爆破工程施工方案已完.docx

1、爆破工程施工方案已完天平铁路TJ1标段隧道爆破施工方案编制：复核：审批：中铁二十一局集团天平铁路第一项目部2009年4月目 录1工程概况 11.1 工程地理位置及概况 11.2 工程地质概况 31.3 地面建筑及管线状况 32总体方案设计 32.1 爆破特点及要求 32.2 钻爆设计原则 42.3 爆破施工方案比较与选择 43钻爆设计 83.1级围岩开挖 93.2级围岩开挖 123.4 级围岩全断面法 133.5爆破振动强度的控制措施 143.6 钻爆质量的控制 144爆破作业安全措施 154.1 空气冲击波、爆破有害气体与爆破飞石 154.2 早 爆 164.3 盲炮处理 164.4 敷设导

2、爆管爆破网路时应注意的问题 174.5 敷设导爆索爆破网路时应注意的问题 184.6 敷设电爆网路时应注意的问题 181工程概况1.1 工程地理位置及概况 天平铁路TJ1标段位于甘肃省东部天水市境内，地处陇海线以北、宝中线以西，呈东北-西南走向。线路由陇海铁路天水站直通场东端引出，东北向行经清水县。标段起讫里程为：天水站（含）DK44+580，正线全长43.38Km。铁路等级级，设计时速120Km/h。本线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。沿线所经地区属黄河流域、

3、渭河水系，较大支流主要为牛头河。年平均气温7.011，最大季节冻结深度66cm。本标段内共有隧道8座，总延长16971米。隧道内级黄土、级、级、级、级围岩均有，洞口围岩普遍较差，部分隧道砂性黄土地段较多，断面尺寸变化多样，因此隧道的安全开挖是本标段隧道工程的重点。本标段隧道主要采用全断面法、短台阶法、台阶法、弧形开挖留核心土法进行开挖。单线隧道8座，其中L5000m隧道1座，计6437m；2000mL5000m隧道4座，计9749m； L500m隧道3座，共计785m。本标段隧道工程计划2009年3月15日进场进行施工准备，除唐杨隧道2009年4月1日正式开工外，其余隧道2009年5月15日开

4、工，唐杨隧道2010年11月20日（不含无碴轨道铺设）完成，其他隧道均在2010年10月20日前完工。唐杨隧道全长6437m，是本标段的重点工程。各隧道设计情况详见隧道设计概况表。隧道设计概况表序号隧道名称起止里段设计长度围岩级别及施工方法工程及水文地质特征1郭家坪隧道DK2+184DK4+6532469m级(340m)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的风成砂质黄土,基岩为古生界片麻岩。地下水及地表水水质良好,水量随季节变化,隧道开挖可能产生涌水。郭家坪、石岭和毕家里隧道广泛分布砂质黄土，具级自重湿陷性，湿陷土层厚约8m。毕家里隧道洞身经过范围有三条断层通过，断

5、层破碎带工程地质条件相对较差。上倪隧道区内无不良地质。级(200m)台阶法/短台阶级(1930m)全断面法2石岭隧道DK5+178DK5+609431m级(319m)短台阶法/弧形开挖留核心土法级(100m)台阶法/短台阶3毕家里隧道DK6+150DK8+9102769m级(580m)短台阶法/弧形开挖留核心土法级(2040m)台阶法/短台阶级(100m)全断面法4上倪隧道DK10+729DK10+909180m全部为级围岩,采用短台阶法5唐杨隧道DK13+280DK19+7206437m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

6、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。级(2450m)台阶法/短台阶级(1140m)全断面法级(2500m)全断面法6牛头山隧道DIK26+080DIK28+5402460m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。地下水及地表水水质良好,水量随季节变化,隧道开挖可能产生涌水。隧道区广泛分布砂质黄土，具级自重湿陷性，湿陷土层厚约25m。级(392m)台阶法/短台阶级(884m)全断面法级(576m)全断面法7李家坪隧道DK4

7、0+430DK42+4802051m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。地下水及地表水水质良好,水量随季节变化,隧道开挖可能产生涌水。级(290m)台阶法/短台阶级(1600m)台阶法8石沟里隧道IDK42+556IDK42+730174m全部为级围岩,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，

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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、

13、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

14、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11.5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35 m，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

15、。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，、级围岩台阶法、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、多线单、双、多线双、多线双、多线围岩条件，土质、松软地层土质、松软地层安全性一般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

16、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一般一般对关键部位支护的时效性一般好较好较好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。、级围岩需爆破段一般岩石抗压强度在Rc20MPa，岩石坚固性系数fRc/10=3。岩石纵波速度Ve2000m/s，岩石密度Pe2000kg/m3,岩石波阻抗VePe4*1

17、06kg/m2.s，2#岩石硝铵炸药爆速Vr3600 m/s，炸药密度Pr1000kg/m3, VrPr(3.64)*106kg/m2.s，岩石与炸药匹配系数Ker=VePe /VrPr1，根据f及K值判定级围岩岩石可爆性好，岩石能够得到充分破碎。、级围岩Ker=VePe /VrPr2，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。标准抛掷爆破单位耗药量K（ kg/m3）根据岩石容重用经验公式K=1.3+0.7（/1000-2）2计算, 级围岩岩石2000 kg/m3，计算得K1.3 kg/m3。级围岩岩石2300 kg/m3，计算得K1.36 kg/m3。级围岩岩石

18、2600 kg/m3，计算得K1.55 kg/m3。级围岩岩石2700 kg/m3，计算得K1.64 kg/m3。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n1为加强抛掷爆破0.75n1为加强松动爆破n0.75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。3.1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

19、用手持式风动凿岩机，常规土岩爆破钻头直径为3842mm，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，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=(1018)d。取d=42mm，则E=420756mm。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

20、与最小抵抗线W之间的关系为m=E/W。一般EW，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810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

21、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、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=0.4； 每米药卷的炸药质量，kg/m.。对

22、于直径为32mm的乳化炸药，=0.8kg/m。 炮眼长度，m。对于炮眼长度为2m的内圈眼，计算得=0.40.82= 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。=21.210.55= 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

23、，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32mm200mm，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）网路联结见级围岩炮孔布置及网路联结图。3.2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

24、口宽度为4m，排距0.6m。（2）周边眼周边眼沿隧道开挖轮廓线布置。炮孔间距E=500mmm=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810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。（3） 崩落眼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（1） 掏槽眼、级

25、掏槽眼的单孔装药量分别为1.53kg，1.26kg。折算单耗为2.04kg/m3。（2） 周边眼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。（3）内圈眼内圈眼的装药量计算得=2.510.80.5= 1.0kg（4） 崩落眼崩落眼的装药量。=2.51.210.6= 1.8kg。（5）炮眼填塞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。3.4 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

26、风动凿岩机，炮眼直径d=42mm。3.4.3 炮眼布置（1）掏槽眼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。（2）周边眼周边眼沿隧道开挖轮廓线布置。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1015个左右。（3） 内圈眼内圈眼本设计取a=80cm、b=80cm。（3） 崩落眼崩落眼环向间距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

27、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810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、

28、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 炮眼深度。根据钻爆设计，钻眼深度严格按照设计进行施钻。 清孔装药。装药前将炮孔内的石屑、杂物用水冲净。 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。 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。 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。 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

29、之后起爆的网路。 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

30、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。（