钻爆设计
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隧洞开挖支护方案
由我局施工的掌鸠河引水供水工程Ⅲ标段的隧洞工程有小坪子隧洞和麦地冲隧洞。自进洞施工以来,经过工程师、技术干部及各队施工人员共同研究和经过实际爆破试验,采取各种钻爆方案和支护方案,现各洞口已基本能够达到开挖的技术要求和支护的安全需要。具体开挖和支护方案如下:
一、洞身开挖方案
(一)地质情况:
小坪子隧洞进口地质情况较好,属于弱风化的白云岩,节理较发育;小坪子隧洞出口为风化的板岩、煤干石,地下水发育,节理较发育,部分地段属于不良地质;麦地冲隧洞进口为风化的板岩,节理发育;麦地冲隧洞出口为不良地质,全风化,碎石夹土。根据不同的围岩类别和具体的岩石特性确定不同的爆破参数,以达到预期的开挖效果。
(二)施工条件
钻孔直径为42mm,炸药为普通硝氨炸药,有水时采用乳化炸药,药卷直径35mm,每卷长25mm,重200g,雷管采用非电毫秒雷管。
(三)基本原则
力争达到光面爆破要求,严格控制开挖轮廓,减少超欠挖量。具体措施如下:
1、掏槽方式
采用直眼掏槽方式,主要优点是深度不受坑道断面尺寸限制。掏槽眼所有炮眼都垂直于工作面且相互平行,中部设不装药的中空眼,提供槽内岩石破碎的膨胀空间。掏槽眼深度比其他炮眼深15-20cm。
2、周边眼
(1)周边眼位置在开挖断面轮廓线上,允许根据围岩实际情况沿轮廓线调整的范围不得大于5cm;
(2)周边眼外插角控制在3°以内,保证眼底不超出开挖断面轮廓线10cm;
(3)周边眼采用导爆索起爆,并严格控制装药量,周遍眼间距根据围岩类别不同确定,一般40-60cm;
3、周边眼与掏槽眼之间布置适当数量的辅助眼。
4、施工注意事项:
(1)光面爆破必须注意:准确的画线布眼、平行钻眼、正确的装药结构和准确起爆;
(2)所有炮眼均应用炮泥堵塞,以提高爆破效果;
(3)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩初期支护一般8cm,再考虑5cm沉降量,开挖断面拱部共须放大13cm,Ⅴ类围岩开挖考虑20cm厚初期支护和10cm沉降量,拱部共须放大30cm,边墙放大20cm。
(四)光面爆破允许超挖和炮痕保存率
注:1、超欠挖的测量以爆破设计开挖线为准;
2、平均线性超挖量= 超挖面积
爆破设计开挖断面周长(不包括隧道底宽度);
3、最在线性超挖量系指最大超挖处到爆破设计开挖轮廓切线的垂直线;
4、炮眼痕迹保存率= 残留有痕迹的炮眼数
周边炮眼总数应在开挖轮廓面上均匀分布;
(五)测量及放样
各洞进洞均由测量队进行高程、进洞方向的控制测量。开挖轮廓按开挖支护方案放线。洞室开挖以轴线控制点,水准点及断面轮廓进行控制,并按每进尺5米测量净空断面。
爆破清理完毕,进行断面检查。
(六)施工方案
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩全断面光面爆破,Ⅴ类围岩全风化岩石,采用上断面钻眼不装药、下断面爆破方案或采用人工风镐开挖,Ⅴ类风化岩石,短进尺,弱爆破,强支护施工。特别是Ⅴ类风化岩石,应根据具体岩层、节理、地下水情况采取特殊钻爆或预留光爆层。特殊Ⅴ类围岩及不良地质地段设超前管棚支护或超前锚杆支护。
1 、隧洞钻爆工艺
隧洞开挖采取全断面光面爆破施工方法,其施工工艺流程见框图
2、开挖爆破作业循环时间安排
根据隧洞地质情况不同,确定初期支护是否紧跟,区别为以下两种情况:
开挖爆破作业施工工艺流程图框图(2)
(1)地质条件相对较好时(Ⅱ、Ⅲ级围岩),出碴后对岩面进行初期支护:8cm喷C25砼和随机锚杆。
即可进行下一循环开挖作业;
(2)当地质条件相对较差时(Ⅳ、Ⅴ级围岩),出碴后必须及时进行初期支护:15-30cm喷C25砼、钢格栅、锚杆、钢筋网后方可进行下一循环开挖爆破作业。
其作业循环时间安排如下图:
开挖爆破作业循环时间安排横道图
注: 每循进尺寸2~2.5m,Ⅴ类围岩进尺1.5 m,支护为围岩
好时2-3个循环进行一次。
(3)施工工艺措施
A 施工准备:根据隧洞围岩情况进行钻爆设计,并选取与隧洞石质情况相似的围岩进行爆破试验。进行机械设备和机具的维修和保养,准备火工品等材料。见隧洞开挖光面爆破设计图。
B 测量画线:用经纬仪确定方向,水准仪控制标高,用红油漆准确绘出开挖面的中心线和轮廓线,按钻爆设计标出各类炮孔的位置,其误差不超过5㎝;
C 钻架台车就位:将钻架台车移到开挖掌子面,固定好,接好风水管道;
D 钻孔:按爆破设计炮眼位置准确定出钻孔位置,周边眼和掏槽眼的精度要比其它眼精度高,钻眼误差不大于5㎝。周边眼钻孔时,要保证钻杆平行于隧道轴线,钻杆外插角不大于30,确保开挖台阶不大于3㎝。掏槽眼严格控制眼间距、深度和角度,严禁炮眼打穿或相交,掏槽眼要比其他眼深20㎝;
E 清孔装药:装药前用高压风将孔内的石碴和水清净。底眼用木塞堵塞,防止淤孔;药串和起爆药卷按设计事先加工好,盘好脚线,分段、分号装在箱内备用,确保装药作业有序进行,装药作业按钻爆设计药量分片、分组进行,实行定人、定位、定量,并按规定捣实、堵塞炮眼。装药过程中不能损坏导爆管,防止造成瞎炮;
F 连结网络、起爆:起爆采用复式网络,以确保起爆的可靠性。连结时注意导爆管不能打折或拉细。引爆雷管用胶布包扎在一簇导爆管自由端10㎝处,网络连接好后由专人负责检查有无遗漏,确保准确无误,设备人员撤至安全距离后,方可点火起爆;
G 通风排烟:起爆后,即开启通风系统,向掌子面压送新鲜空气,吸出洞内爆破产生的烟尘,保证作业环境空气清新;
H 找顶、排险:通风20分钟,待爆破掌子面没有烟尘后,由专人进行找顶作业,用钢钎排除爆破面的危石险石,并向碴体喷水降尘;
I 爆破效果的检查:爆破后,爆破工及施工技术人员及时到达现场检查爆破效果,内容包括:岩石变化情况,爆破进尺(炮眼利用率),周边眼半痕率,断面超欠挖尺寸、岩块大小等,并据此及时调整爆破参数。
(4)爆破试验与爆破监控
根据掌握的地质资料和初步钻爆设计,结合拟采取的施工方法,将采用的爆破材料和钻孔机械条件,对本工程的爆破工作先进行试验,以确定爆破需要用的各种技术参数,以便为准确的钻爆设计提供依据。同时对爆破进行监控量