张咀山隧道明挖段爆破方案

1 .工程概况张咀山隧道位于丘陵区，地势西南高东北低，起伏很大，山间洼地零星分布，局部地段有小型冲沟，地形较陡，山体自然坡度大于30～60°，局部甚至陡立。

高程为304～420m，相对高差116m，山体地表树木及杂草丛生，植被覆盖良好。

葛根庙端洞口地形较为平缓，湖南端洞口地形较陡，坡度大于60°，覆盖层厚约0.5～2.0m。

张咀山隧道全长3210m，为双线长隧道，最大埋深约110m，直线隧道。

洞内纵坡为“人”字坡，3‰上坡行驶78m后，变为５‰的下坡。

其中Ⅳ级围岩3099m，Ⅴ级围岩111m。

隧道进出口路基段、洞门段采取明挖方式进行，隧道进口开挖里程至CK54+920，出口里程为CK58+130。

2．施工方案根据本段开挖的地形地质条件及设计要求，隧道进、出口路基及洞口开挖先开挖洞口仰坡，然后再开挖路堑。

对于软石和强风化岩石能用机械开挖的采用机械开挖，不能用机械直接开挖的石方，采用爆破法开挖，开挖长度依隧道洞口路基长度而定，宽度为15～40m，高度为3.5～14m，开挖边坡仰坡的坡比根据地质选择，基岩坡比为1：1，粉质粘土的开挖坡比为1：1.5。

根据地形地质、开挖断面及施工机械配备等情况，按《铁路路基施工技术规范》规定，进、出口路基明挖拟采取浅孔台阶法开挖爆破，用从上至下分段分层拉槽开挖边坡采用光面爆破，仰坡采用分层梯段控制爆破，分层高度为2～3m，分段长度为10m，可根据施工条件进行调整。

均采用手风钻钻孔，开挖分层分段布置如下图所示。

图1 分层梯段爆破开挖示意图3.爆破设计3.1.设计依据爆破开挖设计依据为：招标文件范本、《爆破安全规程》（GB6722-86）、《铁路工程施工安全技术规范》（TB10401.1-2003）、《铁路路基施工技术规范》、《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10417-2003、J287-2004)、隧道辅助施工措施及施工方案参考图（京沪高京徐施隧参02-01-12）3.2.爆破方案选择本明挖段须爆破部分岩石为Ⅳ-V类全风化~强风化凝灰质砂岩，节理发育、岩质较软。

根据隧道施工规范对开挖轮廓的要求选择自上而下、分段分层的方案，开挖尺寸根据现场实际情况确定。

出渣采用挖掘机装渣、自卸汽车运输。

开挖循环如下图所示，周边采用光面爆破，均采用手风钻钻孔。

图2 洞口边坡开挖顺序示意图3.3.爆破器材选用根据施工中常用爆破器材，选用以下火工品隧道的爆破器材。

3.4.爆破参数的选择与装药量的计算由于开挖面根据现场施工条件确定，所有在爆破参数的选择与装药量的计算取10m2×3.0m的爆破规模。

并分为中部拉槽、两边扩挖及边坡光爆两个部分考虑。

3.4.1.炮眼直径d=42mm3.4.2.炮眼深度拉槽部分L=3.3m扩挖部分L=3.0m3.4.3.炮眼数目按经验公式N=3.0(f.S2)1/3估算f-岩石坚固性系数，中硬岩取3S-开挖断面积，取 10m2N=3.0(f.S2)1/3=3.0×(3×102)1/3=20 (个)根据以往施工经验，掏槽部分炮眼数在12个左右，本设计取N=13个扩爆部分炮眼数在10个左右，本设计取N=10个3.4.4.单位炸药消耗量根据以往同级地质施工经验，掏槽部分一般为（0.5~0.6）Kg/m3，本设计取q=0.6 Kg/m3扩槽部分一般为（0.2~0.4）Kg/m3，本设计取q=0.4 Kg/m33.4.5.每10m2×3m爆破方量炸药消耗总量Q=qv=qSLηη-炮眼利用率，一般为0.8~0.95,本设计取0.9掏槽部分：Q =qSLη=0.6×10×3.3×0.9=17.82 Kg扩槽部分：Q =qSLη=0.4×10×3.0×0.9=10.8 Kg3.4.6.主爆孔爆破参数1)最小抵抗线按经验公式Wmin=（15~25）d=630~1050 mm，本设计取Wmin=80cm2)孔距按经验公式a=(1.2~1.4) Wmin确定a=(1.2~1.4) × 80cm=96~112 cm ，本设计取掏槽部分：a=80 cm（平均孔距）扩槽部分：a=110 cm（平均孔距）3)单孔装药量l=3.0m掏槽部分：Q=0.8×3.3×0.6=1.58 Kg扩槽部分：Q=1.1×3.0×0.4=1.32 Kg3.4.7.光面爆破参数1)最小抵抗线按经验公式Wmin=（10~20）d=420~840 mm，本设计取Wmin=70cm2)孔距按经验公式a=(0.6~0.8) Wmin确定a=(0.8~1.0) × 70cm=56~70 cm ，本设计取a=60 cm3)单孔装药量根据经验数值线装药密度q为（0.2~0.3）Kg/ml=3.0 mQ=ql=（0.2~0.3）×3.0=(0.6~0.9) Kg，本设计取Q=0.7 Kg3.5.起爆顺序和延期时间3.5.1.起爆顺序：掏槽部分：由中心向周边分段引爆扩槽部分：自多凌空面向内分段引爆光爆部分：单独引爆3.5.2.延期时间：毫秒雷管分段引爆段间延时差50ms-75ms。

3.6.各分部开挖10m2×3m每循环火工品使用数量（详见每循环（10m2×3m）装药参数表）。

每循环（10m2×3m）装药参数表注、单孔装药量按Q=qv=qSLη计算，掏槽眼适当加强。

4．钻爆孔位布置设计及单孔装药结构1）洞口明挖段钻爆孔设计布置详见附图2）单孔装药结构详见下图所示；5.爆破施工作业的组织5.1施工组织和劳动力安排根据本管段内路堑石方爆破工程数量和分布情况安排机械化开挖一队、开挖二队上场施工。

其中开挖一队负责进口段路基石方施工、开挖二队负责出口段路基石方施工。

劳动力组织安排表5.2机械设备配备石方路基施工主要施工机械配备表5.爆破施工工艺5.1施工顺序：施工放样→精确布眼→钻眼→装药→连线→引爆具体施工工艺见下图。

光面爆破施工工艺框图5.2.放样布眼钻眼前，由测量人员用红油漆或白灰准确绘出开挖的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm5.3定位开眼钻机就位后按炮眼布置图正确钻孔。

对于掏槽眼和周边眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。

5.4钻眼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，由有较丰富经验的老钻工司钻，钻机下面专人指挥，以确保光爆孔的开挖角度准确无误，尽可能使两荐炮交界处台阶小于20cm。

同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底的同一平面上。

5.5清孔钻眼完成后，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后才能装药爆破。

装药前，必须用小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑括吹净。

5.6装药与堵塞1）装药前，应重新测量各项数值进行装药量计算，对过浅或过深的炮孔，要调整装药量。

装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。

2）堵塞工作直接影响到爆破破碎效果和安全，要重视炮孔堵塞质量。

堵塞可以采用粘土，要分多次回填，边回填边用木制炮棍捣实，禁止使用铁棍捣固。

严禁随意回填或用石块堵塞，堵塞长度按设计堵塞长度或≥最小抵抗线。

堵塞时不得将导爆管拉得过紧，防止被砸断、碰皮而造成瞎炮。

3）光爆孔的堵塞采取空堵，并采取措施避免填塞物落入装药段（留出空间、缓冲爆压直接作用于岩壁，保护边坡），长度宜30-50cm 为宜，以免堵塞段过长爆后孔口段挂帘。

5.7联结起爆网络起爆网络采用并簇连法，按如下顺序连接：孔内雷管分组→周边孔导爆索并接→同段非电雷管双发簇连→双发瞬发电雷管起爆。

起爆网络为导爆管复式网路，以保证起爆的可行性和准确性。

联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管就应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。

网络联结好，对起爆系统各联接点要有专人负责认真检查，确认各联接点连接牢固后，方可进行起爆。

5.8起爆器材孔内采用非电毫秒雷管和导爆索（周边孔）起爆，孔外采用非电毫秒雷管传爆，起爆采用双发瞬发电雷管起爆。

5.9起爆方法警戒完成后，利用电雷管起爆器起爆。

在完成爆破后15min炮烟吹净后进入爆区检查，确认无盲炮后方可解除警戒。

具体网络连接示意图见附图。

6.爆破安全距离计算6.1对建筑物震动计算爆破震动安全计算：V=K（Q1/3/R）∂式中V—安全振速m/sQ—一次起爆药量kgR—与被保护物的距离mK，∂—与地质有关系数，其中K=250，∂=2V=K（Q1/3/R）∂=250×（20.541/3/150）2= 0.08m/s6.2飞石计算：Rf=20kfn2w=20×1.5×10×1.22×0.6=259.2m因此必须采取覆盖措施，防止产生飞石事故。

6.3冲击波安全距离计算1）冲击波对人员安全距离R r=K r Q1/2=5×20.541/2=22.7 m（K r=1~5，Q为最大装药量）2）冲击波对建筑物的安全距离R物=K物Q1/3=10×20.541/3= 27.4 m （K物=5~10，Q为最大装药量）根据以上计算知，所采取爆破方案产生的冲击波在规定的爆破安全距离200m以内。

根据以上计算隧道爆破个别飞石对人员的安全距离设定为300m，对设备的安全距离设定为100m(指非机动设备)。

7.盲炮的预防与处理措施7.1盲炮的预防1）严格按照爆破设计网路连接，注意对照连接雷管的段别。

2）网络联接时，非电毫秒雷管的聚能穴要逆向绑扎，防止聚能流冲断导爆管造成拒爆现象，导爆管与雷管绑扎时要将导爆管均匀紧密的敷设在雷管周围，并长出雷管15cm，雷管和导爆管用胶布紧密绑扎好；雷管与导爆索绑扎时聚能穴要朝传爆方向，导爆索相互搭接时，主管与支管在传爆方向之间的夹角小于90°，搭接长度不小于15cm。

3）储存的爆破器材要定期检查，爆破前进行复查，选用合格的炸药及雷管；购买、使用爆破器材时应注意生产有效期、保质期等，严禁使用过期的废旧火工品；在爆破施工过程中，装药、堵塞、联接作业必须仔细进行，注意每一环节，防止出现卡孔、炸药与雷管分离及折断雷管脚线；网路联接时雷管脚线不要过分拉紧，要保留一定的松弛度，雷管与导爆管应反向联接。

4）如施工现场地下水较多时，使用防水爆炸材料，连接线采用塑料导线，敷设爆破网路时接头不得浸在水中，如不能避免时加强接头的防水与绝缘处理。

7.2盲炮的处理措施产生盲炮后，要立即封锁现场，由施工人员针对装药时的具体情况，找出拒爆原因。