隧道开挖钻爆设计方案及安全操作注意事项.docx
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隧道开挖钻爆设计方案及安全操作注意事项
新建XX铁路GGTJ-1标二项目部
XX山隧道开挖
钻爆设计
编制：
李X
复核：
张X
审核：
杨XX
中铁二局XX铁路工程指挥部二项目部
20XX年11月10日
目录
1、编制说明2
2、工程概况2
3、设计原则4
4、爆破器材选用4
5、钻爆计算4
6、起爆网络设计5
7、钻爆设计6
7.1Ⅴ级围岩6
7.1.1Ⅴ级围岩眼孔布设6
7.1.2Ⅴ级围岩光面爆破参数6
7.1.3Ⅴ级围岩爆破用药量7
7.2Ⅳ级围岩7
7.2.1Ⅳ级围岩眼孔布设8
7.2.2Ⅳ级围岩光面爆破参数8
7.2.3Ⅳ级围岩爆破用药量8
7.3Ⅲ级围岩9
7.3.1Ⅲ级围岩眼孔布设9
7.3.2Ⅲ级围岩光面爆破参数9
7.3.3Ⅲ级围岩爆破用药量10
8、钻爆作业10
9、光面爆破技术措施11
10、爆破安全操作事项11
11、施工注意事项13
XX山隧道开挖钻爆设计
1、编制说明
钻爆作业是隧道施工控制周期、保证开挖轮廓的关键。
为了充分发挥围岩的自承载力，减轻对围岩的振动破坏，XX山隧道采用微振控制爆破和光面爆破技术，Ⅲ级围岩采用台阶法或全断面法开挖，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，减少超欠挖。
2、工程概况
XX山隧道按旅客列车设计行车速度250km/h，预留提速条件，双线隧道设计，内轮廓采用《时速250公里客运专线（客货共线）铁路双线隧道复合式衬砌》，洞内采用双块式无碴轨道，无碴轨道结构高度51.5cm，铺设60kg/m重型钢轨。
XX山隧道起讫里程为：
D3K80+795～D3K90+691，全长9896米，进口段位于贵州省贵定县昌明镇，出口段位于都匀市甘塘镇。
隧区主山体呈东西走向，地形起伏较大，相对高差350～750米，山高坡陡，峡谷深切，隧道最大埋深约720m。
隧道洞身Ⅴ级围岩长110m，Ⅳ级围岩长1981m，Ⅲ级围岩长7805m，其中XX山隧道进口计划施工4600米（Ⅴ级围岩长110m，Ⅳ级围岩长1065m，Ⅲ级围岩长3425m），XX山隧道出口计划施工5296米（Ⅳ级围岩长916m，Ⅲ级围岩长4380m）；洞身地质以白云岩和灰岩为主，施工中可能遇岩溶、岩爆、突水、突泥和大型暗河，隧道平常涌水量为54200m3/d,雨季涌水量为136000m3/d，设计说明若考虑暗河，则涌水量无法预计，相邻黔桂线银洞坡隧道中部施工开挖遇到的暗河实测最大涌水量达到370000m3/d推算，本隧道施工中有可能遇大型暗河涌水量预估为400000m3/d以上。
本隧道为Ⅰ级高风险隧道。
XX山隧道围岩类型统计表
序号
分段里程
长度
衬砌类型
开挖方式
注意事项
起始里程
终止里程
1
D3K80+795
D3K80+810
15
斜切
明挖
2
D3K80+810
D3K80+815
5
斜切延伸
明挖
3
D3K80+815
D3K80+850
35
Ⅴ级Ⅰ型加强复合
台阶法
4
D3K80+850
D3K80+880
30
Ⅳ级Ⅰ加强型复合
台阶法
5
D3K80+880
D3K80+940
60
Ⅳ级B型复合
台阶法
6
D3K80+940
D3K80+970
30
Ⅳ级Ⅰ加强型复合
台阶法
7
D3K80+970
D3K81+022
52
Ⅳ级A型复合
台阶法
8
D3K81+022
D3K81+120
98
Ⅳ级B型复合
台阶法
9
D3K81+120
D3K81+295
175
Ⅳ级A型复合
台阶法
10
D3K81+295
D3K81+350
55
Ⅳ级B型复合
台阶法
11
D3K81+350
D3K81+520
170
Ⅲ级加强复合
台阶法/全断面法
12
D3K81+520
D3K81+990
470
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
13
D3K81+990
D3K82+085
95
Ⅳ级Ⅰ加强型复合
台阶法
14
D3K82+085
D3K83+700
1615
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
15
D3K83+700
D3K83+820
120
Ⅳ级A型复合
台阶法
16
D3K83+820
D3K84+270
450
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
17
D3K84+270
D3K84+400
130
Ⅳ级A型复合
台阶法
18
D3K84+400
D3K85+000
600
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
19
D3K85+000
D3K85+070
70
Ⅳ级A型复合
台阶法
20
D3K85+070
D3K85+170
100
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
21
D3K85+170
D3K85+230
60
Ⅳ级A型复合
台阶法
22
D3K85+230
D3K85+285
55
Ⅴ级复合
台阶法
23
D3K85+285
D3K86+000
715
Ⅳ级A型复合
台阶法
24
D3K86+000
D3K87+420
1420
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
25
D3K87+420
D3K87+540
120
Ⅳ级A型复合
台阶法
26
D3K87+540
D3K87+830
290
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
27
D3K87+830
D3K87+860
30
Ⅲ级加强复合
台阶法/全断面法
28
D3K87+860
D3K87+910
50
Ⅳ级A型复合
台阶法
29
D3K87+910
D3K88+350
440
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
30
D3K88+350
D3K88+430
80
Ⅳ级A型复合
台阶法
31
D3K88+430
D3K90+630
2200
Ⅲ级有仰拱复合
台阶法/全断面法
32
D3K90+630
D3K90+650
20
Ⅳ级A型复合
台阶法
33
D3K90+650
D3K90+671
21
Ⅳ级Ⅰ型加强复合
台阶法
34
D3K90+671
D3K90+686
15
Ⅳ级Ⅱ型加强复合
台阶法
35
D3K90+686
D3K90+691
5
单压式明洞
明挖
3、设计原则
1、炮孔布置要适合人工钻孔。
2、提高炸药能量利用率，以减少炸药用量；
3、减少对围岩的破坏，考虑开挖线内的预留量，爆破后，机械凿出至开挖轮廓线。
4、控制好爆破顺序，提高爆破效率；
5、在保证安全的前提下，尽可能提高掘进速度，缩短工期。
4、爆破器材选用
采用塑料导爆管、毫秒雷管起爆系统，毫秒雷管采用15段别毫秒雷管，引爆采用电雷管。
炸药采用乳化炸药，选用φ25、φ32，其中φ25为周边眼使用的光爆药卷，φ32为掏槽眼使用药卷，φ32为掘进眼使用药卷。
爆破参数为减轻爆破时对围岩的扰动，周边眼采用φ25小直径光爆药卷，并采用导爆索串装药结构，孔口堵塞长度20～30cm。
钻爆作业时，根据现场实际条件及时修正爆破参数，以期达到最佳爆破效果。
5、钻爆计算
①孔径d=40mm
②炮眼布置
工程类比发选定：
a可根据工程爆破条件查表，确定炮眼数目。
b按经验公式计算：
N=K*S*L-Qg/n*r*L（个）
式中N-----全断面炮眼数（不包括光面爆破的）个
K-----单位岩石体积耗药t，可查表，也可计算（kg/ms）
S-----开挖断面积（m2）
n-----各类炮眼装药系数（取平均值），可查表
r-----炸药的线装药密度（kg/m），根据实际使用的炸药获得
L-----炮眼深度（m）
Qg-----周边光爆药量（kg）
③Qm=R3*（Vkp/K）3/α
式中Qm-----最大一段允许装药量（kg）
Vkp-----振速安全控制标准（cm/s）
R-----爆源中心到振速控制点的距离（m）
K-----与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数，一般为30～200
α-----爆破振动衰减指数，一般取1.5
④总药量
Q=k*S*L
式中Q-----一次爆破装药量（kg）
S-----开挖断面面积（m2）
L-----炮眼深度（m）
K-----软岩隧道爆破单耗（Kg/m3），可查表
⑤单孔装药量q
周边眼、掏槽眼按规定选取药量，其它炮眼按下列公式计算。
其它眼：
q=k·a·w·L·λ
式中q----单眼装药量（kg）
k----爆破炸药单耗（kg/m3）
a----炮眼间距（m）
w----炮眼爆破方向抵抗线（m）
L----炮眼深度（m）
λ----炮眼所在部位系数，一般取0.8～2.0
选择爆破参数采用公式法与工程类比法结合考虑，具体数据参见钻爆设计图与装药参数表，各参数在实际施工中根据实际围岩情况及爆破效果进行调整优化。
6、起爆网络设计
爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关，采用非电毫秒雷管微差起爆技术，不但控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管间的起爆时间，使爆破振动波不叠加。
这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破振动的有害效应。
隧道采用多段位非电毫秒雷管进行内微差网路设计，孔外使用瞬发或ms1段分组后采取“一把抓”进行网路联接。
为降低爆破振动对围岩的扰动、对喷砼与二衬质量的影响，将严格控制同段起爆的最大装药量，尤其是ms10以段及以下的低段别雷管起爆的同段装药量，从而最大限度降低爆破振动。
7、钻爆设计
Ⅲ级围岩根据现场情况台阶开挖或全段面爆破采用斜眼掏槽，Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法开挖采用斜眼楔型掏槽。
周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置。
辅助炮眼应交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间。
周边炮眼与辅助炮眼的眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10～20cm。
7.1Ⅴ级围岩
XX山隧道进口进洞有55米Ⅴ级围岩，其中20米采用明挖施工，该段覆土较薄，基岩出露，仰坡顺层，基岩以砂岩、页岩夹泥质灰岩为主，薄至中厚层状，岩质较软，岩层倾角较平缓。
D3K85+230～D3K85+285段Ⅴ级围岩，长度55米，为节理密集带，岩体较破碎，溶蚀发育，基岩主要为中厚层状白云岩夹灰岩。
7.1.1Ⅴ级围岩眼孔布设
7.1.2Ⅴ级围岩光面爆破参数
隧道爆破应采用光面爆破，光面爆破参数可根据现场实际开挖效果和围岩情况，在参数范围内做适当调整。
光面爆破参数如下：
岩石类别
周边眼间距E（cm）
周边眼抵抗线W（cm）
相对距离E/W
极硬岩
50～60
55～75
0.8～0.85
硬岩
40～55
50～60
0.8～0.85
软质岩
30～45
45～60
0.75～0.8
7.1.3Ⅴ级围岩爆破用药量
开挖
部位
孔深（m）
炮孔类型
段位
炮孔数
每孔装药量（kg）
装药量小计（kg）
备注
上台阶
1.5～1.0
掏槽眼
1
12
1.2
14.4
3
10
1
10
5
8
0.8
6.4
7
8
0.8
6.4
9
8
0.6
4.8
11
6
0.6
3.6
辅助眼
5
1
1
1
7
5
0.8
4
9
9
0.6
5.4
11
11
0.6
6.6
13
19
0.4
7.6
周边眼
15
24
0.6
14.4
48
0.4
19.2
合计
169
103.8
下台阶
1
2
1.2
2.4
3
14
1
14
5
24
0.8
19.2
7
24
0.8
19.2
9
26
0.6
15.6
合计
90
70.4
7.2Ⅳ级围岩
全隧Ⅳ级围岩长1981米，基岩主要为中厚层状白云岩夹灰岩，浅灰色、灰色，隐晶至细晶结构，岩质坚硬、岩性较脆，岩体总体完整，局部偶夹泥质白云岩及页岩，岩层产状较平缓。
7.2.1Ⅳ级围岩眼孔布设
7.2.2Ⅳ级围岩光面爆破参数
隧道爆破应采用光面爆破，光面爆破参数可根据现场实际开挖效果和围岩情况，在参数范围内做适当调整。
光面爆破参数如下：
岩石类别
周边眼间距E（cm）
周边眼抵抗线W（cm）
相对距离E/W
极硬岩
50～60
55～75
0.8～0.85
硬岩
40～55
50～60
0.8～0.85
软质岩
30～45
45～60
0.75～0.8
7.2.3Ⅳ级围岩爆破用药量
开挖部位
孔深（m）
炮孔类型
段位
炮孔数
每孔装药量（kg）
装药量小计（kg）
备注
上台阶
2.0～2.5
掏槽眼
1
12
2.0
24.0
3
12
1.8
21.6
5
12
1.8
21.6
7
15
1.6
24.0
辅助眼
9
16
1.6
25.6
11
9
1.4
12.6
13
20
1.2
24.0
周边眼
15
37
1.0
37.0
18
1.2
21.6
合计
151
212.0
下台阶
1
4
2.0
8.0
3
11
1.8
19.8
5
15
1.6
24.0
7
14
1.4
19.6
9
21
1.2
25.2
合计
65
96.6
7.3Ⅲ级围岩
全隧Ⅲ级围岩长7805米，占全隧比例的78.9%，基岩主要为白云岩、夹灰岩，中厚层状至厚层状，浅灰色、灰色，隐晶至细晶结构，岩质较坚硬、岩性较脆，岩体总体完整，局部偶夹泥质白云岩及页岩，岩层产状较平缓。
7.3.1Ⅲ级围岩眼孔布设
7.3.2Ⅲ级围岩光面爆破参数
隧道爆破应采用光面爆破，光面爆破参数可根据现场实际情况做适当调整。
光面爆破参数如下：
项目
爆破参数
周边眼间距E（cm）
60
周边眼抵抗线W（cm）
75
相对距E/W
0.8
装药集中度（kg/m）
0.25
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
7.3.3Ⅲ级围岩爆破用药量
Ⅲ级分部开挖上导
起爆
炮眼
炮眼
孔深（m）
装药（kg）
顺序
名称
个数
装药系数
单孔药量
装药量
中空眼
1
3.2
1
掏槽眼
4
3.2
0.88
2.464
10
2
扩槽眼
4
3.2
0.8
2.24
9
3
辅助眼
50
3
0.75
1.95
98
4
底板眼
20
3
0.3
0.78
16
4
周边眼
35
3
0.25
0.65
23
合计
113
155
Ⅲ级分部开挖下导及仰拱
起爆
炮眼
炮眼
孔深（m）
装药（kg）
顺序
名称
个数
装药系数
单孔药量
装药量
1
辅助眼
60
3
0.88
2.288
137
2
周边眼
35
3
0.25
0.65
23
合计
95
160
8、钻爆作业
采用人工手持YT-28式风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。
钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。
如围岩出现变化需要变更爆破设计时，由主管工程师确定。
炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接，均由考核合格的爆炮工负责。
（1）测量
测量是控制开挖轮廓精确度的关键。
采用徕卡402全站仪进行断面和炮孔划线。
每循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置。
（2）定位开眼
采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道走线保持平行，台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。
掏槽眼眼口间距误差不大于3cm、眼底间距误差不得大于5cm；辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm；周边眼眼口位置误差不得大于3cm。
（3）钻孔
钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要丰富经验。
钻孔时严格按照炮孔布置图正确对孔，以确保爆破质量。
周边孔外插角1°～2°，炮孔相互平行，周边孔在断面轮廓线上开孔，周边孔对孔误差环向不大于5cm。
掏槽孔对孔误差不大于3cm，其它炮孔开眼误差不大于10cm。
在钻眼过程中，应根据岩孔位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼程度，以保证炮眼底在同一平面上。
（4）装药
钻完孔后，用高压风吹孔，经检查合格后装药。
装药分片分组负责，自上而下严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。
爆破网路连接、检查及起爆，按照爆破设计要求和GB6722-86《爆破安全规程》执行。
（5）堵塞
所有装药的炮眼均堵塞炮泥，堵塞长度不小于40cm。
（6）瞎炮处理
发现瞎炮，应首先查明原因，如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可，但此时的接头应尽量靠近炮眼，如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照《爆破安全规程》有关条款处理。
9、光面爆破技术措施
（1）周边轮廓线和炮眼的放样采用莱卡402激光断面放样，周边轮廓线的放样允许误差应为±2cm。
（2）装药结构均匀分布，眼底可相对加强一些。
（3）周边眼开眼位置视围岩软硬稍作调整，硬岩在轮廓线上，软岩可向内偏移5～10cm。
（4）尽量减小周边外插角的角度，孔深小于3m时外插角的允许斜率宜为孔深的±5%；孔深大于3m时外插角斜率宜为孔深的±3%；外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向相一致。
并根据不同的炮眼深度，适当调整斜率。
10、爆破安全操作事项
1、爆炸物品的领用及退库要求
使用爆炸物品必须建立严格的领取、清退制度。
领取爆炸物品，必须经领工员或作业队长批准，并核定当班数量，由现场领工员和爆破员共同领取，签字手续齐全。
领取数量不得超过当班使用量。
管库人员在发放爆破物品时，应认真查验领工员或作业队长签具的领用单，核实当班用量、及领用人员印迹等相关信息。
凡是数量没有大写，数字涂改，日期不对的、印迹有误的一律不得发放出库。
爆破后剩余爆炸物品要及时退库，由现场领工员和爆破员共同退还，且签字手续齐全。
2、爆炸物品的运输
由炸药库直接向施工现场运送爆炸物品时，必须做到：
必须由领工员和爆破员一同运送；装卸和运输爆破器材时，不应携带烟火和发火物品；炸药与雷管应分别放在两个木箱内，分开运送，严禁装在衣袋内；在斜坡道上用汽车运输爆破器材时，行驶速度不超过10km/h；领到爆破器材后，要直接送到工作地点，严禁在途中逗留。
3、导爆索的使用
切割导爆索应使用锋利刀具，不得用剪刀剪断导爆索。
导爆索起爆网路应采用搭接、水手结等方法联接；搭接时两根导爆索搭接长度不应小于15cm，中间不得夹有异物和炸药卷，捆绑应牢固，支线与主线传爆方向的夹角应小于90°。
连接导爆索中间不得出现打结或打圈；交叉敷设时，在两根交叉导爆索之间设置厚度不小于10cm的木质垫块。
起爆导爆索的雷管与导爆索捆扎端端头的距离不小于15cm，雷管的聚能穴应朝向导爆索的传爆方向。
4、爆破装药、连线、起爆操作的安全事项
装药作业前应检查开挖作业面的安全状况，对作业场地、爆破器材堆放场地进行清理；炸药运入现场开始，划定装运警戒区，警戒区内应禁止烟火。
严禁钻孔与装药平行作业，钻孔作业未完成前，严禁将炸药、雷管等火工品运至作业面。
装药时必须保证足够的照明度，作业台架上使用不高于36V的安全照明电压。
装药过程中使用木质炮棍装药，不得使用任何工具冲击、挤压药包。
装药过程中严禁使用手机等无线电通信设备。
电爆网路不应使用裸露导线。
起爆电源功率应能保证全部电雷管准爆。
起爆网路的联接，应在工作面的全部炮孔装填完毕，无关人员全部撤至安全地点之后，由工作面向起爆站依次进行。
5、爆破警戒要求
实施爆破时，当班领工员指挥所有人员撤至不受气体、振动及飞石伤害的安全地点，并派人做好警戒工作，设置爆破警示标志。
安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不得小于200m。
洞内爆破后必须经过充分的通风排烟，15分钟后领工员、爆破员才可进入开挖工作面，检查有无盲炮、有无残余炸药及雷管、拱顶及两帮有无X动石块，上一循环初期支护有无明显变形或开裂等问题。
6、盲炮处理
当发现盲炮、残余炸药及雷管时，应首先查明原因。
由于盲炮潜在的危险，未处理前禁止进行其他作业，应先收拾好抛露在工作面上的炸药和雷管、并注意检查拒爆原因；有炮泥的盲炮允许用竹片或铜制掏勺轻轻掏出炮泥，不准用掏勺在盲炮药包上穿孔插入火雷管引爆。
禁止用压缩空气吹出炮泥、炸药、雷管；禁止从炮眼中拔出或掏出炸药、雷管。
处理盲炮时，无关人员应撤到安全地点。
盲炮应在当班处理。
当班不能处理或未处理完毕，应将盲炮情况（盲炮数目、炮眼方向、装药数量和起爆药包位置、处理方法和处理意见）在现场交接清楚，由下一班继续处理。
11、施工注意事项
（1）隧道施工要坚持“平导先行，管超前、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则，统筹安排组织施工。
（2）围岩软弱地段采用小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。
（3）工序变化处钢架（临时钢架）设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定。
（4）导坑开挖孔径及台阶高度根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
（5）钢架纵向连接按照设计图及时施作并根据施工规范要求连接牢固。
（6）衬砌施工时，要按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定灌筑二次衬砌的时机及调整支护参数。
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