雅康高速二郎山隧道钻爆方案(水压爆破)

雅安至康定高速公路C1标段二郎山隧道

二郎山隧道钻爆专项施工方案

（水压爆破）

中国中铁

编制：日期：年月日

编制：日期：年月日

编制：日期：年月日

中铁隧道股份有限公司

雅康高速公路C1标段项目经理部

二〇一四年十一月十八日

二郎山隧道钻爆专项施工方案（水压爆破）

一、编制依据

1、国家、地方政府建设行业主管部门管理要求。

2、设计图纸、合同文件中相关规定和要求。

3、现行相关施工规范、法律法规、验收标准。

4、工地现场勘查、调查所采集、咨询获取的资料。

5、重大施工方案及专家评审意见。

6、爆破安全规程(GB6722-2011)。

二、工程概况

二郎山隧道为分离式隧道，全长13398米。本合同段左线长6702米，右线长6696米。其中主要围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，隧道开挖采取钻爆开挖。截止2014年12月，二郎山隧道左右线均突破2800m大关，通过与我公司重庆地铁五号线项目交流学习，吸收引进隧道水压爆破施工技术，旨在降低围岩扰动、改善施工人员作业环境、炮眼利用率高等要求，项目决定采取水压爆破施工技术。

三、地质地形情况

地形地貌：本工程位于四川盆地向青藏高原东南缘的过渡地带，从东向西高程由670m急速上升至2460m，地形逐渐变得陡峻，形成由西向东倾斜地势。本标段隧道穿越地层岩性主要包括粉砂质泥岩、钙质泥岩互层、粉砂层、炭质页岩、灰岩、砂岩、泥岩、花岗岩等，隧道穿越的区域断裂主要有新沟断裂、保凰断裂、二郎山断裂的东支、中支等。隧道不良地质主要包括岩爆、软岩大变形、断层破碎带、高压涌突水及岩溶等。

本标段河流主要属岷江水系。标段内地下水丰富，类型齐全。地下水补给源主要为大气降水和地表水直接或间接渗入补给。

四、设计方案

1、水压爆破概述

隧道水压爆破是往炮眼中的一定位置注入一定量的水，然后用专门的炮泥机生产炮泥回填堵塞。由于炮眼中有水，因水具有压缩性极小、变形能低、热能损失小等特性，在水中传播的水激波能够按照水的“液压”作用，较均匀的、几乎无损失地把能量传递到围岩中。

在水激波做功的同时，被爆炸气体冲击压缩的高压水挤入爆生裂隙中，形成“水楔”，这种“水楔”的尖劈作用加剧了裂隙的延伸和扩展，使破碎块度更均匀；同时，炮眼中的水在高温高压下被雾化，吸收了爆生气体中的粉尘，起到了雾化降尘的作用，大大降低了粉尘对环境的污染，改善了洞内空气质量。

水压爆破施工有着显著的“三提高、两减少、一保护”的作用，主要表现在：提高循环进尺；提高光面爆破效果；提高炸药利用率；减少洞碴大块率；振动速度降低，减少对周边围岩扰动；粉尘含量降低，保护作业人员身心健康。

2、方案设计原则

水压爆破在掏槽形式、炮眼布置、数量、深度、起爆顺序和时间间隔等的设计与常规爆破相同，所不同的是在每个炮眼中增加了水袋和炮泥，装药量和装药结构也有所不同。

图1 水压爆破装药结构图

根据二郎山隧道地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等条件编制爆破设计。

（1）在隧道地段采用钻爆法开挖，采取有效的控制爆破技术，减少振动与降低噪音，同时要求成形效果好，采用光面爆破。

（2）根据围岩特点合理选择周边眼间距E及周边眼的最小抵抗线W，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。

（3）炸药选择低猛度、低爆速、高爆力、爆破效果好的炸药。

（4）雷管选用微差毫秒雷管，每段间隔大于50ms，避免地震波的叠加，减轻震动。

（5）严格控制周边眼的装药量，借助导爆索采用竹片或PVC半圆管进行间隔装药，使药量沿炮眼均匀分布，以确保隧道周边成形良好，并减少对围岩的扰动。

（6）炮眼采用专用炮泥机堵塞，要求堵塞长度满足各型炮眼的最低要求，最小不低于40cm。

（7）根据爆破效果，调整掏槽眼形式及爆破参数，并适当加深掏槽眼深度（比其它眼深约20cm），以保证掏槽效果。

（8）合理分布掘进眼，以达到炮眼数量少、材料省、同时渣块又不致过大。

（9）合理选择循环进尺：根据地质情况、工期要求及机械能力等因素来综合考虑。

3、方案选择

根据地质条件，开挖断面、开挖进尺、爆破器材、振速要求等条件编制爆破设计。隧道Ⅲ级、Ⅳ级围岩全断面光面爆破，Ⅴ级围岩台阶法开挖弱爆破。

4、爆破设计

1)炮眼数目N=qs/rη（取110个）

2)掏槽眼设计，采用三级复式楔形掏槽

3)周边眼参数

4)周边眼间距适当缩小，可以控制爆破轮廓，避免超欠挖，又不致过大的增加钻眼工作量，孔间距的大小与岩石性质、炸药种类、炮眼直径有关，右线风钻钻机周边眼间距为a=(12～15)d=48～60cm，左线凿岩台车开挖周边眼间距为a=(12～15)d=60～75cm，a为孔距，d为炮眼直径。

5)光爆层厚度ω

光面爆破层就是周边眼与最外层辅助眼之间的一围岩层，光面爆破层厚度也就是周边眼的最小抵抗线W，周边眼密集系数a/ω一般0.8～1.2为最佳，则ω=55～69取70cm。

6)不耦合系数r=D/d=40/32=1.3。D为炮孔直径，d为药卷直径。

7)采用不耦合间隔装药结构。

8）炮眼深度设计

V级围岩每循环进尺0.8m、IV级围岩每循环进尺2m、III级围岩每循环进尺3.5m，取掏槽眼深度分别为1.0m、2.2m、3.7m ；周边眼为0.8m、2m、3.5m；底板眼为0.8m、2m、3.5m。

9)网络设计及起爆方法

a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→双发电雷管起爆。

b起爆顺序：

隧道内：掏槽眼→辅助眼→底眼→周边眼。

c起爆器材：

孔内采用非电毫秒雷管和导爆索(周边孔)起爆，起爆采用双发电雷管起爆。

d起爆方法

警戒完成后，人工利用电雷管起爆器起爆，爆破安全距离为300m，爆破后15min 后进入爆区检查，确认无盲炮后方可解除警戒。

10）钻爆参数的选择与装药量计算

通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照下表“光面爆破参数表”。

表1 光面爆破参数表