高岭隧道出口全断面法爆破设计

高龄隧道出口口全断面法爆破设计

1.工程概况

高龄隧道位于广东省省英德市连江口镇东侧，全长6208m，最大埋深480m，属深埋长隧道，是全线重点控制工程之一；其中中铁十一局集团承建出口DK2069+945～DK2068+165段1780m，Ⅴ级围岩170m，Ⅳ级围岩250m，Ⅲ级围岩807m，Ⅱ级围岩275m。隧道设计为双线隧道标准，时速以200Km/h为基速，预留提速空间，采用双块式无碴轨道。隧道Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法施工、台阶法施工；Ⅳ级围岩采用台阶法施工；Ⅲ、Ⅱ级围岩采用全断面施工，采用无轨运输方式出碴，隧道衬砌采用复合式衬砌，二衬采用10.4m液压衬砌台车全断面衬砌。

隧道施工至DK2069+670里程时，岩石凝灰岩，灰绿色，紫红色，由弱风化变成为微风化，岩体较完整，呈巨块状，经建指、设计、监理、施工四方现场核查，同意改为全断面法施工。根据开挖断面图得知，其中开挖最大宽度为13.78米，最大高度为10.18米，开挖面积119.62平方米。

隧道岩体为凝灰岩，岩石坚固系数f＝12，有少量地下水，为基岩裂隙水，不发育。

2.设计方案选择

根据岩岩石坚固系数f＝12查表得，岩石为坚石，结合工地现有的机械设备，采用YT28风枪钻孔，拟定采用全断面爆破开挖。YT28风枪钻孔直径为34-42mm。开挖设计循环进尺为3.5m，采用非电毫秒雷管微差爆破，尽可能减少扰动，控制超欠挖，周边眼采用光面爆破技术，周边眼炸药采用筒装Ф20mm的2＃岩石铵梯炸药，辅助眼、底板眼炸药采用筒装Ф32mm的2＃岩石铵梯炸药，有水时采用乳化炸药。

3.钻孔设计

3.1掏槽区爆破设计

（1）掏槽方式及断面大小

根据隧道提供的机械设备，结合断面大小，拟定掏槽眼采用楔形掏槽，掏槽区布设在整个断面中下部分，以便于施作，同时减小掏槽区抛掷距离，按掏槽区面积为断面面积的10%～15%进行选择，结合楔眼掏槽眼的布置，采用梅花形布置，爆破效果较好，且单耗适中，故采取掏槽区面积为12.16m2，其布置详见后附图。

（2）掏槽区装药计算

每循环设计进尺为3.5m，掏槽眼钻孔深度比其它炮眼深度深0.2m，取掏槽眼钻孔深度为4.5m。

掏槽区炸药总装药量：

Q

t =

t

N L⨯

∆

⨯

⨯τ

式中L――孔长（m）,取4.8m；

τ――装填系数，要求在50%～80%，取73%（装3.5米）；

∆――线装药密度（采用Ф32，0.75kg/m）

N

t

――掏槽区孔装约孔数，取24个。

Q

t =

t

N

L⨯

∆

⨯

⨯τ＝4.8×0.73×0.75×24＝63.07kg

掏槽区单耗q

t

=Qt/(L×St)＝63.07/（4.8×12.16）=1.081kg/m3。

式中S

t ――掏槽区面积（m2）；S

t

＝12.16 m2

掏槽区单耗q

t

要求在1～10 kg/m3，符合要求。

3.2周边眼爆破设计

（1）周边眼参数选择及装药计算

周边眼沿开挖轮廓线均匀布置，为了尽可能减少对周边围岩的扰动，周边眼按光面爆破考虑，孔径Ф42mm，

按规范要求硬岩光爆破参数为：周边眼间距55～70cm ，抵抗线60～80cm ，线装药密度300～350g/m ，

结合设计外轮廓线周长及炮眼综合考虑，取周边眼间距a=60cm ，取抵抗线W ＝70cm ，线装药密度取Δ＝315g/m ，保证产生拉力＞岩石拉应力且小于压应力。

采用Ф20mm 药卷空气间隔装药结构，为了确保周边孔同时起爆，采用导爆索起爆。

不耦合系数η＝孔径/药径＝42/20=2.1，符合光爆破要求

1.5～

2.5。

孔距系数m d =a/d=60/4.2=14.29，符合光爆破要求7～15。 孔密集系数m w =a/w=孔距/抵抗线＝60/70＝0.857，符合光爆破要求0.7～0.9。

S z =29.05×0.7=20.33m 2

（2）周边眼装药结构

鉴于本隧道为坚石，在炮眼底加装加强药包，底部加入Ф30mm 药卷一节。

每循环设计进尺为3.5m ，炮孔深度取4.0m ，周边堵塞长度按50cm 计。

单孔装药量Q ＝0.315×3.5＝1.10kg(即二节Ф32mm ，八节Ф25mm 药卷)

周边眼装药总量Qz=48×Q=52.80kg 。

3.3辅助眼爆破设计

辅助眼的作用是扩大临空面，为周边眼创造有利条件，其间距与岩层特点有关，整体性好的岩层，布眼宜密，较破碎的岩层布眼宜疏。一般应避开节理、裂隙。

辅助眼的单孔装药量：

Q b =τ⨯⨯∆L

式中L ――孔长（m ）

τ――装填系数,取τ＝0.68，符合要求0.4～0.8。

∆――线装药密度,取∆＝0.75kg/m 。

Q b ＝0.68×4.0×0.75＝2.04kg

全断面每进尺炸药总量：

S L q Q ⨯⨯=∑

q 为单耗，查取相关参考资料，取q ＝1.1kg/m 3。

L 为设计进尺，取3.5m ；钻孔深度取4.0m

S 为隧道全断面面积， S ＝119.62m 2。

∑Q=q ×L ×S ＝1.1×4.0×119.62＝526.33kg

辅助眼炸药总量

∑b Q ＝∑∑∑--z t Q Q Q

∑t Q 为掏槽炸药总量，∑t

Q ＝63.07kg

∑Qz 为周边眼炸药总量，∑Qz ＝52.80kg ∑Q b =526.33-63.07-52.80=410.46kg

辅助眼数量N b =b b

Q Q ∑=410.46/2.04=201个

每孔平均控制面积A ＝(S 总-St-Sz)/N b

=(119.62-12.16-20.33)/201=0.433m 2符合0.3～0.8m 2/孔的要求。

辅助孔间距a ，排距W 的选择。

炮孔密集系数考虑到为坚石，m 取0.9，符合m=0.8～1.0。排距W==m Ａ√0.433／0.9＝0.73m 。结合隧道总宽度取70

－80cm 。辅助孔间距a ＝mw ＝0.9×0.80＝72cm ，结合弧长平均分配取70－90cm ，详见后炮孔布置图。