尖或尖圓形，鋸齒狀山脊，山坡坡度一般30°~50°。圖4-1所示為獅子嶺隧道剖面圖圖4-1獅子嶺隧道隧道剖面圖（2）地層巖性根據(jù)地勘資料揭示，隧址區(qū)坡腳分布第四系覆蓋層主要為殘坡積碎石土，基巖主要為奧陶系中統(tǒng)寶塔組和湯山組(02t+b)灰?guī)r和志留系下統(tǒng)高家邊組(Sg)砂巖，地層特征具體如下:①角礫土：棕黃色，密實，飽和，粒徑0.2~2cm含量約占30%，2~4cm含量約占20%，棱角狀，主要成分為砂巖、灰?guī)r，空隙被粉質(zhì)黏土和砂礫充填。土石等級為1I級，土石類別為硬土，Vp=600~700m/s，層厚約7.0~9.0m，分布不均勻，推薦承載力基本容許值200~350kPa.②1全風(fēng)化砂巖：黃褐色，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已經(jīng)破壞，巖芯風(fēng)化呈砂礫狀，含少量強風(fēng)化碎塊，表層0.2m為殘坡積土，含植物根系。土石等級Ⅲ級，土石類別為硬土,Vp=400~900m/s，層厚約1.0m.推薦承載力基本容許值300~350kPa.②2強風(fēng)化砂巖：黃褐色，淺灰色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂陳發(fā)育，錘擊聲悶，手掰不易碎，巖芯多呈塊狀。塊狀，塊徑2-6cm,最大塊徑7cm，含少量短柱狀，節(jié)長一般4~13cm，最大節(jié)長40cm。土石等級為IV級，土石類別為軟石，Vp=1000~2300m/s,層厚10.0~15.0m.推薦承載力基本容許值400-600kPa.②3中風(fēng)化砂巖：深灰色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，局部可見鐵質(zhì)漫染，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)較硬，錘擊聲脆，不易碎，巖芯多呈柱狀，節(jié)長4~90cm，少量塊狀，塊徑2~4cm,最大塊徑達7cm.巖石飽和單軸抗壓強度為38.5~85.0MPa，土石等級為VI級，土石類別為堅石，Vp=2700~3500m/s,未揭穿。推薦承載力基本容許值1800~200kPa.③1強風(fēng)化灰?guī)r：青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖性軟，錘擊易碎，巖芯破碎，呈碎塊狀和碎屑狀，部分礦物風(fēng)化蝕變強烈，主要分布在坡腳，土石等級為IV級，土石類別為軟石，Vp=1200~2300m/s，層厚1.0~2.0m。推薦承載力基本容許值400~800kPa.③2中風(fēng)化灰?guī)r：灰白色，其中33.5m以下為灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀及少量塊狀，一般節(jié)長為10~20cm,最長為40cm，塊徑約2~4cm,最大達7cm，錘擊聲脆，不易碎；巖石飽和單軸抗壓強度為37.4~81.2MPa，土石等級為VI級，土石類別為堅巖，Vp-2900-3700m/s，未揭穿。承載力基本容許值1800-2000kPa.圖4-2隧道斷面圖1.4施工設(shè)計1.1.1施工方案選擇隧道的施工方法就大致的分類來說可以分為全斷面法、分部開挖法和臺階法等等。隧道爆破在方案的選擇上應(yīng)該綜合考慮現(xiàn)場施工條件、圍巖等級、隧道斷面大小以及工程環(huán)境等等因素的共同影響，除此之外還要考慮到經(jīng)濟、安全以及施工時間限制的種種問題。獅子嶺隧道除明洞段采用明挖法施工外，其余均采用新奧法施工，支護采用以錨網(wǎng)噴支護為主，輔以鋼拱架。開挖方法應(yīng)根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)形式、圍巖、支護類型、斷面型式和地形、地貌等確定具體情況選擇CD法、分部開挖法、半斷面、全斷面開挖等多種型式。隧道明洞段采用明挖法施工，在確保洞口邊坡穩(wěn)定的條件下，然后就地模筑全斷面整體式鋼筋混凝土。暗洞均采用新奧法施工，洞口偏壓段、V級加強襯砌洞口段根據(jù)具體地形地質(zhì)條件以超前注漿大、中管棚作為預(yù)支護，加固地層確保安全進洞，初期支護采用錨噴支護為主，輔以鋼拱架；V級加強襯砌洞身段采用以注漿小導(dǎo)管為超前支護，初期支護以錨網(wǎng)噴支護為主，輔以鋼拱架，該段模注二襯混凝土及仰拱要求及早施作。開挖方式應(yīng)根據(jù)圍巖、支護類型和斷面型式等具體情況選擇，V級圍巖段采用環(huán)形開挖中心留核心土法，上部留核心土支擋開挖工作面，有利于及時施作拱部初期支護以加強開挖工作面的穩(wěn)定性，核心土以及下部開挖在初期支護的保護下進行，V偏型、Va型、Vc型襯砌每循環(huán)開挖進尺<0.75m，Vb型襯砌每循環(huán)開挖進尺<1.0m，初期支護應(yīng)緊跟開挖掌子面。根據(jù)隧道圍巖特征及開挖后的應(yīng)力分布情況，洞身IV級圍巖地段采用上下臺階法開挖施工。IVb、IVc型襯砌每循環(huán)開挖進尺<2.0m，初期支護應(yīng)緊跟開挖掌子面。洞身II級圍巖地段采用臺階法或全斷面法開挖施工。為了避免初期支護拱腳下沉，每榀拱架設(shè)置拱腳鎖腳錨桿，長度與相應(yīng)圍巖級別匹配。1.1.2炮孔布置1、炮眼深度L0：炮眼深度通常根據(jù)合理的循環(huán)進尺、以及在合理的循環(huán)進尺的條件下以盡可能獲得較高的掘進速度和較低的工時消耗為參考來確定。

L0式中L——循環(huán)進尺；N——炮眼利用率，與圍巖性質(zhì)與周圍環(huán)境有密切關(guān)系炮眼設(shè)計：根據(jù)隧洞的圍巖性質(zhì)、炸藥種類、開挖斷面的大小及形狀、計劃循環(huán)進尺、鉆眼深度等，選出光爆參數(shù)（周邊眼間距E、最小抵抗線W、炮眼密集系數(shù)m、不耦合系數(shù)D、裝藥集中度q、裝藥結(jié)構(gòu)及起爆方式）。并經(jīng)過現(xiàn)場試爆，確定光爆參數(shù)。同時，在實際施工時根據(jù)地質(zhì)條件的變化及時調(diào)整爆破參數(shù)。單孔裝藥量：掏槽眼：掏槽眼在滿足填塞長度要求的前提下，盡量多裝藥，以保證良好的掏槽效果。據(jù)此確定掏槽眼的單孔裝藥量為0.36~0.45kg。擴槽眼的單孔裝藥量0.18~1.26kg。周邊眼：周邊眼的裝藥量主要根據(jù)炮眼間距、最小抵抗線和裝藥集中度確定。對于裝藥集中度，本設(shè)計取光面爆破為0.21kg/m，預(yù)裂爆破為0.25kg/m。對于1.1m長的光面爆破炮孔，單孔裝藥量為0.25kg；1.2m長的預(yù)裂爆破炮孔，單孔裝藥量為0.30kg。輔助眼；輔助眼的裝藥量與圍巖的堅硬程度、炸藥單耗、炮眼長度及輔助眼的炮眼數(shù)量及間排距等參數(shù)有關(guān)。輔助眼的單孔裝藥量q按下式計算。

q=τ?γ?L式中τ——裝藥系數(shù)?！棵姿幘淼恼ㄋ庂|(zhì)量L——炮眼長度1.1.3爆破施工注意事項1、合理布置周邊眼。根據(jù)圍巖特點，合理選定周邊眼的間距和最小抵抗線，盡最大努力提高鉆眼質(zhì)量。周邊眼布置參數(shù)包括眼距E和最小抵抗線W，兩者既相互獨立又相互聯(lián)系。E值與巖石的性質(zhì)有關(guān)，一般為40～70cm，層節(jié)理發(fā)育、不穩(wěn)定的松軟巖層中應(yīng)取較小值。W值與E值相關(guān)，兩者的比值m（m=E/W，稱周邊炮眼密集系數(shù)，隧道中稱相對距離）一般為0.8～1.0，軟巖時取小值，硬巖和斷面大時取大值。2、合理選擇裝藥參數(shù)[45]。嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量，盡可能將藥量沿眼長均勻分布。根據(jù)經(jīng)驗，周邊眼的裝藥量約為普通裝藥蹙的1/73～2/3，并采用小直徑藥卷、低密度、低爆速炸藥。周邊眼宜使用小直徑藥卷和低猛度、低爆速的炸藥。為滿足裝結(jié)構(gòu)要求，可借助導(dǎo)爆索（傳爆線）來實現(xiàn)空氣間隔裝藥。裝藥結(jié)構(gòu)采用不耦合裝藥或空氣柱裝藥。小直徑藥卷在孔可連續(xù)裝填，也可用導(dǎo)爆索連接、分段裝藥。3、精心實施鉆爆作業(yè)。采用毫秒微差有序起爆。要安排好開挖程序，應(yīng)使周邊爆破時產(chǎn)生臨空面。同段的周邊眼雷管起爆時差應(yīng)盡可能小，因為同時起爆，會使炮眼間爆炸力起共同作用，比較容易炸成平面。對石質(zhì)稍差的巖石，宜采用毫秒遲發(fā)電雷管起爆周邊炮眼，它既具有同時起爆的爆破威力，又可以減少對輪廓線以外圍巖的擾動。炮眼應(yīng)相互平行且垂直于工作面，眼底要落在同一平面，開孔位置準(zhǔn)確，都落在設(shè)計掘進斷面輪廓線上。炮眼偏斜角度不要超過5°。內(nèi)圈眼與周邊眼應(yīng)采用相同的斜率鉆眼。4、裝藥需根據(jù)需要長度，直接使用工廠已裝配好帶導(dǎo)爆管的非電毫秒雷管，保護好雷管段數(shù)標(biāo)記。加工起爆藥卷時，保護好雷管段數(shù)標(biāo)簽或標(biāo)記。將不同段數(shù)的起爆藥卷分開裝箱，以便裝藥時按照起爆順序“對號入座”。在炮眼裝藥時，避免導(dǎo)爆管損壞。裝藥時，分段從上到下進行，以免落石砸斷或打破導(dǎo)爆管引起瞎炮。采用簇聯(lián)或用連接塊連接各孔的導(dǎo)爆管，對導(dǎo)爆管部位適當(dāng)予以防護，放到安全地點，以防落石或其它墜物打擊。炸藥量的分配根據(jù)炮眼填裝系數(shù)進行，采用直眼掏槽可適當(dāng)增加10～20％，保證掏槽效果，分配完后，按安裝整卷或半卷藥的檔次調(diào)整。5、爆破作業(yè)時，所有人員應(yīng)撤至不受有害氣體、振動及飛石傷害的安全地點。爆破嚴(yán)格按爆破設(shè)計方案實施，每道工序，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程辦事，不蠻干、不違章，藥包制作要指定范圍，嚴(yán)禁有外人在場，火工品有專人保管，按當(dāng)日配送制，火工品設(shè)專人登記，做到帳物相符，起爆后，爆破員應(yīng)及時清理場地，各施工人員應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，