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隧道爆破专项设计方案

省道101线城南路巴中西华山隧道新建工程

爆破专项方案

编制：

豆小林

审核：

任力

批准：

郭铁军

中铁七局集团第三工程有限公司省道101线城南路

二〇一一年九月

隧道爆破设计方案

1.设计说明

1.1设计依据

1.1.1勘察单位提供的隧道地质勘察资料；

1.1.2《公路隧道施工技术规范》；

1.1.3中华人民共和国《爆破安全规程》（GB6722-2003）；

1.2工程要求和目的

依据爆破安全规程，爆破个别飞散物的安全距离不小于100m，首选爆破位置满足一般要求。

根据爆破工艺、爆破安全要求及类似爆破工程的经验，确定本次爆破的规模。

采取合理的施工方法和强有力的技术措施，满足业主所提出的施工工期要求。

施工中产生的爆破震动不能影响整个工程的正常运转，爆破要保证周围人、畜及建筑物的安全。

1.3爆破设计原则

1）合理确定爆破的各项参数，保证爆破安全。

2）经济上合理，在保证爆破效果的前提下，尽可能做到投资少，开挖工程量少，工程进度快，爆破成本低。

3）根据隧道修建和开挖整体要求及地形地质条件，确定合理的爆破范围和爆破方案，不给后期工程留下隐患。

4）必须保证爆破后的围岩稳定；必须保证周围环境的安全。

5）在保证爆破效果的前提下，尽量方便施工。

2.工程概况

省道101线城南路西华山隧道全长937m（DK0+353～DK1+290）。

隧道围岩主要以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，隧道围岩级别划分汇入下表：

表1围岩级别划分表

围岩级别

隧道名称

Ⅳ级

（米）

Ⅴ级

（米）

合计

（米）

西华山隧道

640

297

937

通过初步统计计算，隧道爆破方量约为87138.3m3。

西华山隧道进洞口处斜坡地带，地形坡脚22°～28°左右，地面高程约为416.6～438.5米，相对高差月21.9米。

进洞口坡体表层为坡洪积层粘土夹块碎石，厚度0.5～2.2米，下伏基岩为紫红色泥岩，泥质砂岩，强风化层厚22米。

西华山隧道出洞段为一斜坡，斜坡自然坡度15°～25°，出洞段前缘地形开阔，地势较为平缓。

地面高程约为413.8～439.9米，相对高差月26.1米。

出洞段坡体表层为坡洪积层粘土夹块碎石，厚度0.5～2.2米，下伏基岩为紫红色泥岩，泥质砂岩，强风化层厚5米。

2.1爆破周围环境状况

我部施工的隧道位于巴中市巴中城区施工范围内无大型建筑物。

序号

隧道名称

建筑物

1

西华山隧道

隧道进出口红线内房屋拆迁后，无房屋影响。

2.2爆破方案的确定

2.2.1周边眼的爆破

在Ⅳ级、Ⅴ级围岩地段采用光面爆破，控制超欠挖，减少对围岩的扰动。

2.2.2掏槽形式的确定

计划采用四眼菱形斜眼掏槽。

2.2.3爆破器材的选择

炸药：

干燥地段采用2#岩石硝铵炸药，有水地段采用乳化炸药。

雷管：

在正常地段采用非电毫秒雷管。

2.2.4循环进尺的确定

主要根据地质条件考虑，Ⅴ级围岩每循环开挖进尺控制在0.8m以内，Ⅳ级围岩每循环开挖进尺控制在2.4～4m；

2.2.5爆破参数的确定

（1）炮眼直径：

42mm

（2）炮眼深度L:

根据围岩级别确定，见爆破参数表；

（3）炮眼数目N：

依据《爆破工程师手册（隧道）》；

（公式2）

q-单位炸药消耗量（Ⅴ级围岩0.4～0.6kg/m3,Ⅳ级围岩0.7～0.9kg/m3）

s-开挖面积（Ⅴ级围岩98.96

；Ⅳ级围岩90.23

；）

r-每米炮眼长度装药量（见下表）

IV级围岩炮眼数：

（其中上台阶51个、中台阶42

个、下台阶33个）

V级围岩炮眼数：

（其中上台阶49个、中台阶40

个、下台阶30个）

每米炮眼长度装药量

炸药名称

炸药有效密度

每米炮眼装药量（kg）

硝铵炸药

0.95～1.05

0.5～0.7

安全硝铵炸药

1.0～1.15

0.5～0.8

（4）炮眼布置的原则

首先布置掏槽眼然后根据光面爆破原则布置周边眼底板眼辅助眼

（5）单孔装药量的计算

　　　（公式3）

q－单孔装药量

k－单耗量（Ⅴ级围岩0.4～0.6kg/m3,Ⅳ级围岩0.7～0.9kg/m3）

a－炮眼间距（取0.5m、0.7m）

w－炮眼爆破方向的抵抗线

l－炮眼深度（IV级3m、V级1m）

λ－炮眼所在部位系数

炮眼部位系数λ值

炮眼部位

掏槽眼

扩槽眼

底板眼

λ值

２～３

1.5～2

1.5～2

IV级围岩周边眼单孔装药量：

V级围岩周边眼单孔装药量：

（6）装药结构

周边眼采用直径25mm小药卷，间隔装药；其余炮眼直径采用32mm普通药卷连续装药结构。

周边眼光面爆破间隔装药结构示意图

普通炮眼连续装药结构示意图

3.隧道爆破方案

3.1明挖方案

主要采用挖掘机、装载机配合大型载重自卸汽车运输至弃碴场，遇到部分坚硬岩石时采用浅眼爆破。

3.2洞身掘进方案

隧道Ⅴ级围岩地段采用台阶法开挖，辅以超前支护，新奥法施工，开挖循环进尺控制在0.8m以内。

Ⅳ级围岩地段采用台阶法开挖，光面爆破，新奥法施工，开挖循环进尺控制在2.4m。

挖掘机、装载机配合大型载重自卸车运输至弃碴场。

4.隧道爆破设计

4.1隧道明挖部分钻爆设计

4.1.1明挖炮孔布置及炮孔参数

西华山隧道全长937m，隧道进口位于坡体处，设计7m明洞，主要采用挖掘机、装载机配合大型载重自卸车运输至弃碴场，遇到部分坚硬岩石时采用浅眼爆破。

炮孔布置示意图：

图2浅孔台阶爆破炮孔布置示意图

a－炮孔间距，取2.5m；b－炮孔排距，取2.0m；W－抵抗线；H－台阶高度，取2.0m；L－炮孔深度2.4m。

单孔药量根据设计依据（3）提供的公式计算。

Q=kabL

（1）

式中：

a－炮孔间距，2.5m；

b－炮孔排距，2.0m；

L－炮孔深度，2.4m；

k—炸药单耗，kg/m3，本次工程对于中风化岩石取0.35kg/m3。

将上述参数值代入

（1）式计算Q=4.2kg，取4.0kg。

爆破参数及爆破药量必须进行现场爆破试验，进一步取得经济合理的爆破参数。

4.2隧道洞身掘进炮孔布置

4.2.1掏槽孔炮孔布置

Ⅴ级围岩台阶法开挖爆破参数表表3

项目

爆破参数

周边眼间距E（cm）

50

周边眼抵抗线W（cm）

50

相对距E/W

1.0

装药集中度（kg/m3）

0.336

堵塞长度（cm）

40

装药结构（周边眼）

间隔装药

起爆方式

非电起爆

4.2.2炮孔布置图

4.2.3掏槽孔炮孔布置

Ⅳ级围岩台阶法开挖爆破参数表表4

项目

爆破参数

周边眼间距E（cm）

50

周边眼抵抗线W（cm）

50

相对距E/W

1

装药集中度（kg/m3）

0.42

堵塞长度（cm）

40

装药结构（周边眼）

间隔装药

起爆方式

非电起爆

4.2.4炮孔布置图

隧道爆破材料表

年度

2#煤矿炸药

非电雷管

备注

Kg

发

2011年10月

320.3

3286

2011年11月

747.3

7667

2011年12月

1281.1

13143

2012年1月

1281.1

13143

2012年2月

1281.1

13143

2012年3月

1494.6

15334

2012年4月

1494.6

15334

2012年5月

1708.1

17524

2012年6月

854.1

8762

2012年7月

640.5

6572

2012年8月

533.8

5476

2012年9月

213.5

2191

合计:

11850.1

121575

各隧道所需炸药、雷管根据隧道进度、围岩变化对材料计划用量及时进行修正。

4.3隧道爆破效果验证

根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》规定

验标检验数值（cm）

Ⅰ围岩

Ⅱ-Ⅳ围岩

Ⅴ-Ⅵ围岩

拱部

平均线形超欠挖10

平均线形超欠挖15

平均线形超欠挖10

最大超挖20

最大超挖25

最大超挖15

边墙

平均10

平均10

≥平均10

隧道Ⅴ级围岩上台阶开挖循环时间

序号

施工

作业

时间

循环说明

工序

1

测量

0.5

施工准备与测量同步，在放线的同时，做风水管的接长工作。

2

钻眼

1.3

（布眼39个、眼深1米、5台钻机同时作业，8个眼/台×10分钟/眼=80分钟）

3

装药

0.83

装药提前进行，最后10个眼装药40分钟（平均每个眼装药4分钟），利用10分钟连接网络，设置警戒。

4

通风

0.5

炮响后立即通风

5

排险

初喷

0.5

采用人工排险，1台湿喷机进行素喷

6

出渣

0.33

（0.8米/进尺×23方/米×1.3系数=23.9方÷6方/车=4车÷2车/循环×10分钟/车=20分钟）

7

立架

0.3

每循环立架1榀，作业人员8人。

20分钟/榀=20分钟

8

锚杆

安装

1

安装系统锚杆共29根，每根长3m，4台钻机同时作业，10分钟/孔×7孔/台=70分钟（包括安装）

9

锚杆

注浆

0.66

每孔4分钟×29孔=116分钟

10　

喷护

3.33

喷机喷射能力：

3m3/小时×0.2利用系数=0.6m3/小时喷护2小时，（25cm厚，2方/延米×1延米=2方÷1台湿喷机=（2方/台）÷（0.6方/小时）=200分钟

合计

9.25

每循环约9.25小时，2.6个循环/天，平均日进尺2.1m。

隧道Ⅴ级围岩中断面开挖循环时间

序号

施工

作业

时间

循环说明

工序

1

测量

0.5

施工准备与测量同步，在放线的同时，做风水管的接长工作。

2

钻眼

1

（布眼33个、眼深1米、6台钻机同时作业，6个眼/台×10分钟/眼=60分钟）

3

装药

0.83

装药提前进行，最后10个眼装药40分钟（平均每个眼装药4分钟），利用10分钟连接网络，设置警戒。

4

通风

0.5

炮响后立即通风

5

排险

初喷

0.83

采用人工排险，1台湿喷机进行素喷

6

出渣

0.5

（0.8米/进尺×30.93方/米×1.3系数=32.2方÷6方/车=6车÷2车/循环×10分钟/车=30分钟）

7

立架

1

每循环立架2榀，作业人员8人。

30分钟/榀×2=60分钟

8

锚杆

安装

0.66

安装系统锚杆共29根，每根长3m，4台钻机同时作业，10分钟/孔×7孔/台=70分钟（包括安装）

9

锚杆

注浆

0.33

每孔4分钟×29孔=116分钟

10　

喷护

2.67

喷机喷射能力：

3m3/小时×0.5利用系数=1.5m3/小时喷护2小时，（28cm厚，3.6方/延米×1延米=3.6方÷1台湿喷机=（3.6方/台）÷（1.5方/小时）≈160分钟

合计

8.8

每循环约8.8小时，2.7个循环/天，平均日进尺2.1m。

隧道Ⅴ级围岩下断面开挖循环时间

序号

施工

作业

时间

循环说明

工序

1

测量

0.5

施工准备与测量同步，在放线的同时，做风水管的接长工作。

2

钻眼

0.83

（布眼27个、眼深1米、6台钻机同时作业，5个眼/台×10分钟/眼=50分钟）

3

装药

0.83

装药提前进行，最后10个眼装药40分钟（平均每个眼装药4分钟），利用10分钟连接网络，设置警戒。

4

通风

0.5

炮响后立即通风

5

排险

初喷

0.83

采用人工排险，1台湿喷机进行素喷

6

出渣

0.5

（0.8米/进尺×30.93方/米×1.3系数=32.2方÷6方/车=6车÷2车/循环×10分钟/车=30分钟）

7

立架

1

每循环立架2榀，作业人员8人。

30分钟/榀×2=60分钟

8

锚杆

安装

0.66

安装系统锚杆共29根，每根长3m，4台钻机同时作业，10分钟/孔×7孔/台=70分钟（包括安装）

9

锚杆

注浆

0.33

每孔4分钟×29孔=116分钟

10　

喷护

2.67

喷机喷射能力：

3m3/小时×0.5利用系数=1.5m3/小时喷护2小时，（28cm厚，3.6方/延米×1延米=3.6方÷1台湿喷机=（3.6方/台）÷（1.5方/小时）≈160分钟

合计

8.7

每循环约8.6小时，2.8个循环/天，平均日进尺2.3m。

说明：

综上考虑到交叉作业Ⅴ级围岩日平均进尺2米

隧道IⅤ级围岩上台阶开挖循环时间

序号

施工

作业

时间

循环说明

工序

1

测量

0.5

施工准备与测量同步，在放线的同时，做风水管的接长工作。

2

钻眼

1.7

（布眼39个、眼深1米、4台钻机同时作业，10个眼/台×10分钟/眼=100分钟）

3

装药

0.83

装药提前进行，最后10个眼装药40分钟（平均每个眼装药4分钟），利用10分钟连接网络，设置警戒。

4

通风

0.5

炮响后立即通风

5

排险

初喷

0.5

采用人工排险，1台湿喷机进行素喷

6

出渣

2

（2.4米/进尺×23方/米×1.3系数=71.76方÷6方/车=12车×10分钟/车=120分钟）

7

立架

0.5

每循环立架1榀，作业人员8人。

30分钟/榀=30分钟

8

锚杆

安装

1

安装系统锚杆共29根，每根长3m，4台钻机同时作业，10分钟/孔×7孔/台=70分钟（包括安装）

9

锚杆

注浆

0.66

每孔4分钟×29孔=116分钟

10　

喷护

3.33

喷机喷射能力：

3m3/小时×0.2利用系数=0.6m3/小时喷护2小时，（25cm厚，2方/延米×1延米=2方÷1台湿喷机=（2方/台）÷（0.6方/小时）=200分钟

合计

11.52

每循环约11.52小时，2.0个循环/天，平均日进尺3m。

隧道IⅤ级围岩中断面开挖循环时间

序号

施工

作业

时间

循环说明

工序

1

测量

0.5

施工准备与测量同步，在放线的同时，做风水管的接长工作。

2

钻眼

1.33

（布眼33个、眼深1米、4台钻机同时作业，8个眼/台×10分钟/眼=80分钟）

3

装药

0.83

装药提前进行，最后10个眼装药40分钟（平均每个眼装药4分钟），利用10分钟连接网络，设置警戒。

4

通风

0.5

炮响后立即通风

5

排险

初喷

0.83

采用人工排险，1台湿喷机进行素喷

6

出渣

2.66

（2.4米/进尺×30.93方/米×1.3系数=96.5方÷6方/车=16车×10分钟/车=160分钟）

7

立架

1

每循环立架2榀，作业人员8人。

30分钟/榀×2=60分钟

8

锚杆

安装

0.7

安装系统锚杆共29根，每根长4m，4台钻机同时作业，10分钟/孔×7孔/台=70分钟（包括安装）

9

锚杆

注浆

0.33

每孔4分钟×29孔=116分钟

10　

喷护

2.6

喷机喷射能力：

3m3/小时×0.5利用系数=1.5m3/小时喷护2小时，（28cm厚，3.6方/延米×1延米=3.6方÷1台湿喷机=（3.6方/台）÷（1.5方/小时）≈160分钟

合计

11.28

每循环约11.28小时，2.1个循环/天，平均日进尺3m。

隧道IⅤ级围岩下断面开挖循环时间

序号

施工

作业

时间

循环说明

工序

1

测量

0.5

施工准备与测量同步，在放线的同时，做风水管的接长工作。

2

钻眼

1.2

（布眼27个、眼深1米、4台钻机同时作业，7个眼/台×10分钟/眼=70分钟）

3

装药

0.83

装药提前进行，最后10个眼装药40分钟（平均每个眼装药4分钟），利用10分钟连接网络，设置警戒。

4

通风

0.5

炮响后立即通风

5

排险

初喷

0.83

采用人工排险，1台湿喷机进行素喷

6

出渣

1

（0.8米/进尺×30.93方/米×1.3系数=32.2方÷6方/车=6车×10分钟/车=60分钟）

7

立架

1

每循环立架2榀，作业人员8人。

30分钟/榀×2=60分钟

8

锚杆

安装

0.66

安装系统锚杆共29根，每根长4m，4台钻机同时作业，10分钟/孔×7孔/台=70分钟（包括安装）

9

锚杆

注浆

0.33

每孔4分钟×29孔=116分钟

10　

喷护

2.66

喷机喷射能力：

3m3/小时×0.5利用系数=1.5m3/小时喷护2小时，（28cm厚，3.6方/延米×1延米=3.6方÷1台湿喷机=（3.6方/台）÷（1.5方/小时）≈160分钟

合计

9.5

每循环约9.5小时，2.5个循环/天，平均日进尺3m。

说明：

综上考虑到交叉作业Ⅳ级围岩日平均进尺3米

4.4工期安排及主要设备情况

（1）工期安排

隧道按围岩级别确定施工进度，按Ⅴ级围岩施工进度为60米/月，IV级围岩施工进度为90米/月

序号

隧道名称

开始时间

结束时间

工期（天）

1

西华山隧道

2011年10月10日

2012年8月30日

210

劳动力安排

根据隧道施工各工序按下表所列拟配备施工人员。

序号

工种名称

人数

备注

1

开挖班

2×10=20

2

初期支护班

2×4=8

3

二衬班

2×6=12

含3个钢筋工

4

管线、电工班

2×4=8

6

隧道出碴班

2×3=6

含2个修理工

7

拌和班

2×3=6

含混凝土罐车、输送泵司机

8

钢筋加工班

2×6=12

9

通风小组

2×2=4

10

洞口门岗

2×1=2

12

测量班

2×4=8

13

量测班

2×3=6

14

合计

90

劳动力配置图：

劳动力配置图

（2）主要设备情况

1）施工机械

施工机械配备表

序号

设备、材料名称

规格型号

单位

数量

备注

1

装载机

CLG8562.3m3

辆

4

2

混凝土罐车

8m3

辆

4

3

挖掘机

PC200

辆

1

4

挖掘机

ZX200-3

辆

1

5

汽车

SX3255DM324

辆

12

6

全风动潜孔钻机

ф100HQF110

台

24

7

湿喷机

TK500

台

6

8

双液注浆泵

FBY-50/70

台

2

9

混凝土输送泵

HBT60A

台

1

10

衬砌台车

12m

个

2

11

空压机

LWJ20/8

台

6

12

高压水泵、扬州

150m3/h

台

2

13

挖装机

ZWY220

台

1

2）配电设备

供配电系统设备材料配置表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

变压器

S9M-500KVA

台

1

隧道进口

2

变压器

S9M-630KVA

台

1

隧道出口

3

进线柜

GGD

面

1

与630配套

4

出线柜

GGD

面

1

与630配套

5

电容补偿柜

GGD

面

1

与630配套

6

发电机并列运行柜

GGD

面

1

7

发电机

370KW

台

2

8

变压器

S9-250

台

1

自发电升压用

9

变压器

KBSZY-250

台

1

洞内移动变电站

10

10KV开关

PBG4050/10

台

1

11

开关

BKD20-400Z/380Z

台

1

洞内主开关

12

检漏继电器

JIB

只

6

13

开关

QBZ-350Z/380

台

1

洞内分路总开关

14

开关

QBZ-200Z/380

台

3

15

开关

QBC-80/380

台

12

16

开关

QBC-40/380

台

2

17

开关

QBC-30/380

台

2

18

手控开关

CHBS-11/380

台

5

19

电缆

MY0.38/0.66-3*70+1

米

800

20

电缆

MY0.38/0.66-3*25+1

米

400

21

电缆

MY0.38/0.66-3*16+1

米

400

22

双色PE线

MBV25㎜2

米

1500

23

10KV铠装电缆

YJLV22-3×35-8.7/15KV

米

1300

3）检测设备

检测设备配备表

序号

设备、材料名称

规格型号

单位

数量

备注

1

一氧化碳检测仪

GASMANⅡ

台

2

2

二氧化碳检测仪

GASMANⅡ

台

1

3

手电

台

10

4

电池

1号

个

20

4）消防设备

消防设备配备表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

隔绝式压缩氧气自救器

AZA-45

台

30

2

机械电子风速表

CFJD25

台

2

3

防毒面具

CO

套

30

4

干粉灭火器

4kg

个

40

5

便携式自救器

个

40

5）通风设备

通风设备配备表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

通风机

SDF（C）-NO.13

台

1

2

通风机

SDF（C）-NO.11

台

1

3

双抗通风管

Ф1.5m

米

1874

5.1爆破安全计算

5.1.1爆破振动安全允许距离，根据《爆破工程师手册》（9-3）公式

（公式4）

R—爆破振动安全允许距离

Q—炸药量；齐发爆破为总药量；延迟爆破为最大一段药量；

V—保护对象所在地质点振动安全允许速度，；

K、a—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件和衰弱指数，根据经验系数得出。

以一般砖房为例计算：

=74.126m＜200m

K、a值

序号

岩性

K值

a值

1

坚硬岩石

50～150

1.3～1.5

2

中硬岩石

150～250

1.5～1.8

3

软岩石

250～300

1.8～2.0

安全允许振速（V值）

序号

保护对象类别

安全允许振速（cm/s）

1

土坯房、毛石房屋

0.5～1.0

2

一般砖房

2.0～2.5

3

钢筋混凝土房屋

3.0～4.0

4