最新版铁路隧道爆破工程专项施工方案文档格式.docx
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Ⅳ级（200m）台阶法/短台阶
Ⅲ级（1930m）全断面法
2
石岭
DK5+178～DK5+609
431m
Ⅴ级（319m）短台阶法/弧形开挖留核心土法
Ⅳ级（100m）台阶法/短台阶
3
毕家里
DK6+150～DK8+910
2769m
Ⅴ级（580m）短台阶法/弧形开挖留核心土法
Ⅳ级（2040m）台阶法/短台阶
Ⅲ级（100m）全断面法
4
上倪
DK10+729～DK10+909
180m
全部为Ⅴ级围岩,采用短台阶法
5
唐杨
DK13+280～DK19+720
6437m
Ⅴ级（350m）短台阶法/弧形开挖留核心土法
隧区出露地层岩性主要有：
第四系全新统错落堆积层、第四系上更新统风积砂质黄土、下古生界云母片岩、华力西期花岗岩。
本隧道属中等富水区，水质良好。
隧道进口处有一错落体，为浅表层的黄土错落，现阶段对工程没影响。
Ⅳ级（2450m）台阶法/短台阶
Ⅲ级（1140m）全断面法
Ⅱ级（2500m）全断面法
6
牛头山
DIK26+080～DIK28+540
2460m
Ⅴ级（608m）短台阶法/弧形开挖留核心土法
隧区出露地层岩性主要有第四系上更新统风成砂质黄土，基岩为加里东期辉绿岩。
隧道区广泛分布砂质黄土，具Ⅲ级自重湿陷性，湿陷土层厚约2～5m。
Ⅳ级（392m）台阶法/短台阶
Ⅲ级（884m）全断面法
Ⅱ级（576m）全断面法
7
李家坪隧道
DK40+430～DK42+480
2051m
Ⅴ级（160m）短台阶法/弧形开挖留核心土法
隧区出露地层岩性主要有第四系全新统冲洪积砂质黄土，上更新统风积砂质黄土，基岩页岩、砾岩、砂岩等。
Ⅳ级（290m）台阶法/短台阶
Ⅲ级（1600m）台阶法
8
石沟里隧道
IDK42+556～IDK42+730
174m
全部为Ⅴ级围岩,采用台阶法
1.2工程地质概况
本标段途经地区历经北秦岭褶皱带、六盘山褶皱带、鄂尔多斯地台三个大地构造单元，多种构造交叉穿织，复合叠置，褶曲、断裂较为发育，主体构造走向以北西向为主，与当地山脉走向基本一致。
另外，受多种区域构造复合穿插作用的影响，沿线途经地区断层较发育，岩浆侵入面积亦广，沿途经过地区内特殊岩土主要为湿陷性黄土、膨胀岩土和软弱地基三大类。
本标段主要沿山区峡谷前行，沿线地貌多变，地形起伏，地势陡峻，不良地质现象极为发育，沟谷山体稳定性极差，不良地质现象主要有滑坡、错落、泥石流、崩塌、顺层、有害气体、放射性等。
1.3地面建筑及管线状况
隧道进出口附近均无建构筑物及管线，施工场地开阔，施工条件较好。
2总体方案设计
2.1爆破特点及要求
（1）属于山岭隧道，爆破条件较好。
（2）隧道地质除洞口段外岩石坚硬，完整，整体性好。
（3）隧道断面大，要求对爆破方法选择合理，便于实施。
炮眼利用率在90%以上；
光面爆破炮眼残痕率在85%以上；
平均线性超挖不大于7cm，最大不超过10cm，相邻两循环炮眼台阶不大于10cm，局部欠挖小于0.1m2；
最大欠挖小于5cm。
2.2钻爆设计原则
根据工程实际、工程要求、地质地形条件，确定设计原则为：
（1）确保现场施工人员的安全。
要严格按照《爆破安全规程》GB6722-2003进行设计和施工，要有具体的安全施工措施。
（2）严格控制掏槽爆破、光面爆破、预裂爆破的单段起爆药量，尽可能多的创造爆破临空面，尽可能减小爆破振动对围岩的扰动深度。
（3）根据隧道洞口段所处围岩比较破碎、整体性及自稳性差的特点，采用台阶法开挖，对软弱岩层采用缩短台阶距离，及时支护等手段，保证顶板安全。
（4）对设计确定的钻爆参数进行现场爆破试验，以取得合理的爆破参数。
爆破参数应根据地质地形条件及相应的爆破效果，适时调整、动态管理。
考虑以上设计原则，该工程应按总体施工组织分期实施。
不同阶段对应不同的工作内容和施工方法。
2.3爆破施工方案比较与选择
隧道施工方法应根据施工条件、围岩类别、埋置深度、断面大小以及环境条件等，并考虑安全、经济、工期等要求选择。
选择施工方法时，应以安全为前提，综合考虑上述条件。
当隧道施工对周围环境产生不利影响时，应把环境条件作为选择施工方法的重要因素。
同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成工程失误和增加不必要的投资。
隧道施工方法有很多，但大体上有全断面法、分部开挖法、导坑法和台阶法四大类及若干变化方案。
2.3.1全断面法
全断面（图2-2）法常用在Ⅰ～Ⅲ级硬岩中，利于组织大型机械化作业，提高施工速度。
该法可采用深孔爆破。
该法控制重点是：
常规布孔，孔内按常规布设微差毫秒雷管，孔外采用毫秒导爆管雷管串联技术，此法可以大大减小爆破振动。
2.3.2分部开挖
该方法可分为3种变化方案（图2-2）。
（1）环形开挖留核心土法，
（2）单侧壁导坑法（CD法）和（3）双侧壁导坑法。
这三种方法适用于土质或易坍塌的软弱围岩地段，一般在地表沉陷难于控制、地表下沉量要求严格时采用。
分部开挖法的施工工序较多、造价高、进度慢，局部使用钻爆方法。
由于采用分部开挖，施工的其他工序对爆破规模的限制较大，一次起爆药量有限，爆破对地面建筑物的振动影响较易控制。
具体的爆破设计应根据工程进展及工作面围岩分布的实际情况进行。
本设计未针对分部开挖方案进行爆破设计。
2.3.3导坑法
当岩层比较松软或地质条件复杂，隧道断面特大或涌水量较大时，可采用导坑法。
导坑法就是在隧道断面内，先以小型断面进行导坑掘进，然后分多步逐渐刷大到设计断面的开挖方法。
如图2-3所示。
分部开挖的位置、尺寸、顺序及开挖间距需要根据围岩情况，机械设备、施工习惯等灵活掌握。
但必须遵守以下原则：
（1）各部开挖后，周边轮廓都应尽量圆顺，以避免应力集中。
（2）分部开挖时，要保证隧道周边围岩稳定，并及时做好临时支护工作。
（3）各部尺寸大小应能满足风、水、电等管线布设要求。
图2-2隧道常用施工方法
图2-3导坑法爆破开挖示意图
超前导坑有利于探明前方的地质条件，地质变化时，变更施工方法容易。
但导坑法也存在工序繁多，对围岩多次扰动，开挖面暴露时间长，易造成塌方；
且作业空间狭小，施工环境差，工效低等缺点。
2.3.4台阶法
台阶法（图2-2）多用与Ⅳ～Ⅴ级较软而节理发育的围岩中，也适用于高类和低类围岩。
按照台阶错开的距离分类，台阶法分为3种变化方案。
（1）长台阶法。
上下台阶距离较远，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨，施工过程中上下部可配属同类大型机械进行平行作业，当机械不足时也可交替作业。
采用此方案，可根据施工进度要求，先长距离地施工上半断面，或在上半断面贯通之后，再挖下半断面。
它的施工干扰少，机械配套，施工通风和测量均较简单，可进行单工序作业。
（2）短台阶法。
上台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨，适用于IV，V级围岩，可缩短仰拱封闭时间，改善初期支护受力条件。
但是，上台阶施工干扰较大。
（3）超短台阶法。
上台阶仅超前3～5m，断面闭合较快。
此法多用于机械化程度不高的各类围岩地段，当遇软弱围岩时，需慎重考虑，必要时应采用辅助施工措施稳定开挖工作面，以保证施工安全。
采用台阶法施工时，下半断面的落底和封闭应在上部断面初期支护基本稳定后进行，或采取其他有效措施确保支护体系的稳定性。
2.3.5爆破施工方案选择
将几种常用施工方法列于表2-1中。
根据本工程的特点，具体的施工方案按围岩级别及相应的施工工法分别进行设计，共分2个方案，Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法、Ⅱ、Ⅲ级围岩全断面法。
表2-1施工方法基本条件比较
条件
全断面
台阶法
单侧壁法
双侧壁法
隧道断面
单、双、多线
双、多线
围岩条件
Ⅰ～Ⅲ
Ⅳ，Ⅴ
土质、松软地层
安全性
一般
较安全
最安全
施工机械
大型
大型或中型
中型或小型
小型
施工工序及工期
工序简单、工期快
工序简单、工期较快
工序较多、工期较慢
工序复杂、工期慢
造价
低
较高
高
围岩变化时施工方法的适应性
围岩向低类变化较难适应，向高类适应
围岩向低类及高类变化均能适应
各种适应性不强
围岩向低类变化适应
地应力场中主应力方向由竖直向水平转移时
双、多线洞室稳定性增加，单线洞室稳定性降低
洞室稳定性增加最明显
洞室稳定性降低
施工管线布置
很方便
方便
较方便
不方便
配合辅助支护措施
不容易
很容易
对关键部位支护的时效性
好
较好
3钻爆设计
采用理论计算、工程类比与现场试爆相结合的方法确定爆破参数。
计算依据如下：
1炸药与岩石的匹配
炸药与岩石的匹配实际是根据波阻抗理论而来，当炸药的波阻抗VrPr与岩石的波阻抗VePe相等时，爆炸波能量完全传入岩体内，从而达到最大限度的破碎岩石。
Ⅳ、Ⅴ级围岩需爆破段一般岩石抗压强度在Rc＜20MPa，岩石坚固性系数f＜Rc/10=3。
岩石纵波速度Ve＜2000m/s，岩石密度Pe≈2000kg/m3,岩石波阻抗VePe≈4*106kg/m2.s，2#岩石硝铵炸药爆速Vr≈3600m/s，炸药密度Pr≈1000kg/m3,VrPr≈（3.6~4）*106kg/m2.s，岩石与炸药匹配系数Ker=VePe/VrPr≈1，根据f及K值判定Ⅴ级围岩岩石可爆性好，岩石能够得到充分破碎。
Ⅱ、Ⅲ级围岩Ker=VePe/VrPr≈2，岩石可爆性差，应当用高密度、高爆速炸药，同时加大装药密度，加强堵塞质量。
②标准抛掷爆破单位耗药量K（kg/m3）
根据岩石容重γ用经验公式K=1.3+0.7（γ/1000-2）2计算,Ⅴ级围岩岩石γ≈2000kg/m3，计算得K≈1.3kg/m3。
Ⅳ级围岩岩石γ≈2300kg/m3，计算得K≈1.36kg/m3。
Ⅲ级围岩岩石γ≈2600kg/m3，计算得K≈1.55kg/m3。
Ⅱ级围岩岩石γ＞2700kg/m3，计算得K＞1.64kg/m3。
③爆破作用指数
我国普遍采用鲍列斯科夫公式，f（n）=0.4+0.6n3
当n=1时为标准抛掷爆破
当n＞1为加强抛掷爆破
0.75＜n＞1为加强松动爆破
n＜0.75为松动爆破
根据各部位炮眼所承担的任务不同，爆破作用指数也不相同。
具体为：
掏槽眼采用加强抛掷爆破，崩落眼采用松动爆破，内圈眼采用弱松动爆破，底板眼采用加强松动爆破。
3.1Ⅴ级围岩开挖
3.1.1炮眼深度与循环进尺
炮眼深度是指炮眼眼底至开挖面的垂直距离。
炮眼深度一般根据围岩的稳定性、凿岩机的钻凿能力和掘进循环安排。
3.1.2炮眼直径
本设计选用手持式风动凿岩机，常规土岩爆破钻头直径为38~42mm，为减小钻孔数量，提高掘进速度，炮眼直径取d=42mm。
3.1.3炮眼布置
（1）掏槽眼
掏槽眼爆破时在围岩中形成空腔，为后续炮孔爆破创造良好的临空面，一般为强抛掷爆破，本工程一律采用复式楔形掏槽，优点是钻眼工作量小，容易形成较好的临空面，Ⅴ级围岩段掏槽眼开口宽度为3m，排距0.6m。
（2）周边眼
周边眼沿隧道开挖轮廓线布置。
具体的炮孔间距根据经验公式和工程类比确定。
根据经验，炮眼间距E与炮眼直径d之间的关系为E=（10~18）d。
取d=42mm，则E=420~756mm。
考虑到洞口段岩石相对比较软，对于光面爆破取E=50cm
周边眼的炮眼密集系数m与最小抵抗线W之间的关系为m=E/W。
一般E＜W，结合洞口段爆破一般不易形成大块的特点，m取较小值，m=0.625，则对于光面爆破取W=80cm。
周边眼采用导爆索将药卷串联间隔装药结构，使炮孔内炸药爆炸围岩受力均匀，可以减小对围岩的扰动深度。
周边眼同段起爆规模不易过大，如周边眼数量大，易采用孔内或孔外微差爆破技术将齐爆孔数控制在8~10个左右。
（3）内圈眼
内圈眼的间距a、排距b应大于或等于周边眼的最小抵抗线W，而且a、b的取值与炮眼的单孔装药量有关。
本设计取a=100cm、b=80cm。
（4）崩落眼
崩落眼间距a=120cm、排距b=100cm。
3.1.4单孔装药量
（1）掏槽眼
掏槽眼在满足填塞长度要求的前提下，尽量多装药，以保证良好的掏槽效果。
据此确定Ⅰ、Ⅱ级掏槽眼的单孔装药量分别为1.2kg，0.82kg。
折算单耗为1.95kg/m3。
（2）周边眼
周边眼的装药量主要根据炮眼间距、最小抵抗线和装药集中度确定。
本设计取光面爆破装药集中度为0.1kg/m。
对于2m长的光面爆破炮孔，单孔装药量为0.2kg。
（3）内圈眼
内圈眼以弱松动爆破控制，内圈眼的装药量与围岩的坚硬程度、炸药单耗、炮眼长度及内圈眼的炮眼数量及间排距等参数有关。
内圈眼的单孔装药量按下式计算：
（3-1）
式中
——内圈眼的单孔装药量，kg；
——装药系数。
根据炮孔间排距及围岩性质，取τ=0.4；
γ——每米药卷的炸药质量，kg/m.。
对于直径为32mm的乳化炸药，γ=0.8kg/m。
——炮眼长度，m。
对于炮眼长度为2m的内圈眼，计算得
=0.4×
0.8×
2=0.64kg
（3）崩落眼
崩落眼以松动爆破控制，装药单耗适当加大，有助于减小爆破块体。
=2×
1.2×
1×
0.55=1.32kg。
（4）炮眼填塞
炮眼填塞的目的是保证炸药充分反应，使之产生最大热量，防止炸药不完全爆轰；
防止高温高压的爆轰气体过早地从炮眼或导洞中逸出，使爆炸产生的能量更多地转换成破碎岩体的机械功，提高炸药能量的有效利用率。
填塞材料采用炮泥，炮泥由砂子和黏土混合配置而成，其重量比为3：
1，再加上20%的水。
填塞应采用分层捣实法进行，不得有空隙或间断。
各炮眼应填塞足够长度的炮泥，除周边眼根据光面爆破，其他各炮眼填塞炮泥的长度不得小于40cm。
（5）爆破器材的选择
炸药：
采用2号岩石乳化炸药，规格为Φ32mm×
200mm，每卷200g。
雷管：
雷管选用第一系列毫秒导爆管雷管。
起爆选用普通瞬发电雷管或导爆管激发针起爆。
（6）装药结构
掏槽眼采用正向起爆。
光面爆破炮眼采用空气间隔不偶合装药结构（图3-1）。
为保证炮孔内各间隔药卷同时起爆，所有空气间隔装药均使用导爆索连接各药卷。
（7）网路联结
见Ⅴ级围岩炮孔布置及网路联结图。
3.2Ⅳ级围岩开挖
3.2.1炮眼深度与循环进尺
炮眼深度2.5m。
3.2.2炮眼直径
炮眼直径d=42mm。
3.2.3炮眼布置
（1）掏槽眼
采用复式楔形掏槽。
掏槽眼开口宽度为4m，排距0.6m。
炮孔间距E=500mm
m=E/W，m=0.625，则对于光面爆破取W=80cm。
周边眼采用导爆索将药卷串联间隔装药结构。
周边眼同段起爆规模不易过大，如周边眼数量大，易采用孔内或孔外位差爆破技术将奇爆孔数控制在8~10个左右。
崩落眼的布置方式与内圈眼的布置方式相同，环向间距120cm，排距100cm。
其余炮眼布置及装药量见附表2。
3.2.4单孔装药量
Ⅰ、Ⅱ级掏槽眼的单孔装药量分别为1.53kg，1.26kg。
折算单耗为2.04kg/m3。
光面爆破装药集中度为0.15kg/m。
对于2.5m长的光面爆破炮孔，单孔装药量为0.375kg。
内圈眼的装药量计算得
=2.5×
0.5=1.0kg
崩落眼的装药量。
0.6=1.8kg。
（5）炮眼填塞
3.4Ⅲ级围岩全断面法
3.4.1炮眼深度与循环进尺
炮眼深度4m，循环进尺为3.6m。
3.4.2炮眼直径
本设计选用手持式风动凿岩机，炮眼直径d=42mm。
3.4.3炮眼布置
全断面法施工由于断面大，一次起爆炮眼数量多，网路联结较为繁琐，为增加临空面，采用上掏槽和下掏槽，掏槽孔炮孔开口宽度均为3m，掏槽排距0.6m。
炮孔间距E=55cm
根据m=E/W，m=0.688，则对于光面爆破取W=60cm。
周边眼同段起爆规模不易过大，如周边眼数量大，易采用孔内或孔外位差爆破技术将奇爆孔数控制在10~15个左右。
内圈眼本设计取a=80cm、b=80cm。
崩落眼环向间距100cm，排距80cm。
3.5爆破振动强度的控制措施
根据围岩围岩地质及施工超挖情况，及时调整爆破振动，降低围岩的扰动深度，达到控制超挖及保证围岩稳定的目的，常采取以下措施：
（1）调整周边眼的装药结构，尽量采取分段间隔装药。
（2）控制周边眼炮孔齐爆个数，齐爆个数控制在8~10个为宜。
（3）利用孔内外微差控制其余炮孔的齐爆药量。
3.6钻爆质量的控制
（1）人员的配备
光面爆破与预裂爆破炮眼的钻凿技术要求高，操作难度大。
因此，应注意对钻爆人员的合理调配。
固定技术好的钻工进行光爆孔和预裂孔的钻凿作业。
从布眼、钻孔、装药到爆破网络联接层层把关，责任到人。
（2）钻孔机具的配备
周边眼分布在隧道轮廓的不同部位，高度、角度各不相同。
配备合适的多功能简易钻孔台架非常关键。
根据断面尺寸，利用钢管、网片制成简易拼装钻孔台架，可以快速拆卸，便于施工。
（3）炮眼深度及装填药量的控制
①炮眼深度。
根据钻爆设计，钻眼深度严格按照设计进行施钻。
②清孔装药。
装药前将炮孔内的石屑、杂物用水冲净。
③装药连线。
严格按照装药结构图进行装药，药量应严格按照设计装填，炮泥填塞应分层捣实，填塞长度应满足设计要求。
④预裂孔、光面孔应按设计图纸钻凿在一个布孔面上，钻孔偏斜误差不超过1°
。
⑤验孔、装药等应在现场爆破工程技术人员指导监督下由熟练爆破员操作。
⑥起爆网路。
起爆网路连接应由专人负责。
对于孔外延期部分的连线，应特别注意对孔外雷管及滞后起爆网路的保护，防止先爆雷管产生的飞片炸坏滞后起爆的网路，以及先行起爆产生的飞石损坏之后起爆的网路。
⑦爆破。
装药、连线结束后，经技术人员检查合格后，撤离人员和机械设备，最后引爆。
4爆破作业安全措施
爆破工程的不安全因素主要有：
空气冲击波、爆破有害气体、爆破飞石、爆破振动、早爆、盲炮以及塌方、冒顶等。
每种不安全因素有其特点、影响范围和影响强度，均应根据现场情况，采取相应的安全措施。
4.1空气冲击波、爆破有害气体与爆破飞石
隧道爆破产生的空气冲击波沿隧道传播时，比沿地面半无限空间的传播衰减要慢，故要求的安全距离也更大。
爆破产生的有害气体也必须通过通风管道或隧道才能排出。
爆破飞石的飞行方向无法准确预测，飞行距离难以准确计算，会给爆区附近的人员及设备造成严重威胁，特别是二次破碎爆破造成的事故更多，因此应加以严格控制和防范。
爆破产生个别飞石的距离与爆破参数、填塞质量等因素有关。
主要采取以下措施。
（1）隧道爆破时，人员应在地面避炮。
（2）进洞阶段，沿洞口向外的爆破冲击波和飞石强度较大。
应特别注意对洞口附近人员、建筑物和设施的防护，可在洞内悬挂胶帘，洞外布置防护挡墙。
（3）爆破后，应进行充分通风，保持爆破作业场所通风良好。
（4）采取控制爆破技术缩小危险区，合理确定爆破参数，特别注意最小抵抗线的实际长度和方向，避免出现大的施工误差。
（5）将可移动设备撤出飞石影响区域。
4.2早爆
爆炸材料（雷管或装药）比预期时间提前发生爆炸的现象称为早爆。
对于本工程应采取以下措施防止早爆事故。
（1）使用电雷管起爆时，爆破主线、区域线、联接线，不应与金属管物接触，不应靠近电缆、电线等。
（2）电雷管在接入网路前，脚线应短接。
（3）装药、连线人员应穿不产生静电的工作服。
（4）在距电雷管15m范围内，禁止使用无限通讯工具。
（5）工作面所用炸药、雷管应分别存放在加锁的专用爆破器材箱内，不应乱扔乱放。
爆破器材箱应放在顶板稳定、支架完整、无机械电器设备的地点。
每次起爆时都应将爆破器材箱放置于警戒线以外的安全地点。
（6）必须所有人员撤出警戒区域后，方能在爆破作业领导人的指示下，将爆破母线与发爆器相联接。
4.3盲炮处理
盲炮是指预期发生爆炸的炸药未发生爆炸的现象。
对于本工程项目中出现的盲炮，应遵循以下原则和方法来处理。
（1）处理盲炮前应由爆破领导人定出警戒范围，并在该区域边界设置警戒。
处理盲炮时无关人员不准许进入警戒区。
（2）应派有经验的爆破员处理盲炮。
（3）电力起爆发生盲炮时，应立即切断电源，及时将盲炮电路短路。
（4）导爆索和导爆管起爆网路发生盲炮时，应首先检查
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