隧道开挖爆破设计

玉蒙铁路秀山隧道开挖爆破设计

一、工程概况

秀山隧道位于云南省通海县境内，是昆河线玉蒙段的重点工程，全长10302m，是云南省目前最长的铁路隧道，也是全线的控制性重点工程；我项目部负责出口5460m的施工任务。秀山隧道位于川滇菱形断块的东南端，地质构造复杂，新构造运动强烈，是我国大陆现今地壳构造运动最为强烈的地区，以活动断层规模大，分布密集，地震活动频繁，震级大，地震破裂带长，位错量大为主要特征。围岩破碎、层理、节理十分发育，层理中常夹有湿泥土；变更后设计围岩级别主要为IV、Ⅴ级围岩地段，围岩主要为砂岩，白云岩，岩体较破碎，自稳性较差。钻爆设计本着“提高炮眼利用率，减少超欠挖，岩碴块度适合于装碴机装碴”的原则进行，采用塑料导爆管矿用电容式发爆器起爆系统，毫秒微差有序起爆。

二、实施光面爆破的必要性

通过认真核对设计资料,围岩复杂多变, 但部分围岩岩层整体性尚可,施光面爆破的先决地质条件,如下两点现实必要性。

(1) 地下水发育, 拱部挂设防水板,预防空洞的产生, 不出现滴、渗水, 保证施工质量。

(2) 隧道溶洞、溶槽、节理裂隙发育, 做好光面爆破、有利于降低对围岩的扰动, 充分发挥围岩的自身稳定性, 保证安全、快速施工。

三、施工方法与机具

3.1 施工方法

为减少对围岩的扰动及降低爆破振动强度, 周边眼采用光面爆破。掏槽眼及底板眼按抛掷爆破设计, 其它炮眼采用深孔微振动控制爆破。采用微差爆破技术,严格控制最大装药量钻爆法施工。IV级围岩地段全断面开挖, 设移动台架人工风钻打眼；V级围岩采用上下台阶开挖。

3.2施工机具

采用国产YT228 型手持风枪, 钻头直径38 mm ,IV级围岩钻爆平台(自制) 分三层, 每层三台钻, 立体作业。V级围岩钻爆平台(自制) 分二层（临时搭设），采用上下台阶法，高压风、水管路用软管通过岩壁引到开挖面。

3.3 进尺与炮眼深度的选择

一般随着眼深的增加, 单循环的进尺也越高。但钻眼的深度与钻眼机械有关, 随着眼深的增加, 钻眼效率降低, 而且眼孔易出现弯曲,

孔间误差过大, 影响爆破效果, 通过实践证明秀山隧道IV级围岩条件下每循环为3.2m,V级围岩条件下每循环为1.5m比较理想。

四、IV、V级围岩的钻爆参数

4.1 Ⅴ级围岩地段钻爆参数

采用上下台阶开挖法，人工钻眼采用风钻，光面爆破，施工中应严格掌握周边眼的方向，减小超欠挖。钻爆本着尽量提高炮眼利用率，合理确定单位用药量，周边采用光爆，辅助眼提高单耗的原则进行预设计，在实施中根据实际情况再行调整爆破参数。

a、炮眼数量N：根据断面积、岩石强度、炮眼直径、循环进尺、炸药品种，炮眼装填系数等因素确定，采用104个。

b、掏槽眼设计：采用水平楔形掏槽，设计循环进尺1.5m，具体尺寸见附图一。

V级围岩上下台阶开挖炮眼布置图

c、周边眼参数设计

周边眼钻眼直径d=42mm，眼深1.5m；

1）周边眼间距：E=（12~15） d=50~63cm，为取得良好的光爆效果，取E=50cm；

2）光爆层厚度W：直接影响光爆效果，其值取决于周边眼密集系数E/W，一般取0.7~1.0为最佳。取W=70 cm；

3）周边眼线装药密度：q=0.18~0.25kg/m

4）不偶合系数：r=D/d=42/32=1.3

5）装药结构：采用不偶合空气间隔装药、非电导爆管起爆；

辅助眼采用作图法进行炮眼布置，眼深1.5 m，装药结构为不偶合装药，装药系数70%~75%。

d、上下台阶炮眼布置、装药参数表及主要经济技术指标

（1）水平楔形掏槽布置图，详见附图一

（2）Ⅴ级围岩台阶法光面爆破参数表

Ⅴ级围岩段上台阶光面爆破参数表

Ⅴ级围岩段下台阶光面爆破参数表

e、装药结构

炸药采用φ32mm×200mm(200g)的乳化炸药。装药时周边眼采用导爆索连接不耦合空气间隔装药，每节药卷分3段间距40cm，其余炮眼采用非电毫秒雷管起爆连续装药。如下图：

4.2、IV级围岩地段钻爆参数

a、炮眼布置图如下

b 、装药结构

炸药采用φ32mm×200mm (200g)的乳化炸药。装药时周边眼采用空气间隔装药，其余炮眼采用连续装药。如下图：

c 、爆破参数表

Ⅳ级围岩光面爆破炮眼药量分配表

说明: φ32mm 药卷每节0.20Kg 。

引爆雷管为8号工业纸壳火雷管，乳化炸药爆破。以上设计参数在具体实施中及时总结分析，反复调整参数，使爆破效果达到最佳状态为止

五、爆破效果应达到以下要求：

1、严格控制欠挖，个别岩石突出部分（每1m2内不大于0.1m2）隆起量不得大于5cm，拱、墙脚以上1m内断面严禁欠挖；尽量减少超挖，允许超挖值拱部平均7cm，最大10cm，边墙、隧底平均7cm；

2、周边炮眼痕迹保存率≥90%，周边炮眼痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布；两茬炮衔接台阶不得大于10cm；

3、炮眼利用率≥90%。

4、光面爆破的良好效果不仅提高了开挖质量, 保证了防水板的挂设, 而且提高了衬砌混凝土的质量, 节约了施工成本。

六、体会

6.1在光面爆破技术中, E、W 值对光面爆破效果有很大的影响, 要实现设定的 E、W 值, 必须严格按钻爆设计布眼, 每茬炮均用测量仪器准确放出线、炮眼位置及角度, 按眼钻孔、清孔, 不合格的眼

孔要重新钻, 检查合格后方可按设计要求正确装药连线爆破, 以求达到理想的光爆效果。

6.2合理地选择钻爆参数, 并根据不同的围岩变化情况及时调整爆破参数, 不断完善爆破设计。当裂隙方向与要求爆出的岩面方向重合或垂直时, 或岩体完整无裂隙时效果最好, 地质构造复杂, 裂隙发育的部位, 要适当减小间距, 减少线装药密度等周边眼参数, 避免裂隙扩大和产生新的裂隙, 这样有利于成形, 减少爆破对围岩的扰动

6.3光面爆破轮比较圆顺, 无欠挖, 平均超挖 10 cm ,控制住了超挖, 就控制住了超挖量, 也就控制住了超挖回填混凝土衬砌量, 不仅保证了工程质量, 而且有效地控制了工程成本。

6.4光爆施工的良好效果, 有效地发挥了围岩的自稳能力, 使找顶时间大大减少, 减少了临时支护, 为下道工序创造良好的施工条件, 实现快速掘进提供了保证。

6.5采用了炮眼少、耗药量小、爆破振动强度低的 V形二复式掏柄槽, 较习惯沿用直眼掏槽的做法更合理、更经济。

6.6在爆破设计和实际操作中边墙光爆效果不够理想, 在以后的施工中, 还要进一步提高。