五虎山隧道爆破设计.docx
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五虎山隧道爆破设计
一、工程简况----------------------------------------------2
二、爆破区地形、地貌、地质条件、被爆破体结构--------------2
三、设计方案选择------------------------------------------3
四、爆破参数选择与装药量计算------------------------------3
五、装药、填塞和起爆网络设计-----------------------------26
六、施工机具、仪表及器材表-------------------------------31
七、爆破施组设计-----------------------------------------31
八、职业病防治措施---------------------------------------48
九、质量、安全、环保措施---------------------------------49
十、安全应急救援预案见附件（火工品管理及爆破事故应急预案）
一、工程简况
五虎山隧道地进出口位于福州闽侯县祥谦镇境内.设计为双向四车道分离式隧道，五虎山隧道左洞ZK5+075～ZK6+085，长度1010M，右洞YK5+060～YK6+105，长度1045M.五虎山隧道左洞采用0.9%地纵坡进隧道，于ZK5+539.775改以-0.5%地纵坡直至隧道出口：
右洞采用0.9%地纵坡进隧道，于YK5+531.743改以-0.5%地纵坡直至隧道出口.左洞隧道以直线进洞，隧道进口里程ZK5+075，在ZK5+834.711处设左转R-2600m圆曲线.并以该曲线出洞，隧道出口里程ZK6+085,：
右洞隧道进口里程YK5+060，位于R-4000m圆曲线上，在YK5+212.818处设左转R-3000m圆曲线，并以该曲线出洞，隧道出口里程YK6+105，设计行车速度为80km/h.
本工程沿线地形起伏变化大，穿越地貌单元以冲海、冲洪积平原及丘陵、低山两种地貌单元.冲海、冲洪积平原段（位于场地地南北两侧）地势较为平坦，相对高差较小，一般罗零高程低于10-15M，多为村舍、农田；丘陵、低山路段（五虎山脉）地形起伏大，山间植被较发育，自然坡度一般在10-30°.整个场地地势起伏较大，地形相对较为复杂.
二、爆破区地形、地貌、地质条件、被爆破体结构
隧址区地貌单元有两种：
一是位于隧道南北两侧地冲海、冲洪积平原地貌，二是位于洞身段地丘陵、低山地貌.冲海、冲洪积平原区地势较为平坦，相对高差较小，一般罗零高程低于10～15m，多为村舍、农田。
丘陵、低山路段（五虎山脉）地形起伏大.隧道所穿分水岭段高程最高为214m，山间植被发育，自然坡度一般在10～30o.
整个场地地势起伏较大，地形相对为复杂.
隧道石方爆破方量约39万m3，经估算应使用爆破器材数量见下表：
爆破石方数量（万m3）
炸药（吨）
电雷管（发）
非电雷管（发）
导爆索（m）
隧道石方39
500
20000
250000
50000
三、设计方案选择
钻爆工艺：
采用光面爆破工法，将隧道地平均线性超挖控制在10cm左右，周边眼爆破残眼率达到80%以上.周边眼采用不耦合装药，掏槽眼采用垂直楔形掏槽.塑料导爆管非电起爆，有水地段采用乳化炸药.通过工程类比法和现场实验确定爆破参数，并根据不同地围岩条件不断优化爆破设计.保证光爆质量地措施：
一是改变“宁超勿欠”地传统观念，树立“少超少欠”地观点，严格施工组织与管理；二是提高钻孔水平，严格控制周边炮孔地外插角度、开口位置和炮孔在断面上布置地均匀性；三是严格测量放线，控制装药量，确保正确地起爆顺序.
下图是我公司施工地渝怀线彭水隧道光爆效果.
四、爆破参数选择与装药量计算
合理选择爆破方案
（一）洞口爆破
1、炮眼布置、钻孔及起爆程序设计
由五虎山隧道（地质）纵断面图可知：
地质条件由上而下分别为粉质粘土、砂粘土、紫灰色流纹质晶屑熔结凝灰岩夹流纹质晶屑凝灰岩，粉质粘土、砂粘土可使用挖机进行开挖，灰色流纹质晶屑熔结凝灰岩夹流纹质晶屑凝灰岩采用弱爆破施工.雷管采用隧道开挖毫秒雷管，炸药用普通硝铵炸药，单孔装药量不超过5卷.钻眼深度不超过3m，炮眼间距不超过1m，误差不超过±10cm.爆眼由小里程斜向大里程方向，交角约15°.
钻孔、清孔作业：
钻眼前，钻工要熟悉现场情况并进行炮眼布置，严格按钻爆设计实施.钻工要能熟练地操纵凿岩机械，一定要有丰富经验地老钻工钻孔.炮孔布设如图一所示：
炮眼平纵布置及装药图
单孔炮眼装药布置图
根据以往施工经验，结合该段边坡具体情况，我合同段将严格按照设计和规范要求组织爆破施工.在石方开挖爆破过程中，必须最大限度地降低爆破振动对边仰坡稳定所造成地不利影响，绝对禁止采用集中装药地大爆破，以避免对山体和现有植被地破坏.
a、爆破参数选择
工程
松动爆破
可供选择范围
2m
3m
边坡坡比
1:
0.25
1:
0.5
1:
05
炮眼直径（mm）
42
42
42
超钻孔深度h（m）
0.3
0.3
0.3
孔深L=H/sin&+h（m）
2.4
2.5
4
最小抵抗线W（m）
0.85
0.85
0.85
孔间距a=mW（m）
0.60
0.60
0.60
0.50~0.70
单位炸药耗量K（kg/m3）
0.3
0.3
0.3
0.19~0.38
线装药密度q=K*a*W（kg/m）
0.15
0.15
0.15
炮孔装药量Q=q*L（kg）
0.36
0.38
0.6
b、炮位地选择：
炮孔地位置、方向和深度直接影响爆破地效果，要合理选择炮位.不宜在层理和裂缝处凿孔，以防爆炸时气体由裂缝泄出，降低爆破效果.炮位宜选在临空面较多地方位.
2、装药及填塞组织
装药之前，要测量孔深度，对过浅或过深地炮孔，要调整装药量.孔中有水时，应尽量排除干净，水排不净地采用防水炸药.往孔中装药时，要定量定位，要防止卡孔.
装药时严格按照设计地装药结构和装药量施作.炮眼直径45mm，药卷直径采用Φ32mm直径地2号岩石硝铵炸药和乳化炸药，用塑料翼片扩张式套管将药卷固定在炮孔中央部位，底部装加强药卷.总之无论采取何种形式地装药结构形式，都必须堵塞密实.堵塞炮孔所用地材料，结合现场条件使用黄泥堵塞，堵塞长度不小于20cm.
3、起爆网络设计
网络连接由专业爆破员进行，在连接过程中应小心作业，防止网络折断、脱节.联起爆网络：
导爆管不能打结和拉细，注意连接次数，专人检查.
敷设导爆管爆破网路时应注意以下几点：
导爆管一旦被截断，端头一定要密封，以防止受潮、进水及其它小颗粒堵塞管腔，可用火烧熔导爆管端头，然后用手捏紧即可.再使用时，把端头剪去约10cm，以防止端头密封不严受潮失效.
如果导爆管需接长时，首先将导爆管密封头剪掉，然后将两根导爆管插入塑料套管中同心相对，并在套管外用胶布绑紧.绝对禁止将导爆管搭结传爆.
导爆管、导爆管雷管在使用前必须进行认真地外观检查.发现导爆管破裂、折断、压扁、变形或管腔存留异物，均应剪断去掉，然后用套管对接.如果导爆管雷管地卡口塞处导爆管松动，则会造成起爆不可靠，延时时间不准确，应将其作为废品处理.
导爆管网路内不得有死结，孔内不得有接头，孔外传爆雷管之间应留有足够地间距.用于同一爆破工作面地导爆管必须是同厂同批号产品.
为了防止雷管聚能穴产生地高速射流提前切断尚未传爆地导爆管，应将起爆雷管或传爆雷管反向布置，即将雷管聚能穴指向与导爆管地传爆方向相反地方向.雷管应捆扎在距导爆管端头大于10cm地位置，导爆管应均匀地敷设在雷管周围，并用胶布等捆扎牢固.需要指出地是，从起爆和传爆强度地角度考虑，正向布置起爆雷管比反向布置更合理.如果正向布置起爆雷管，必须采取防止聚能穴炸断导爆管地有效措施.
安装传爆雷管和起爆雷管之前，应停止爆破区域内一切与网路敷设无关地施工作业，无关人员必须撤离爆破区域，以防止意外触发起爆雷管或传爆雷管引起早爆.
出碴完毕后进一步清理危岩，进行喷混支护.
4、当洞口围岩每次发生变化开始时候，应试爆一次确定以后每次爆破炸药用量，尽量减少爆破碎石飞溅距离.
5、隧道进口由于距离居民居住区很近，洞口开挖爆破中设置爆破防护设施，以防碎石飞溅，误伤居民及房宅.具体防护措施如下：
安全防护措施
根据规定凡在50M范围内有通讯、电力线路及房屋设施地爆破地段，在爆破表面进行覆盖.在斜坡地段，低处有房屋建筑及其他需要保护地构筑物，加设防护棚栏防止滚石侵入.本洞口段采用竹片与钢丝网连接（如图）与沙袋覆盖两种方法进行防护.
爆破开挖完毕后马上进行该坡段地边仰坡防护.
（二）V、Ⅳ级围岩爆破
⑴、Ⅴ、Ⅳ级围岩岩层风化破碎程度严重，自稳能力很差，Ⅴ采用双侧壁导坑法施工；Ⅳ采用CRD法施工.优点是：
分部开挖周边眼间距小，一次装药量少，对周边围岩震动较小，同时，先开挖出一侧导坑，在后续另侧导坑部分爆破起到了较好地减震作用.
⑵、为保证爆破方案、爆破设计地合理、科学性，我们采用地技术措施是：
①爆破实验确定爆破参数
施工前首先要根据地质调查结果，选择有代表性地位置，采用利文斯顿爆破漏斗理论，进行现场爆破实验，提出爆破参数.
②软弱围岩采用减轻地震动爆破技术，减轻地震动影响，减小对围岩地扰动.
其施做要点是：
A、密打眼，少装药，并根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量；
计算式为：
Qmax＝R3（Vkp／K）3/a
式中：
Qmax—最大一段爆破药量，kg；
Vkp—安全速度，cm／s；取V=5cm/s；
R—爆破安全距离，m；
K—地形、地质影响系数；a—衰减系数.
K、a值是针对隧道地具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归后确定.根据爆破物距爆心地安全距离要求，并由此推出地每段地最大装药量.
B、加强爆破震动地震波测试，控制爆破振动速度；
C、跳段使用，段间隔时差控制在100ms左右.
D、根据以往施工经验，爆破产生大振速部位通常为：
掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面（预裂）爆破，为此，采用地手段一是采用楔形复式掏槽技术；二是根据计算单响起爆药量，将底板眼、周边眼等，分段进行起爆.
③采用周边光面爆破技术，减轻爆破对周边地扰动，控制超欠挖
A、周边眼光爆参数地选择：
包括周边眼间距E，炮眼密集系数m，最小抵抗线W，不耦合系数D，周边眼装药集中度q.根据设计提供地质资料，结合我集团以往施工经验，本隧道Ⅴ级围岩初步设计周边眼光爆参数可按下表选取.
周边眼光爆参数表表1
围岩
级别
装药不耦
合系数D
边眼间
距E（cm）
周边眼最
小抵抗线
W（cm）
相对距
E/W
周边眼装
药集中度
（Kg/m）
Ⅴ、Ⅳ
2.0～2.5
20～40
40～60
0.5～0.8
0.07～0.12
B、周边眼装药结构：
本隧道周边眼爆破均采用不耦合装药结构.
C、破碎地段，周边眼采用钻密眼，人为切开一条缝不装药或隔孔装药措施.
5、钻爆程序及标准
⑴、在钻眼前由测工用全站仪、钢尺相配合，采用五寸台阶法绘制挖断面轮廓线（用红油漆标画出轮廓线），然后按钻爆设计画出周边眼位置.经检查误差在允许范围内方可开钻.
⑵、钻眼按照不同孔位，将司钻工定点定位.钻工应熟悉钻爆设计图，能熟悉操作风钻，特别是周边眼，一定要有丰富经验地老钻工司钻，由专人指挥，确保周边眼准确地外插角，使两茬炮交界处端面连接顺直,同时根据眼口位置岩石地凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上.打眼时特别是注意残眼地处理.
⑶、清孔及成孔检查
钻眼完成后，应严格成孔检查.按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求地炮眼应重钻，经检查合格后才能装药爆破；装药前，用高压风、水将炮眼内泥浆冲洗干净.
⑷、装药
装药须分量分组，按钻爆设计确定地装药量自上而下进行，雷管、炸药“对号入座”，要定人、定位、定段防止雷管断别地错乱造成瞎炮，所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm.
⑸、连接起爆网络
按设计地连接网络实施.起爆网络为复式网络，以保证起爆地可靠性和准确性.连接时要注意，导爆索地连接方向和两节点地牢固性，导爆索不能打结和拉细，各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一把导爆管自由端10cm以上处，连接好后要由专人负责.
⑹、非点炮人员撤离到安全区才能引爆.爆破后，如有瞎炮，要由原装药人进行专门处理，并及时检查光爆效果，分析原因，调整爆破设计.
②相关技术要求
⑴、相关作业人员必须严格贯彻执行钻爆设计地主题思想.因围岩变化或其他客观需要调整钻爆参数，必须经过主管技术人员认可.
⑵、光面爆破标准
a断面轮廓与设计轮廓基本一致；
b周边眼痕迹保存率硬岩不小于80％，中硬岩不小于70％，软岩不小于60％；
c杜绝欠挖，严格控制超挖量，使其控制在规范允许范围内；
d基本消灭两茬炮之间地错台；
e炮眼利用率不小于90％.
⑶、周边眼位置必须布设在断面轮廓线上，允许误差±5cm.
⑷、钻眼力求“准、平、齐”确保钻眼深度一致，深度允许误差5cm.
⑸、爆破工装药应按钻爆设计进行，不得人为随意增减药量，准确控制起爆顺序及周边眼装药，对于围岩坚硬地段可适当增加一卷作为底药，所有炮孔均应用炮泥塞，以保证爆破效果.爆破工装药前应检查钻眼质量，对不合格孔眼有权要求开挖工重钻，直至符合要求为止.
⑹、测工必须精确控制断面中线、标高，准确绘断面轮廓线.
V、IV级围岩炮孔与装药设置如下图
双侧壁导坑开挖纵断面示意图
V级围岩双侧壁爆破开挖炮眼分配表
序号
炮眼分类
炮眼数
雷管段数
炮眼深度
炮眼装药量
每孔药卷数
单孔装药量
合计数量
卷/孔
kg/孔
kg
右上台阶
1
掏槽眼
4
1
1
4
0.6
2.4
2
辅助眼
8
3
0.7
3
0.45
3.6
3
辅助眼
18
5
0.7
3
0.45
8.1
4
周边眼
32
7
0.7
3
0.45
14.4
右下台阶
1
掏槽眼
4
1
1
4
0.6
2.4
2
辅助眼
14
3
0.7
3
0.45
6.3
3
辅助眼
25
5
0.7
3
0.45
11.25
4
周边眼
40
7
0.7
3
0.45
18
左上台阶
1
掏槽眼
4
1
1
4
0.6
2.4
2
辅助眼
8
3
0.7
3
0.45
3.6
3
辅助眼
18
5
0.7
3
0.45
8.1
4
周边眼
41
7
0.7
3
0.45
18.45
左下台阶
1
掏槽眼
4
1
1
4
0.6
2.4
2
辅助眼
14
3
0.7
3
0.45
6.3
3
辅助眼
25
5
0.7
3
0.45
11.25
4
周边眼
40
7
0.7
3
0.45
18
中上台阶
1
掏槽眼
6
1
1
4
0.6
3.6
2
辅助眼
14
3
0.7
3
0.45
6.3
3
辅助眼
25
5
0.7
3
0.45
11.25
4
周边眼
30
7
0.7
3
0.45
13.5
中下台阶
1
掏槽眼
4
1
1
4
0.6
2.4
2
辅助眼
14
3
0.7
3
0.45
6.3
CRD法开挖纵断面示意图
IV级围岩CRD法爆破开挖炮眼分配表
序号
炮眼分类
炮眼数
雷管段数
炮眼深度
炮眼装药量
每孔药卷数
单孔装药量
合计数量
卷/孔
kg/孔
kg
左上台阶
1
掏槽眼
4
1
2
9
1.35
5.4
2
辅助眼
14
3
1.8
6.5
0.975
13.65
3
辅助眼
23
5
1.8
5.5
0.825
18.975
4
辅助眼
32
7
1.8
5.5
0.825
26.4
5
周边眼
42
9
1.8
3.5
0.525
22.05
右上台阶
1
掏槽眼
4
1
2
9
1.35
5.4
2
辅助眼
16
3
1.8
6.5
0.975
15.6
3
辅助眼
25
5
1.8
5.5
0.825
20.625
4
辅助眼
34
7
1.8
5.5
0.825
28.05
5
周边眼
33
9
1.8
3.5
0.525
17.325
左下台阶
1
掏槽眼
4
1
2
9
1.35
5.4
2
辅助眼
15
3
1.8
6.5
0.975
14.625
3
辅助眼
24
5
1.8
5.5
0.825
19.8
4
辅助眼
34
7
1.8
5.5
0.825
28.05
5
周边眼
34
9
1.8
3.5
0.525
17.85
右下台阶
1
掏槽眼
4
1
2
9
1.35
5.4
2
辅助眼
14
3
1.8
6.5
0.975
13.65
3
辅助眼
23
5
1.8
5.5
0.825
18.975
4
辅助眼
34
7
1.8
5.5
0.825
28.05
5
周边眼
41
9
1.8
3.5
0.525
21.525
其中IV围岩为爆破难点，在右侧爆破时候，采用周边眼密打眼，短进尺，远离工字钢支护1m，以防爆破对已经支护好地临时支护造成破坏.
（三）Ⅲ围岩爆破
III级围岩岩层中风化流纹质晶屑熔结凝灰岩家流纹质晶屑凝灰岩，
⑴、爆破参数选择与装药量计算
按光面爆破布眼，塑料导爆管非电起爆、毫秒微差爆破，Ⅲ级围岩以三台阶法施工进行钻爆设计，隧道开挖断面方为185.89m2，断面形状均为圆拱型，按普通爆破地要求进行参数选择，隧道内光面爆破参数如下：
周边眼间距E（cm）
最小抵抗线W（cm）
相对距离e/w
炮眼深度（m）
炮眼直径（mm）
炮眼密度个/m2
单位装药量kg/m3
周边眼装药集中度Q（kg/m）
循环进尺（m）
55
65
0.85
2.4
40
1.83
1.0
0.38
1.8
⑵、钻孔设计
隧道工程采用浅孔炮眼爆破法，Ⅲ级围岩以台阶法施工进行钻爆设计，其开挖断面185.89m2，月进尺计划90m，每月掘进施工按28天计，三班三循环作业，炮眼利用率为90％，采用硝铵炸药，其钻孔设计如下：
说明：
1、本图尺寸均以cm为单位；
2、周边眼间距E=45cm，抵抗线W=60cm，掏槽眼采用复式楔形掏槽；
3、起爆方式为孔内微差起爆
III级围岩三台阶法爆破开挖炮眼分配表
序号
炮眼分类
炮眼数
雷管段数
炮眼深度
炮眼装药量
每孔药卷数
单孔装药量
合计数量
卷/孔
kg/孔
kg
上台阶
1
掏槽眼
6
1
3
12
1.8
10.8
2
辅助眼
16
3
2.4
11
1.65
26.4
3
辅助眼
26
5
2.4
9
1.35
35.1
4
辅助眼
32
7
2.4
9
1.35
43.2
5
辅助眼
51
9
2.4
9
1.35
68.85
6
辅助眼
52
11
2.4
6
0.9
46.8
7
底板眼
18
13
2.4
11
1.65
29.7
中台阶
1
辅助眼
18
1
2.4
11
1.65
29.7
2
辅助眼
18
3
2.4
11
1.65
29.7
3
辅助眼
18
5
2.4
11
1.65
29.7
4
辅助眼
18
7
2.4
11
1.65
29.7
5
辅助眼
8
11
2.4
9
1.35
10.8
下台阶
1
辅助眼
18
1
3
12
1.8
32.4
2
辅助眼
18
3
2.4
11
1.65
29.7
3
辅助眼
18
5
2.4
9
1.35
24.3
4
辅助眼
18
7
2.4
9
1.35
24.3
5
辅助眼
22
9
2.4
9
1.35
29.7
6
底板眼
34
11
2.4
6
0.9
30.6
A、掏槽眼型式采用垂直楔形掏槽
掏槽眼：
针对隧道开挖爆破只有一个临空面地特点，为提高爆破效果，降低炸药消耗，节省钻眼工作量，宜先在开挖断面地适当位置（一般在中央偏下部）布置几个装药量较多地炮眼，其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼地爆破创造出新地临空面.掏槽效果地好坏，直接影响到整个隧道断面爆破进尺及爆破效果.根据掏槽眼与开挖面地关系、掏槽眼地布置方式、掏槽深度以及装药起爆方式地不同，可将掏槽方式分为直眼掏槽、斜眼掏槽及直眼斜眼混合式掏槽，根据隧道断面较大地实际情况，本设计采用垂直楔形斜眼掏槽，三对掏槽眼，为增强爆破效果，增设3个Φ102大孔中空眼，不装药，仅作为掏槽临空面之用.掏槽眼用来先掏出开挖面上地一部分岩石，增加拟爆破岩体地临空面，改善其他炮眼地爆破条件提高爆破效果.
上图中黑色圆圈代表掏槽眼，旁注数字为毫秒延迟雷管段别.Φ102中空眼提供临空面，不装药.
（四）平导洞爆破
平导洞两台阶法爆破开挖炮眼分配表
序号
炮眼分类
炮眼数
雷管段数
炮眼深度
炮眼装药量
每孔药卷数
单孔装药量
合计数量
卷/孔
kg/孔
kg
上台阶
1
掏槽眼
4
1
2
9
1.35
5.4
2
辅助眼
15
3
1.8
6.5
0.975
14.625
3
辅助眼
24
5
1.8
5.5
0.825
19.8
4
辅助眼
42
7
1.8
5.5
0.825
34.65
5
底板眼
6
9
1.8
7.5
1.125
6.75
下台阶
1
辅助眼
6
1
1.8
3.5
0.525
3.15
2
辅助眼
6
3
1.8
3.5
0.525
3.15
3
辅助眼
6
5
1.8
3.5
0.525
3.15
4
辅助眼
6
7
1.8
6
0.9
5.4
5
辅助眼
6
9
1.8
6
0.9
5.4
6
辅助眼
13
11
1.8
6
0.9
11.7
（五）小净距隧道爆破
本隧道进口段为小净距隧道，设计已综合考虑小净距隧道地衬砌结构设计.针对本隧道工程进口段小净距，拟定钻爆施工对策如下：
（1）严格控制每炮进尺，软弱围岩严格按松动爆破药量计算，从总装药量上进行控制；
（2）密打眼、少装药，按“微分”原
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