开挖钻爆专项施工方案.docx
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开挖钻爆专项施工方案
开挖钻爆专项施工方案
一、编制依据
1、国家法律、法规和铁路总公司规章制度；
2、本项目采用的标准、规范、规程等；
3、设计单位提供的施工蓝图；
4、科学研究及试验成果；
5、目前铁路建设技术水平、管理水平、施工装备水平；
6、施工组织调查报告；
7、设计单位编制的指导性施工组织设计；
二、编制原则
1、严格执行基建程序和施工程序；
2、科学地安排施工顺序；
3、采用先进的施工技术和设备；
4、应用科学的计划方法制定最合理的施工组织方案；
5、落实季节性施工的措施，确保全年连续施工；
6、确保工程质量和施工安全；
7、节约基建费用，降低工程成本；
三、编制目的
为保证隧道开挖施工安全，更好的控制超欠挖施工，提高开挖断面质量，节约火工品材料费用。
四、工程概况
中铁十六局集团有限公司承建的丽香铁路站前四标位于迪庆州香格里拉县境内，标段起讫里程DK52+183-DK79+405，线路长度27.509km（考虑线路长链）。
主体工程包括隧道4座共27.182km，桥梁3座共0.327km，车站2处土石方共170000m3，无区间路基工程，桥隧比100%。
其中高风险隧道共计3个，圆宝山隧道、花椒坡隧道为Ⅰ级风险隧道，长坪隧道为Ⅱ级风险隧道。
最长隧道为圆宝山隧道，长10606m，最长桥梁为海巴洛大桥，长200.6m，为连续梁+简支T梁结构。
五、地质情况
标段所在区域地质构造复杂，新构造运动强烈，是我国大陆现今地壳构造运动最为强烈的地区，以活动断裂规模大，分布密集，地震活动频繁，震级大，地震破裂带长，位错量大为主要特征。
区域内活动断裂及深大断裂均属于特提斯－喜马拉雅断裂体系。
主要为北西－北北西向、北东向、北北东向和近南北向断裂。
根据区域地质资料和野外地质调查，丽香线的主要活动断裂带按里程顺序分别为：
丽江盆地东缘断裂、丽江－剑川断裂、大具－丽江断裂、龙蟠－乔后断裂、中甸断裂（含冲江河断裂、尼西断裂）等。
六、钻爆总体设计
隧道开挖掘进采用光面爆破，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φ25mm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，便于机械装砟为原则。
起爆采用非电导爆管起爆，起爆的时差间隔50～75ms。
1、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；
ρ0——爆生气体的初始压力，Pa；
[σc]——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。
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
di——炸药直径cm；
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。
2、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Ⅲ、Ⅳ级围岩采用光面控制爆破技术，Ⅴ级开挖困难地段采用微差减振爆破技术。
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
序号
围岩级别
抵抗线W（cm）
孔距E（cm）
E/W
装药集中度（kg/m）
堵塞长度（cm）
1
Ⅲ
65
55
0.85
0.3
30
2
Ⅳ
60
50
0.83
0.20
30
3、爆破器材选择
钻爆施工的爆破器材选用见表3。
表3爆破器材选择表
序号
爆破器材名称
规格
备注
1
2号岩石硝铵炸药
Ф25×200mm
无水地段
2
2号岩石硝铵炸药
Ф32×200mm
无水地段
3
2号岩石硝铵炸药
Ф40×330mm
无水地段
4
4号抗水岩石硝铵炸药铵
Ф25×200mm
有水地段
5
RJ-2乳胶炸药
Ф32×200mm
有水地段，风枪钻眼
6
RJ-2乳胶炸药
Ф40×330mm
有水地段，自制台车钻眼
7
毫秒雷管
1～17段
8
导爆索
Ф5.7～6.2mm
周边眼用
9
火雷管
6#、8#工业雷管
10
塑料导爆管
Ф3.0mm
4、装药结构与堵塞
周边眼采用φ25药卷间隔装药，采用导爆索装药结构，用竹片和导爆索连接，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φ40或φ32药卷，连续装药。
装药过程中保护好雷管脚线、导火线或导爆管；专人检查记录装药情况，剩余的起爆器材交回炸药库；装药时无烟火；照明采用36V安全电压。
装药后用炮泥对炮孔进行堵塞，炮眼堵塞长度不少于30cm，炮泥采用炮泥机生产。
5、爆破网路设计
起爆采用非电毫秒雷管起爆，周边眼采用导爆索装药结构时，采用导爆索起爆。
网路连接形式，浅眼爆破采用简单闭合网路，中深孔爆破采用并串联闭合网路。
起爆网路由有经验的爆破员组成，不少于两人，敷设线路与交底核对，对起爆材料进行全面检查，起爆前进行警戒，所有人员撤离至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点，起爆后，经原装药爆破人员检查确认无瞎炮或其他险情后，方可解除安全警戒。
6、起爆顺序
掏槽眼→辅助眼→内圈眼→周边眼→底板眼。
爆破后，经通风吹散炮烟，检查确认空气合格后，等待15min后由原装药爆破员进入作业现场查看，检查有无瞎炮，有无残存的爆破器材及围岩稳定情况，发现险情，及时妥善处理。
7、装药量计算
装药量：
光面爆破周边眼装药量严格控制，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×10
式中：
g——单孔装药量；E——孔距；W——抵抗线；
Rb——岩石抗压强度Mpa。
装药集中度：
q=g/L=（E+W）×10（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。
8、钻孔设备选择
隧道开挖施工均采用多功能作业台车进行钻孔。
（1）每个掌子面开挖台车1台，台车按照设计开挖断面尺寸调整，上部台车高度距拱顶1.7m，左右距边墙50cm，台架分两层作业空间。
四周围护采用直径42的小导管与台车焊接防护。
（2）采用国产YT228型手持风枪，钻头直径38mm，每层4台钻机。
（3）采用上、下台阶法，空压机用软管通过岩壁引导开挖面。
每个洞口设置5台20m3/min，型号REC。
9、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，内圈眼孔距稍大于周边眼抵抗线（w）。
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砟作用，使爆落的岩砟翻松，便于装载设备装砟。
10、围岩炮眼布置图
单线隧道Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩炮眼布置示意图见图1、2、3。
各级围岩爆破综合技术经济指标见表4、5、6、7、8。
表4单线Ⅲ级围岩爆破参数表
序号
炮眼名称
雷管段别
眼数个
炮眼直径mm
眼深m
炸药直径、单卷长/mm
单孔装药量Kg
Ⅲ级
单段共计装药量Kg
Ⅲ级
装药结构
1
掏槽眼
1
6
φ42
0.8
φ32L=200
0.6
3.6
连续耦合
2
3
6
φ42
1.8
φ32L=200
1.4
8.4
连续耦合
3
5
6
φ42
3.5
φ32L=200
3
18
连续耦合
4
掘进眼
6
9
φ42
3.3
φ32L=200
1.8
16.2
连续耦合
5
7
7
φ42
3.3
φ32L=200
1.8
12.6
连续耦合
6
8
14
φ42
3.3
φ32L=200
1.6
22.4
连续耦合
7
9
20
φ42
3.3
φ32L=200
1.6
32
连续耦合
8
10
15
φ42
3.3
φ32L=200
1.2
18
连续耦合
9
11
21
φ42
3.3
φ32L=200
1.2
25.2
连续耦合
10
辅助眼
12
25
φ42
3.3
φ32L=200
1.2
30
连续耦合
11
周边眼
13
44
φ42
3.3
φ32L=200
0.8
35.2
间隔不耦合
12
底板眼
14
14
φ42
3.3
φ32L=200
1.6
22.4
连续耦合
13
合计
187
244
每循环进尺3.0m，单位体积耗药量1.20kg/m3；Ⅲ级围岩爆破设计参数在此基础上根据断面方量进行设计。
图1Ⅲ级围岩开挖爆破设计图
表5单线Ⅳ级围岩上台阶爆破参数表
序号
炮眼名称
雷管段别
眼数个
炮眼直径mm
眼深m
炸药直径、单卷长mm
单孔装药量Kg
单段共计装药量Kg
装药结构
1
掏槽眼
1
6
φ42
0.8
φ32L=200
0.6
3.6
连续耦合
2
3
6
φ42
1.8
φ32L=200
1.4
8.4
连续耦合
3
5
6
φ42
2.6
φ32L=200
2
12
连续耦合
4
掘进眼
7
8
φ42
2.4
φ32L=200
1
8
连续耦合
5
8
12
φ42
2.4
φ32L=200
0.8
9.6
连续耦合
6
辅助眼
9
15
φ42
2.4
φ32L=200
0.8
12
连续耦合
7
周边眼
11
29
φ42
2.4
φ32L=200
0.4
11.6
间隔不耦合
8
底板眼
13
13
φ42
2.4
φ32L=200
1.6
20.8
连续耦合
9
合计
95
86
每循环进尺2.4m，单位体积耗药量1.30kg/m3。
表6单线Ⅳ级围岩下台阶爆破参数表
序号
炮眼名称
雷管段别
眼数个
炮眼直径mm
眼深m
炸药直径、单卷长mm
单孔装药量Kg
单段共计装药量Kg
装药结构
1
掘进眼
1
6
φ42
2.4
φ32L=200
0.8
4.8
连续耦合
2
3
8
φ42
2.4
φ32L=200
1.0
8
连续耦合
3
5
10
φ42
2.4
φ32L=200
1.0
10
连续耦合
4
7
10
φ42
2.4
φ32L=200
1.0
10
连续耦合
5
9
10
φ42
2.4
φ32L=200
1.0
10
连续耦合
6
10
6
φ42
2.4
φ32L=200
0.8
4.8
连续耦合
7
11
10
φ42
2.4
φ32L=200
0.8
8
连续耦合
8
12
12
φ42
2.4
φ32L=200
1.0
12
连续耦合
9
13
8
φ42
2.4
φ32L=200
1.0
8
连续耦合
10
周边眼
14
18
φ42
2.4
φ32L=200
0.4
7.2
间隔不耦合
11
底板眼
15
14
φ42
2.4
φ32L=200
1.6
22.4
连续耦合
12
合计
112
105.2
每循环进尺2.4m，单位体积耗药量0.87kg/m3。
图2单线Ⅳ级围岩开挖爆破设计图
表7单线Ⅴ级围岩上台阶爆破参数表
序号
炮眼名称
雷管段别
眼数个
炮眼直径mm
眼深m
炸药直径、单卷长mm
单孔装药量Kg
单段共计装药量Kg
装药结构
1
掏槽眼
1
6
φ42
1.1
φ32L=200
0.8
4.8
连续耦合
2
3
6
φ42
1.1
φ32L=200
0.8
4.8
连续耦合
3
掘进眼
5
8
φ42
0.8
φ32L=200
0.3
2.4
连续耦合
4
7
12
φ42
0.8
φ32L=200
0.2
2.4
连续耦合
5
辅助眼
8
15
φ42
0.8
φ32L=200
0.2
3
连续耦合
6
周边眼
9
29
φ42
0.8
φ32L=200
0.2
5.8
间隔不耦合
7
底板眼
11
13
φ42
0.8
φ32L=200
0.4
5.2
连续耦合
8
合计
89
28.4
每循环进尺0.8m，单位体积耗药量1.23kg/m3。
表8单线Ⅴ级围岩下台阶爆破参数表
序号
炮眼名称
雷管段别
眼数个
炮眼直径mm
眼深m
炸药直径、单卷长mm
单孔装药量Kg
单段共计装药量Kg
装药结构
1
掘进眼
1
6
φ42
1.6
φ32L=200
0.6
3.6
连续耦合
2
3
8
φ42
1.6
φ32L=200
0.6
4.8
连续耦合
3
5
10
φ42
1.6
φ32L=200
0.6
6
连续耦合
4
7
10
φ42
1.6
φ32L=200
0.6
6
连续耦合
5
9
10
φ42
1.6
φ32L=200
0.6
6
连续耦合
6
10
6
φ42
1.6
φ32L=200
0.4
2.4
连续耦合
7
11
10
φ42
1.6
φ32L=200
0.5
5
连续耦合
8
12
12
φ42
1.6
φ32L=200
0.6
7.2
连续耦合
9
13
8
φ42
1.6
φ32L=200
0.6
4.8
连续耦合
10
周边眼
14
18
φ42
1.6
φ32L=200
0.4
7.2
间隔不耦合
11
底板眼
15
14
φ42
1.6
φ32L=200
0.8
11.2
连续耦合
12
合计
112
64.2
每循环进尺1.6m，单位体积耗药量0.78kg/m3。
图3单线Ⅴ级围岩开挖爆破设计图
七、钻爆施工工艺流程
钻爆施工工艺流程如图4所示：
图4隧道钻爆施工工艺框图
1、光面爆破质量标准
周边轮廓基本符合设计要求，岩石壁面平整。
爆破后岩面保留有半眼孔痕，Ⅱ级围岩炮眼痕迹保存率≥85%,Ⅲ~Ⅳ级围岩炮眼痕迹保存率≥75%,Ⅴ级围岩炮眼痕迹保存率≥40%。
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，危石、浮石较少。
2、爆破试验
对于不同的围岩地段，在开始施工前，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，作为正式钻爆的开挖依据，同时检验机械配备、劳力、组织循环作业安排是否合理，对施组进行优化。
3、钻孔作业
采用液压凿岩作业前，根据钻爆设计划定作业区域，各臂钻孔的顺序，规定作业时间和周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角，使钻孔不发生相互干扰而有序进行。
钻孔时严格按照钻孔台车操作规程作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边眼外插角。
激光定向：
用BJS－3激光断面仪检测及炮眼定位，按不同的围岩断面尺寸，炮眼布置图输入仪器，以投射激光及孔位为依据，按孔位钻进并控制好钻孔角度，确保钻孔质量。
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，用油漆按投影布点。
钻孔作业控制要点：
炮眼位置事先捣平才能开钻，防止打滑或炮眼移位。
周边孔一定由有丰富经验的老钻工司钻。
开孔时如确实有困难，可以适当调整，调整范围不超过5倍的炮眼直径。
底板孔下部炮孔钻完后立即用木棍、纸团或编织物将其填塞。
不能打干眼，操作时先开水，后开风，停钻时先关风，后关水。
开眼时先低速运转，待钻进一定深度后再全速钻进。
钻孔中发现不正常声音，排粉出水不正常时停机检查，找出原因并消除后，才能继续钻进。
不在残眼处、裂缝处钻孔。
钻孔标准：
准、平、直、齐。
准：
钻孔按设计布眼钻孔，当受节理、裂隙影响时稍稍移动孔位，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：
Ⅳ级围岩可从轮廓线偏内3cm，周边眼外插角的角度以0.03的斜度外插，方向与轮廓线法线方向一致。
直：
直线段上，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：
周边炮眼相互平行。
齐：
各炮眼底落在垂直隧道轴线的同一平面上，掏槽眼加深10～20cm，钻孔深度根据掌子面的起伏“凸”加，“凹”减。
4、装药作业
清孔:
装药前用高压风清孔，吹干净孔内积水及砟粒。
装药:
装药前核对雷管段数，使之与设计相符，同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药。
装药时药装到孔底，起爆药包用炮棍缓慢送入，防止拉雷管或破损导爆管。
装药检查:
装药时，将雷管段数标于孔外导爆管上，由检查人员对雷管段数进行复核，确保准确无误，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，用炮泥进行堵塞，其长度为30cm。
炮泥用机械加工，用炮棍顶进，堵塞做到封孔严密。
堵塞过程中防止导线、导爆管被砸断、砸破。
5、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，开始连结网路。
连结时尽可能靠近眼孔，孔外网路尽量短，连结整齐，便于直观检查网路。
连结系统尽量短，但不拉细、打结，避免导爆管、连结块受损坏等。
网路连结好后，认真检查连结是否正确，保证每个眼孔的起爆药卷都包括进去，每个簇联或连结块内都有引爆雷管。
爆破完成后检查人员带防毒器材进入检查。
发现瞎炮时，先查明原因，因孔外导爆管损坏引起的瞎炮，切去损坏部分，重新连接导爆管，再行起爆。
此时，接头尽量靠近孔眼位置。
因孔内导爆管损坏或是导爆管本身问题引起的瞎炮处理办法按照国家标准《爆破安全规定》中有关规定进行。
6、钻爆效果检验
每次爆破通风排烟后，值班技术和质检员即进入对钻爆效果进行检查记录。
检查记录光爆效果、炮孔利用率、平均掘进长度、砟体的破碎程度、抛掷距离、围岩的损坏程度等，作为不断优化钻爆设计的依据。
7、控制超欠挖措施
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、抛砟距离、堆砟高度、岩砟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。
爆破开挖应做作出爆破设计，严格控制周边眼间距、外插角和装药量参数，减少对围岩扰动及超挖数量，隧道开挖爆破后应派专人进行检查，处理危石、悬石，并设专人监护。
确认后，其他人员方准进入作业面。
施工中，指定专人对洞内围岩及地面位移变形情况进行观测，出现异常情况立即停工处理。
临时支护应以设计文件和规范为准，一般情况下最大距离不大于两茬炮的进尺距离，改变临时支护类型、标准，必须经项目部、设计、监理同意。
严禁施工现场自行降低标准。
格栅拱架和喷锚支护要严格设计标准控制拱架排拒和锚杆间距、锚杆长度、方向和喷射厚度，并认真做好记录备查。
经常检查测定粉尘浓度，加强隧道的通风排烟，保证洞内视线良好。
安设低噪音的通风机，减少噪音污染，在洞内安置电话，保持洞内、洞外的通信联络。
八、钻爆施工安全保障措施
1、对参加施工的人员进行安全教育，从事爆破及操作机械的人员，必须经过专业培训和考试，取得合格证后，方予上岗。
严格执行“三人连锁爆破制”，瓦斯作业面爆破必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管，严禁使用裸线和铝芯爆破、连接线和电雷管脚线必须相互扭紧，不得与轨道、金属管、钢丝绳等导体接触。
按设计进行施工，控制装药量，光面爆破，防止造成超欠挖、塌方等不安全事故。
爆破面平顺，避免应力集中而导致开挖面掉块、初期支护开裂等不安全事件。
隧道施工各班组间，建立完善的交接班制度。
2、钻眼人员到达工作面时，先检查工作面是否处于安全状态。
钻眼采用湿式凿岩机，严禁在残眼中钻眼。
钻孔台车进洞经过的道路和临时台架，认真检查安全界限，并有专人指挥，就位后不得倾斜。
3、洞内爆破作业，进行统一指挥。
进行爆破时，所有人员撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的地点。
在照明不足、工作面岩石破碎尚未及时支护、发现涌泥涌水未经妥善处理时，严禁装药爆破。
爆破人员随身携带电筒，防止点炮途中突然发生照明熄灭，并设事故照明。
4、爆破后经过通风排烟，检查人员才能进入工作面，经检查确无不安全因素后，工作人员才进入工作面。
5、瞎炮处理
（1）掌子面有了瞎炮需要要及时处理，不能埋伏下隐患。
处理瞎炮必须在班、组长直接指导下进行，并应在当班处理完毕。
如果当班处理不完，放炮员必须同下一班放炮员在现场交清情况，并在瞎炮炮眼处作出明显的标志。
（2）先弄清瞎炮炮眼的角度，在距离瞎炮炮眼至少300毫米的位置，另打一个同瞎炮炮眼平行的新炮眼，重新装药放炮。
两个炮眼千万不能靠得太近，许多事故都是因为新炮眼打在瞎炮上爆炸造成的。
严禁用镐刨处理瞎炮，不许从炮眼中取出原放置的引药或从引药中拽出电雷管。
不准用打眼的方法往外掏，也不准用压风吹这些炮眼，不得将炮眼残底继续加深。
因为以上这些做法都有可能引起爆炸。
（3）处理瞎炮后，放炮员要详细检查炸落的石渣，收集没有爆炸的电雷管，交回爆炸材料库。
瞎炮处理完之前，禁止在该地点进行同处理瞎炮无关的工作。
九、钻爆施工质量控制措施
1、做好超前地质预报工作，准确判定围岩的岩性，合理设计爆破参数，为提高光面爆破效果提供前提条件。
2、钻爆作业严格按爆破设计图进行钻眼、装药、接线和引爆。
如开挖条件出现变化需要变更设计时，由主管技术人员确定。
3、钻眼前按设计爆破图用红丹标出炮眼位置及开挖轮廓线，经检查符合设计要求后才可钻眼。
4、钻眼符合下列要求：
按照炮眼布置图正确钻孔；掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm；辅助眼深度、角度按设计施工，眼口排距、行距
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