隧道及桩基井工程爆破设计方案.docx
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隧道及桩基井工程爆破设计方案
京昆高速河北省石家庄至翼晋界LJ-4标隧道及桩基井工程
爆破设计方案
设计依据
1、设计依据
（1）河北省交通厅设计室冀晋公路第LJ4标隧道爆破工程施工图纸资料；
（2）根据现场勘察及咨询资料的整理、分析。
（3）本工程设计、施工及管理的依据和有关法律法规。
①《中华人民共和国环境保护法》（1989.12）；
②《公路隧道施工技术规范》（GB10204-2002）；
③《爆破安全规程》（GB6722-2003）；
④《土石方爆破施工及验收规范》（GBJ201-89）；
⑤依据河北坤锦爆破公司与冀通路桥公路的施工合同。
（4）根据国家和行业颁布的与本工程有关的各种现行有效版本的技术规程规范及质量和验收标准。
（5）依据本公司所具备的技术管理水平、施工能力、机械设备及类似工程施工经验。
隧道爆破设计部分：
一、工程概况
冀晋界公路第LJ4标段东高家庄隧道位于河北省井陉县孙庄乡东高家庄村东200米处，从桩号ZK34+148-ZK34+782左右两条隧道，左隧道长634米，右隧道长630米，两条隧道属小净距隧道，也属中型长度隧道。
隧道设计由河北省交通设计院设计，冀通路桥有限责任公司中标建设。
隧道设计为荷载等级为-1级公路，设计车速为100km/h，上下行车为独立双洞六车道隧道。
该道设计为减少开挖量，采用了三心园曲墙拱形断面，降低了隧道净空。
隧道为京昆高速分支，是晋冀两省又一主骨干公路。
爆破环境见下图：
爆破环境示意图
二、工程地质
1、地形地貌：
隧址区地貌类型属低山丘陵地貌，隧道穿越山体鞍部，进口处坡度在30-40°，出口山体坡处在50-80°之间，节理发育裂隙强烈。
太原方向有人工开石痕迹，洞身处大多被植物覆盖，进出口附近钻探揭露厚度约2米，隧址区高程介于216.9-307.8米之间，相对高差为90.9m。
2、地层岩性：
工程地质经调绘，钻探结果表明：
隧址区坡口部，冲沟内均有第四系坡，洪积物分布，局部斜坡地段为第四系残坡积物碎石土覆盖，基石主要为长城系高于庄组（chg）石灰岩，其特征如下：
（1）第四系坡：
洪积
（2）层，杂色，稍湿，中密状碎石土，母岩成份以石灰岩为主，一般粒径20-100mm，充填约40%粘性土，表层覆盖约0.3米种植土。
该层仅在里程为zk34+180钻孔控制区内分布。
（2）基岩：
长城系高于庄组（chg）（3）层，强风化石灰岩，青灰色隐晶质结构，中厚层构造。
岩芯多呈短柱状，一般长5-15cm，最大柱长20cm，节理裂隙发育。
取芯率90%，RQD＝30%，该层在拟建隧道区连续分布。
基岩形状：
170°＜5°-10°，强风化—中风化为主饱和单轴抗压强度标准为frk＝95.6mpa，属硬坚石，为隧道主要围岩。
钻探及地质调绘结果表明：
第四系带：
分布于隧道进出口，厚度1.8-6.8m。
强风化带：
厚度4.20-7.00m，RQD＝30-50%。
中风化带：
厚度11.30-47.30m，RQD＝90%
（隧址区各岩土体的分布及特征见隧道工程地质平面图，及断面图和钻孔柱状图）。
3、地质构造
隧道区址内经调绘和现场勘察结果表明：
隧址内地质构造比较简单，未发现大的断层、褶皱和构造带等，节理裂隙比较发育，以构造型为主，多呈闭合状，局部微张。
4、地震效应
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）本区地震基本烈度为VI度，地震动峰值加速度为0.05g。
5、水文地质
隧道穿越山体鞍部，区址内地下水不发育，经勘探期间未发现地下水。
隧区内也无地表水。
6、不良地质现象
隧道出口处因人为采石，形成50-60米陡坡，坡度70-80度，因爆破震动形成少部分危石，易形成小滑坡，需提前处理。
7、隧道工程地质评价
（1）隧址区稳定性
隧道地处基岩山区，区域资料勘察结果表明，隧区内构造不发育，未见断裂构造，因出口处人为采石，开挖斜坡上有表层松散体易发生滑动、落石等现象外，未发现稳定岩石内有形成滑坡的软弱结构面，亦未发现有泥石流、大型崩塌等不良地质现象，隧址区内稳定。
（2）围岩特征及分类
构成隧道围岩主要为石灰岩，岩石风化带厚度不等，强风化厚度一般为0-4m，围岩节理、裂隙较发育构造型为主，中风化带微张，岩体较破碎。
弱—微弱风化带岩石较完整…—完整。
隧道围岩分级考虑岩性，岩体风化程度，受构造影响程度，结构特征，节理发育程度，并考虑岩体的饱和单轴抗压强度，隧道埋深及水文地质条件等因素，按照《公路隧道设计规范》JLG70-2004中有关条款，综合确定：
详见隧道地质纵断面图，分级划分汇总如下表：
围岩特征及分级一览表
围岩名称
受构件影响程度
结构特征
主要力学参数
完整性评价
RQD%
围岩级别
第四系
很重
松散结构
[fao]=140-400kpa
V
强风化石灰岩
较重
镶嵌碎裂结构
f=10001kpa
C=0.5mpa
φ=300
破碎
75-85
IV
中风化石灰岩
较重—轻微
块状体结构
f:
k=95.6mpa
C=12.1mpa
φ=550
较完整
III
（3）围岩稳定性评价
该隧道围岩主要为石灰岩，受构造影响较重，节理裂隙发育，与线路走向小角度斜交，或大角度相交，将岩体分割成菱形体，强风化带节理闭合—微张，岩体破碎，容易塌落，弱微风化岩体多闭合，但隧道开挖受力条件变化，岩体易沿节理面裂开，较破碎。
围岩级别为III—IV级，稳定性较差。
V级围岩为第四系半干硬至硬塑黏性土及碎石土，主要分布在于隧道进出口，无自稳能力，易产生大塌方，雨季洞室淋雨状出水或局部滴水。
IV级围岩由强风化石灰岩构成，分部于洞身与洞进出口部位，洞身埋藏相对较浅，节理发育，一般无自稳能力，易产生小塌方，进而发展为中—大塌方。
雨节洞室潮湿或点滴出水。
III级围岩由中风化石灰岩构成，属较坚硬岩石，节理闭合但埋深大，开挖时应力变化，节理易暴露，产生掉块式中、小塌方，雨季洞室潮湿式滴水。
（4）隧道洞口稳定性评价
隧道出口处因过去人工采石，形成坡度和活石，需清理缓坡堆积的松散崩落体，消除不安全隐患。
隧道进出口基岩埋藏较浅，顶部均分布1.3-3.5m厚的第四系松散堆积物。
且围岩比较破碎的强风化石灰岩为主，处理不当易产生大的塌方，建议早进洞晚出洞，进出口修建明洞。
8、结论和建议
1）隧址区不发育，未发现形成山体滑坡和泥石流，隧址稳定，宜建设。
但人为形成岩石、松散崩塌物应处理。
2）隧道围岩级别III-V级，稳定性较差，应采取有效衬砌措施。
3）隧道进口埋藏较浅，围岩破碎，且上覆第四系松散堆积物较厚，易产生塌方，建议修筑明洞。
4）隧道内无地表水，勘察期间未见地下水。
5）隧址内地震裂度为VI级，地震峰值为加速度系数为0.05g。
6）进口处因采石形成50-60米陡坡，坡度70-80°爆破已形成危石，易产生塌落。
隧道围岩级别及其长度统计表
项目
类别
里程
长度（m）
百分比%
右线隧道（m）
III
YK34+300YK34+734
434
68.84
IV
YK34+240—YK34+300
YK34+734—YK34+784
110
17.46
V
YK34+154—YK34+240
86
13.65
合计
630
100
左线隧道
III
YK34+320—YK34+720
400
63.09
IV
YK34+260—YK34+320
YK34+720—YK34+782
122
19.24
V
YK34+148—YK34+260
112
17.67
合计
634
100
三、爆破安全施工方案
因隧址区内围岩在III—IV级稳定性较差，在开挖爆破时，进行超前支护和爆后急速支护与衬砌加固。
按围岩岩石级别和自稳能力不同，分别进行大管棚注浆，注浆小道管，早强水泥砂浆锚杆超前支护。
当隧道开挖达到设计要求后，应尽快作初期衬砌与支护。
不得使围岩开挖临空面长时间暴露，应尽快喷射第一层混凝土，及早封闭围岩表面，然后再作施工系统锚杆，挂钢筋网，立支和稳定钢架，再分层喷射混凝土成型管工序。
随围岩岩石级别的变化，而设计炮孔深度L宜浅不宜深，喷浆支护的稳定保护是爆破设计的重中之重。
四、隧道掘进开挖顺序和爆破震速要求
隧道内因岩体结构面不断变化（等级）开挖需依据围岩稳定采用不同部位开挖顺序。
1、III级围岩施工工序方案图
a施工步骤如下
（1）左洞上台阶开挖。
（2）左洞上台阶初期支护。
（3）左洞下台阶开挖。
（4）左洞下台阶初期支护（包括中夹岩加固）。
（5）左洞防水层及抹墙二次衬砌施工。
b其它安全及注意事项
（1）爆破开挖后，立即进行喷锚支护，严禁围岩长时间暴露。
（2）开挖每循环进尺不得超过2m。
（3）右洞施工应根据监控围岩数据信息，可及时调整支护和衬砌参数，并确定二次补砌的施作时间，必须保证施工人员安全及施工质量。
说明：
1、为避免后行洞爆破震动，使先行洞二次衬砌产生裂纹，在浇筑的衬砌未到设计强度的70%以前，后行洞的爆破在先行洞靠中夹岩侧，避免引起的震动速度宜小于6cm/s。
2、通常情况下，先行洞二次衬砌与后行洞掌子面的距离要大于10m，（爆破面至衬砌水平距离）。
同一洞内二次衬砌与最后掌子面的距离应在考虑初期支护收敛状况及掌子面爆破震动影响的基础上确定，必须大于30米。
3、后行洞的爆破施工应在先行洞初期支护完成并达到一定强度后再施工，一般滞后先行洞下台阶掌子面大于10米。
a施工方案步骤如下：
1、左洞在未爆破前需超前支护
2、左洞拱部环形开挖。
3、左洞上半断面初期支护
4、左洞坝心岩土开挖。
5、左洞下半断面中槽开挖。
6、左洞下半断面左侧开挖。
7、左洞下半断面左侧初期支护。
8、左洞下半断面右侧开挖。
9、左洞下半断面右侧初期支护
10、左洞仰拱施工。
11、左洞全断面、横筑二次衬砌混凝土。
右洞
12、右洞拱部超前支护。
13、右洞拱部环形开挖。
14、右洞上半断面初期支护
15、右洞坝心岩土开挖。
16、右洞下半断面中槽开挖。
17、右洞下半断面左侧开挖。
18、右洞下半断面左侧初期支护。
19、右洞下半断面右侧开挖。
20、右洞下半断面右侧初期支护
21、右洞仰拱施工。
22、右洞全断面、横筑二次衬砌混凝土。
说明：
1、为避免后行洞爆破震动使先行洞二次衬砌产生裂纹，在浇筑的衬砌混凝土未达到设计强度70%以前，后行洞的爆破在先行洞靠中夹层岩侧壁引起的震速要V<6cm/S。
2、先行洞衬砌与后行洞工作的掌子面的距离要大于20米。
3、在同洞内掌子面爆破与二次衬砌的水平距离要大于20米。
4、后行洞的工作面要与前行洞的初期支护要求强度时，两者之间距离要大于10米。
5、左右两洞监测数据收敛性不好时，可推迟另一洞工作进度，在二次衬砌后再进行。
V级围岩的开挖可不采用爆破方法，可用机械、人工清挖的方法。
Ⅲ级围岩开挖分上下台阶施工，IV级围岩用导坑法开挖方法施工。
五、爆破方案的选择
根据爆区的实际情况，为更好的实现预期的爆破目的，故选半断面开挖法爆破。
3.1机具选择
钻孔机械
设计用孔直径取38～40mm钻头打孔。
选用24.28型手持气腿式钻机
清渣与运渣机械：
a选用T500型铲车清渣b运渣机械选用自卸翻斗车。
3.2爆破物品选择
炸药：
因隧道岩石属坚硬性岩石，已知其波阻抗为8～10×106kg（m2s）-1选用岩石乳化炸药相匹配，其爆速为3400m/s，直径D为35mm，密度为0.85～1.05g/cm3
雷管：
先用导爆管雷管（非电起爆网络）
起爆方式：
用
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