隧道开挖爆破施工方案

4.1洞身开挖

4.1.1隧道洞身开挖工艺

首先必须根据围岩类型选择合适的断面开挖方法，Ⅰ～Ⅲ级围岩可采用全断面法开挖；对于Ⅳ、Ⅴ级围岩可采用台阶法、单侧壁导洞法、双侧壁导洞法等进行全断面开挖或采用半断面开挖的方法。对于Ⅳ、Ⅴ级围岩采用全断面开挖时，各种方法均存在开挖与支护互相干扰的情况，要注意完善施工组织和管理，严格遵循“短进尺，弱爆破”的原则，减少对围岩及已施工的支护的扰动。当采用半断面开挖方法时，下半断面开挖厚度及用药量要严格控制，减小扰动，防止拱部围岩失稳。同时按设计及施工规范要求对水平收敛值、拱顶下沉值进行严格监控量测，并将量测结果及时反馈、指导施工。尤其对于不良地质地段，在开挖前必须用地质雷达、超前小导坑等方法做好超前地质预报工作，同时做好预加固、预支护等辅助施工措施。

其次，隧道开挖一般采用钻爆法施工，应根据围岩类型选择合适的施工工艺。对于硬岩应采用光面爆破，注意以下几点：①放样准确，②打眼准确，③周边眼采用小直径或间隔装药，④全断面施工的微差控制爆破技术，⑤定期和及时检查断面，以便及时反馈、调整；对于软岩应采用预裂爆破，注意以下两个方面：（1）根据现场爆破成缝试验确定预裂孔间距﹑孔径和线装药密度 (即单位长度钻孔的装药量)，及药卷直径小于孔径的不偶合装药方式的装药不耦合系数；（2）确定预裂爆破各参数后，要严格控制预裂孔的成孔质量①预裂孔的角度不能超过允许范围，否则需废孔移位重新开孔；②预裂孔的孔间距要满足爆破设计要求，若孔间距过大，则进行插孔处理；③预裂孔的孔深要满足爆破设计要求，末达规定深度须进行补钻。

4.1.2爆破参数计算

钻爆作业必须按照钻爆设计时行钻、装药、接线和引爆，同时应满足钻眼爆破施工开挖的质量要求。在施工作业中要充分考虑岩石的抗爆性，炸药品种及用量计算，炮眼（临空眼、掏槽眼、扩槽眼、掘进眼、内圈眼、底板眼、周边眼）布置、布置形式和炮眼数量、直径、长度、深度和角度，装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序、起爆网络，凿岩机的台数安排，钻爆参数的选择等，然后再进行爆破设计。

4.1.2.1光面爆破设计

Ⅳ、Ⅴ级围岩在隧道爆破施工中一般采用预裂爆破作业，Ⅱ、Ⅲ级围岩在隧道爆破施工中一般采用光面爆破。光面爆破和预裂爆破的参数参照表1—1和表1—2并在现场进行爆破试验获得。

光面爆破参数表1—1

预裂爆破参数表1—2

光面爆破属于控制爆破的一种，是沿开挖边界布置密集炮孔，采用不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之后起爆，以形成平整轮廓面的爆破方式。由于光面爆破是在主爆区之后起爆，具有两个自由面，受到的夹制作用较小；而且装药量远小于主爆区的装药量，故振动影响较小，对保留基岩的破环较轻微。它能够有效的改善围岩支护结构的受力状况，有利于围岩的稳定性，确保施工安全并延长隧道的使用年限；同时，它在减少超挖、降低施工费用方面的经济效果也是很大的。

①光面爆破抵抗线的确定

一般光面爆破的抵抗线按式1-1经验公式确定：

Wmin=(10~20)d 1-1

式中Wmin——光面爆破的最小抵抗线m，

d ——钻孔直径m。

本隧道采用的是手持凿岩机，钻头直径为40mm,故Wmin为40~80cm。

②孔距

光面爆破的孔距可采用式1-2选用：

a=(0.6~0.8) Wmin 1-2

式中a——光面爆破孔间距cm，

Wmin为40~80cm，故a取24~64cm。

③装药量的确定

一般根据经验数据或下面公式计算：

Q=q.a.h. Wmin 1-3

式中Q—装药量kg，a—钻孔间距m，

h—孔深m，

q—炸药单耗kg/m3，一般取0.15~0.25 kg/m3，软岩取较小值，硬岩取较大值。

隧道爆破单位耗药量q参考已往施工经验值来确定，隧道爆破单位耗药量q 见表1—3《隧道爆破单位耗药量表》，表中单位耗药量是按一个临空面导坑计算，当有两个临空面时，按表列一半计算，当有三个临空面时按表列35%计算。当隧道断面积大于20m2以上时，其q值采用实用对比法来选择确定。

隧道爆破单位耗药量表1—3

根据围岩实际的完整、破碎程度，考虑到三车道隧道断面面积大、形状呈扁圆形，并通过初爆和几次试爆取得了较为合理的爆破参数。

4.1.2.2光面爆破施工

Ⅳ级围岩开挖时采用单侧壁导坑法，以防止围岩发生较大变形，开挖时采用上下台阶开挖法，遵循“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、勤量测”的施工原则以保持围岩的稳定；爆破块度均匀，适用机械装运、炮孔利用率达90%以上；掏槽设计成直眼掏槽方式。开挖根据设计的开挖方法进行钻爆设计，按照钻爆设计进行钻爆作业。钻眼前应测量开挖断面中线、水平，并用红油漆标出炮眼设计位置，经检查符合设计后进行钻孔；使用钻眼台车钻眼时根据台车类型与轨道道路要求按章操作。将开挖断面上的炮眼分区布置和分区顺序起爆，逐步扩大完成一次爆破开挖，按照炮眼位置、作用不同的三种炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）完成一个循环进尺的爆破掘进。

①钻眼作业

炮孔布置的原则和方法：

工作面各类炮孔的布置顺序：首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边孔，最后根据断面大小布置辅助孔；掏槽孔的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎的块度，通常布置在断面的中央偏下，并考虑辅助孔的布置均匀；

周边孔一般布置在断面的轮廓线上，按光面爆破的要求，各炮孔要互相平行，

孔底落在同一平面上，底板孔的最小抵抗线和炮孔间距通常与辅助孔相同。由于底板处抵抗作用力很大，为了保证不在底板上不留“根底”，底孔孔底要超过底板轮廓线；布置好周边孔和掏槽孔后，再布置辅助孔。

辅助孔以槽腔为自由面层层布置，均匀布置在被爆岩体上，并根据断面大小和形状调整好最小抵抗线和炮孔密集系数。

由于平行空孔直线掏槽爆破块度均匀，且抛掷距离较近，炮堆较为集中，因此本隧道选用平行空孔直线掏槽。平行空孔直线掏槽所有的掏槽孔均垂直于工作面，且互相平行，通常可分为龟裂掏槽、桶形掏槽、螺旋形掏槽三种方式，根据施工时上下导坑的实际情况可分别选用螺旋形掏槽、桶形掏槽。