钻爆设计Ⅴ级.docx
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钻爆设计Ⅴ级
涪丰石高速公路B3标段
（隧道围岩：
Ⅴ级）
钻
爆
设
计
方
案
编制：
复核：
审核：
路桥集团国际建设股份有限公司
重庆涪丰石高速公路总成包部第四工程处
二0一0年六月十一日
目录
一、钻爆设计总体说明-1-
二、光面爆破参数设计-1-
三、光面爆破参数选择-2-
四、爆破器材选择-3-
五、装药结构与堵塞-3-
六、起爆方法-4-
七、起爆顺序-4-
八、装药量计算-4-
九、钻孔设备选择-4-
十、炮眼布置原则-4-
十一、Ⅳ级围岩炮眼布置图-5-
十二、钻爆作业-7-
钻爆设计方案
一、钻爆设计总体说明
隧道开挖应采用光面爆破，以减少超挖，避免欠挖和减弱对围岩扰动，提高开挖质量，确保施工安全。
工程地质状况对光面爆破的效果影响极大，在施工过程中，认真研究工程地质情况，合理确定出爆破参数，并根据实际情况，不断合理优化。
光爆药卷有水地段采用φ25光爆专用药卷。
掏槽布置以直眼掏槽为主。
单位炸药消耗量的确定以满足较高的炮眼利用率和降低大块率，便于机械装碴为原则。
起爆采用MFBB系列型发爆器起爆，起爆的通电时间4ms。
二、光面爆破参数设计
光面爆破不偶合系数：
式中：
D——不偶合系数；
dk——炮眼直径cm；
di——炸药直径cm；
α——爆生气体分子余容系数；
——爆生气体的初始压力，Pa；
[
]——岩石的三轴抗压强度，Pa；
r——绝热指数；
光面爆破周边眼间距：
E=54.2976Kpdi
式中：
Kp——岩石抗破坏屈服系数见表1。
di——炸药直径，cm；
表1岩石抗破坏屈服系数Kp
F值
4～6
8
10
12
Kp
0.56
0.53
0.51
0.48
最小抵抗线：
光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取0.8左右，即E/W=0.8。
W=1.25E
式中：
E——炮眼间距，cm；
W——最小抵抗线，cm。
光面爆破炮眼装填系数：
式中：
β——光面爆破炮眼装填系数；
[τ]——岩石抗剪强度，Pa；
[σe]——岩石抗拉强度，Pa；
L——炮眼深度，cm。
其它代号同前。
三、光面爆破参数选择
为控制超欠挖，降低洞壁粗糙率，减少隧道通风阻力，对Ⅴ级围岩尽量采用光面控制爆破技术。
决定光面爆破效果的主要因素是周边眼的光爆参数，上场后试验确定光面爆破参数，现拟定光面爆破参数见表2。
表2围岩光面爆破参数
围岩级别
抵抗线W（cm）
孔距E（cm）
E/W线
装药集中度kg/m
堵塞长度cm
Ⅴ
60
45
0.75
0.2
30
四、爆破器材选择
钻爆施工的爆破器材（见表3），本队管辖范围内隧道均为无瓦斯隧道,施工中应注意同一工作面不得使用不同品种的炸药。
表3爆破器材选择表
部位
爆破器材名称
规格
备注
无
瓦
斯
地
段
2号岩硝铵
φ25×200mm
无水地段
2号岩硝铵
φ32×200mm
无水地段
RJ-2乳胶炸药
φ25×200mm
有水地段
RJ-2乳胶炸药
φ32×200mm
有水地段
电雷管
8#工业雷管
非电毫秒雷管
1—15段
导爆索
φ5.7～6.2mm
五、装药结构与堵塞
周边眼采用φ25小直径药卷间隔装药，在炮孔底装半卷或1卷φ32药卷做加强药包。
其它炮孔均采用φ32药卷，连续装药。
堵塞:
炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分，应用粘土炮泥封实炮堵塞。
眼深度和炮眼的封泥长度，水炮泥用量，必须符合下列要求：
⑴炮眼深度小于0.6m时，不得装药、爆破。
在特殊条件下，如卧底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破，必须制订安全措施，报总工程师批准。
⑵炮眼深度为0.6～1m时，封泥长度不得小于炮眼深度的1／2，水炮泥用量不得少于1个。
⑶炮眼深度超过lm～2.5m时，封泥长度不得小于0.5m，水炮泥用量不得少于2个。
六、起爆方法
起爆应使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管，并使用防爆型发爆器起爆。
只能使用1台放炮器在掘进工作面须全断面一次正向起爆。
七、起爆顺序
掏槽眼→辅助眼→侧壁周边眼→拱部周边眼→底板眼。
八、装药量计算
装药量：
光面爆破周边眼装药量要求严格控制，以求达到光爆效果。
单孔光面爆破经验装药量计算公式：
g=（E+W）×L×
式中：
g——单孔装药量；
E——孔距；
W——抵抗线；
——岩石抗压强度Mpa。
装药集中度：
q=g/L=（E+W）×
（g/m）
计算后与“隧道施工规范”中光爆装药集中度（q）参考值进行对比选取。
九、钻孔设备选择
隧道下台阶及全断面用简易钻孔台架钻孔，上台阶用简易台架风枪钻孔。
十、炮眼布置原则
掏槽眼：
隧道爆破采用中空直眼掏槽形式，为保证掏槽钻眼精度，掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置。
周边眼：
根据光面爆破选定的周边眼间距，严格控制外插角以减少超挖。
内圈眼：
内圈眼所在位置在周边眼抵抗线的边缘，内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线（w）。
下台阶开挖有两个或两个以上自由面时，在岩层中最小抵抗线不得小于0.3m，浅眼装药爆破大岩块时，最小抵抗线和封泥长度都不得小于0.3m。
扩大眼：
掘进炮眼，其炮孔间距，视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定，一般取0.65～1.2m，岩石坚硬取小值，反之取大值。
底板眼：
底板眼沿开挖轮廓线布置，并适当增加药量起翻碴作用，使爆落的岩碴翻松，便于装载设备装碴。
十一、Ⅴ级围岩炮眼布置图
Ⅴ级围岩炮眼布置示意图见下图。
十二、钻爆作业
（1）钻爆作业施工工艺框图
（2）光面爆破质量标准
①周边轮廓基本符合设计要求，岩石壁面平整。
②隧道开挖爆破炮眼残留率要求硬岩达到85%以上、中硬岩达到65%以上。
软岩及节理发育的岩石大于55%。
③爆破后，在保留的半壁面上无粉碎和明显新生裂隙，对围岩破坏轻微。
④爆破后，危石、浮石较少。
（3）爆破试验
隧道爆破、开挖，对于不同的围岩地段，在开始施工前，都要根据初拟的钻爆设计进行钻爆试验，通过试验，一方面检验爆破设计是否合理，检验爆破振动对已支护段是否危害，二是对爆破效果进行检验，对达不到爆破效果的，对爆破参数进行优化，并将试验形成报告，送监理工程师核批，作为正式进行钻爆、开挖依据，同时检验机号配备、劳力、组织循环作业安拆是否合理，对施组进行优化，以取得最优的施工进度。
（4）钻爆作业要点
①钻孔作业
定位：
采用多功能台架钻孔，钻孔作业前，划定一台风枪作业区域，规定作业时间，规定周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角，钻孔时严格按规定作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边眼外插角。
必要时采用激光定向，用极坐标APS断面检测及炮眼定位，先按不同的围岩断面尺寸，炮眼布置图输入仪器，爆破后输入相应的里程、断面，仪器通过光束自动检测断面超欠挖，施工人员可用油漆按投影布点。
钻孔标准：
要达到准、平、直、齐。
准：
钻孔按设计布眼钻孔，当受节理、裂隙影响时可稍稍移动孔位，但顶眼只能左右移动，帮眼只能上下移动，周边眼轮廓的放线误差控制在±1cm，眼口开眼误差：
Ⅴ级围岩深眼可从轮廓线偏移5cm，周边眼外插角的角度误差浅眼以0.03的斜度外插方向度与轮廓线法线方向一致。
直：
边墙直线段炮眼先钻上方标准孔，插上炮杆，使边墙孔在同一条垂线上。
平：
周边炮眼要相互平行。
齐：
各炮眼底落在垂直隧洞轴线的同一平面上，掏槽眼应加深10～20cm，钻孔深度要根据掌子面的起伏“凸”加，“凹”减。
钻孔质量保证措施：
实行分区、定位、定量、定人的岗位责任制，使钻孔做到“准、直、平、齐”。
在拱顶1米处，定一临时中线，以保证炮眼沿隧道中线钻进；然后在标准孔内插上炮棍，作为其他炮孔的方向标志。
根据要求的钻孔深度在钻杆上做好标记，使孔底落在同一平面上，周边眼孔深不超过辅助眼孔深。
②装药作业
爆破器材的保护与使用：
开箱取出防爆型起爆器时，应小心不使防爆型起爆器受损伤，应尽可能保持防爆型起爆器的原包装和防爆型起爆器接头的封口，尽可能不要损坏。
起爆器的联线长度应根据眼孔深度、炮孔间距和网络分组连结方法确定，以便于装药、连接、控制和节省材料的消耗；起爆药卷的脚线应避免接头，在眼孔长度范围内，不能使用有接头。
使用前应对起爆器接头和联线进行直观检查。
放炮母线应采用标准的专用线，发现已破裂段的应切去；接头必须错开连接，并用防水胶布包实并严禁接地。
放炮雷管必须采用串联接法，始末两端接于发爆器两接线柱，各接线端必须连接牢靠，以杜绝火花；雷管线之间如需加长，必须用双条线连接。
加工起爆药卷时，应注意勿使雷管段数标签或标记失落，并注意不损伤雷管线，对破损的雷管线不许使用。
应将不同数的起爆药卷分开装箱，以便装药时按照起爆顺序“对号入座”。
装药工艺：
清孔，装药前要用高压风清孔，吹干净孔内积水及碴粒。
装药，装药要核对雷管段数，使与设计相符，同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药，不许随意面编，装药时，药要装到孔底，起爆药包用炮棍缓慢送入，防止拉雷管或雷管线。
装药检查，装药时，应将雷管段数标于孔外雷管线上，由于人对雷管段数进行复核，确保绝对无误，同时核对药卷规格及装药长度，使每孔装药符合设计要求，检查后做好记录。
堵塞，所有炮眼装药后，应用炮泥进行堵塞，其长度要满足规定的要求。
炮泥用机械加工，用炮棍顶进，堵塞要做到封孔严密。
③爆破作业
连结网络：
在所有非必须的机具、设备撤离爆破面之后，才开始连结网路。
连结时应尽可能靠近眼孔，孔外网路也要尽量短，要求连结整齐，便于直观检查网路。
连结系统应尽量短，但不要拉细、打结，避免雷管线、连结块受损坏等。
整个网路的起爆，用起爆器引爆串联的火雷管实现。
网路连结好后，要认真检查连结是否正确，是否每个眼孔的起爆药卷都包括进去了，是否每个簇联或连结块内都有引爆雷管。
当使用孔外延期控制时，还应检查各连结点雷管的段数是否符合设计。
爆破及瞎炮处理：
网络连结检查合格后,撤离受爆破影响范围内所有设备和非爆破作业人员,设好防护哨及发出起爆信号后即启动起爆器,爆破人员快速撤离进行爆破。
爆破完成后检查人员带防毒器才进入检查。
发现瞎炮时，应先查明原因，因孔外雷管线损坏引起的瞎炮，可以重新连接，再行起爆。
此时，接头应尽量靠近孔眼位置。
因孔内雷管线损坏或是雷管本身问题引起的瞎炮处理办法应按照国家标准《爆破安全规定》中有关规定进行。
④钻爆效果检验
每次掘进爆破通风排烟后，值班技术和质检员即进入对钻爆效果进行检查记录。
查录先爆效果，炮孔利用率，平均掘进长度，碴体的破碎程度，抛掷距离，围岩的损坏程度等，拒以作为不断优化钻爆设计的依据。
（5）控制超欠挖措施
①根据不同地段情况，选择合理的钻爆参数
采用一炮一分析制度，每次钻爆循环后，根据爆破震动速度，炮痕保存率、装药量、残眼深度及数量、抛碴距离、堆碴高度、岩碴块度等多方面的测量和数据对比分析，选择合理的钻爆参数，不断优化钻爆设计。
②用APS自动测设断面定炮眼
距掌子面20m，将仪器定位在线路中线上，对中整平后根据钻爆设计中炮眼的个数，孔间距、断面开挖尺寸输入仪器键盘之中，通电后在掌子面显出开挖轮廓、中线位置、及炮眼位置，可提高炮眼定位精度。
③控制打眼精度
在台架就位前用全站仪在隧道底测出与隧道中线平行的台架轴线位置，将台架按测设位置准确定位，开孔位置不能超过±2cm，炮眼轴线以激光指向导向，钻周边眼时插上炮杆,使侧墙孔在一条垂线上。
在施工时使用工作严谨、有较高技术的司钻人员来领钻，禁止司钻用目测量。
钻孔时，专人校核，派一名量测工程师跟踪服务。
④应用等差雷管，降低爆破对围岩的震动影响
等差雷管秒差先选定为50～100ms，开挖前后通过爆破试验后确定。
从扩槽开始，每段之间的秒差50～100ms能满足前一段雷管起爆后，引起围岩的震动速度降低到最小量所需的时间，防止前段的震动波与后段的震动波互相叠加。
秒差50-100ms能满足抛掷石碴互相碰撞的需要，并能满足形成自由面的时间要求，从而提高爆破效果，使石碴大块率满足碴堆集中，便于机械装碴，提高机械设备的利用率。
等差雷管，段间秒差相同，为50～100ms。
它能充分利用炸药爆轰力和满足自由面形成，故相对降低了炸药用量。
全断面一次爆破使用1～15段毫秒雷管作为掏槽眼与扩槽眼的起爆雷管，其它炮眼配装秒差为50ms的3～10段等差雷管，可获得较理想的效果；如为预裂爆破，周边眼可用即发雷管起爆。
毫秒雷管与等差雷管可以配套使用。
由于毫秒雷管1段、2段、3段、4段…间，延期秒差小于50ms，所以除掏槽眼外一般必须跳段使用。
⑤提高装药质量和炮眼口堵塞质量
装药质量直接影响爆破效果和超挖量，尤其是周边眼间隔装药更为重要，在装药前，事先用竹片，雷管线和雷管按设计装药量和间隔距离绑扎成药串，各段钻孔装药量要严格控制，不能超装，雷管不能混装和错装。
炮眼装药后，必须认真堵塞炮泥，炮泥堵塞与否和堵塞质量好坏，直接影响到炸药用量及隧道超欠挖的控制，炮泥边堵边用炮棍捣实。
⑥加强地质预报工作
准确的地质预报不仅为控制超欠挖起着重要的作用，而且为确定爆破参数提供依据；计划配备一名有专业特长的地质工程师进行掌子面地质描述；即对岩性、地层结构、裂隙节理发育情况及水文地质情况作出描述，并配合有关设备或仪器作出开挖前方的地质预报，协助爆破人员进行修正和改善装药参数，达到提高爆破效果，控制超欠挖的目的。
⑦坚持断面检测及信息反馈
在开挖放炮后，及时了解断面超欠挖情况、爆破效果等，以便制定下一个循环的改进措施。
用激光断面仪来检测爆破断面的误差程度，将其测得的断面与设计开挖断面进行比较，得到这个循环的最大超挖、最大欠挖、平均线性超挖等数据，并准确标出超欠挖部位的位置，提醒司钻人员纠正偏差，根据信息反馈及时调整钻爆参数，优化钻爆设计。
⑧建立一套严格的施工管理制度
在解决好控制超欠挖的技术问题的同时，建立一套科学的、严格的施工管理制度来保证技术的实施；一方面，建立QC小组，开展钻爆专题QC活动，通过PDCA循环，不断提高钻爆质量；另一方面，制定一套奖罚办法，质量优良奖励每次循环进度工费金额的1%，质量不合格罚2%，以充分发挥施工人员的积极性，造成一个时时事事注意钻爆效果，人人关心超挖量，个个为控制超欠挖努力的良好环境。
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