公路隧道洞身爆破作业安全设计

公路隧道洞身爆破作业安全设计

齐建锋

前言

依据《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全生产治理条件》和《公路工程施工安全技术规程（JTJ076-95）》、《公路隧道施工技术规程（J TJ042-94）》，对某隧道洞身掘进，爆破作业安全进行施工组织设计。施工作业严格按照施组设计要求操作，将安全隐患消灭在萌芽状态，确保施工无安全事故发生。

工程概况：

为双向两车道，建筑限界标准为11.45m，净高5.0m。隧址穿越地质特点为：洞口上方及仰坡为强风化含角砾凝灰岩，强~中等风化，要紧呈碎石状压碎状镶嵌结构；洞口下放为中等风化含角砾凝灰岩，裂缝发育~较发育呈大块状砌体结构；洞身穿越微风化含角砾凝灰岩，埋深20-112米，岩石坚硬，裂缝较发育，岩体完整性较好，呈大块状砌体结构—块碎状镶嵌结构。

隧道钻破设计

2.1 钻破设计因素

2.1.1地质条件，隧道穿越要紧为微风化含角砾凝灰岩，饱和单轴抗压极限强度Rb＞60Mpa，属硬质岩

2.1.2开挖断面：78m2

2.1.3开挖方法：全断面光滑爆破

2.1.4掘进循环进尺:3米

2.1.5钻眼机具:YT28风动凿岩机18台

2.1.6爆破材料：

毫秒导爆管微差爆破，选2号岩石乳化炸药，周边眼采纳塑料导爆索空气间隔爆破.

2.2炮眼布置

按照全断面光面爆破设计和理论要求，依据围岩类不、节理发育情形，布置炮眼。

2.2.1周边眼和辅助眼的确定

周边眼间距E的确定，依据炮眼直径φ38及围岩类不和断面大小，取E/V=0.8运算最小抗击线V值，V=0.625，为了取得良好的爆破成效，确保开挖面平滑，取V值为0.6m。一样辅助眼抗击线V约为炮眼间距的60~ 80%,则辅助眼间距取80cm。见图1。

图1 周边眼间距与最小抵抗线

为

了满足机械钻眼需要和减少超久挖，周边眼设计位置考虑0.03~0.04的处插斜率，本设计操纵在5 cm左右。

2.2.2掏槽眼

按照多年的施工体会，硬岩隧道爆破施工中，为了改善爆破成效，加快掘进速度，减少炮眼布置数量，在传统的楔形掏槽技术基础上，采纳大面积深孔楔形掏槽技术，可提升炮眼利用率，达到优良标准的光爆成效。

采纳三级楔形掏槽技术，炮眼布置及具体参数见图2和表1。

2.2.

3.光面爆破装药结构型式

按照现场条件和施工适应，周边眼采纳塑料导爆管空气间隔装药，如图3所示。

2.3爆破参数验算

2.3.1 炮眼直径确定

按照选用的炸药规格直径32和凿岩机设备的性能，确定炮眼直径为38cm。

2.3.2 炮眼深度运算

按v 类围岩的掘进进度和出碴能力，打算每循环进尺2.8米，运算钻眼深度为L=l/η=2.8/0.9=3.1(m)

式中： L------炮眼深度，m ；

l------每掘进循环的打算进尺,m ； 故，掏槽眼及底眼深度为3.2m ； 2.3.3 炮眼数量运算及复核

N=(qs)/(αr)=（1.4×78）/(0.7×0.78)=200(个) 式中： N------炮眼数量；

η-----炮

眼利用系数，取0.9；

装 药 参 数

表1

图3 周边眼装药结构示意图

q------单位炸药消耗量《隧规》确定硬岩隧道全断面开挖，眼深3~3.5米的深眼爆破时，单位体积岩石的炸药消耗量取0.9~2.0kg/m3；通过初爆和几次试爆，本工程取1.4kg/m3；

s----开挖断面积；

α----装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值； r----每米药卷的质量，kg/m ；

图2 炮眼布置图（单位：

)

经运算本工程按常规需要布置200个炮眼，在不降低单位岩石的炸药消耗量的基础上，采纳大面积深孔楔形掏槽技术，可减少炮眼布置数量

，实际施工布置181个炮眼，能够满足光面爆破要求。

2.3.4装药量的运算及分配

Q=qw=1.4×2.8×78=306kg

式中:Q-----一个爆破循环的总用药量；

w----一个循环进尺爆破的岩石总体积；

按装药系数确定运算分配装药量，采纳α=0.7，各种炮眼的装药系数为：掏槽眼为0.9，辅助眼为0.6，崩落眼为0.7,底眼为0.9，周边眼为0.4。

具体装药量见表1。

3 爆破安全技术设计

3.1爆破安全距离

爆破安全距离是指起爆装药时人员或其他爱护对象与爆炸源之间必须保持的最小距离。确定爆破安全距离的目的是为了限制爆破有害效应对周围环境的阻碍，确保人员和建(构)筑物及其他爱护对象的安全。

3.1.1爆破地震安全距离

爆破地震波的作用有可能引起地面或地下建筑物、构筑物的破裂、倒塌，或导致路堑边；滑坡、隧道冒顶片帮等灾难的发生。目前国内外多采纳爆破地震波垂直振动速度作为衡量爆破地震的破坏强度判不标准。安全振动速度是被爱护物受到爆破振动作用而不产生任何破坏(抹灰掉落、开裂等)的质点垂直振动速度峰值。通常，安全振动速度应以被爱护物的临界破坏速度除以一定的安全系数来求算。《爆破安全规程》对要紧类型的建(构)筑物地面质点的安全振动速度作出了相应规定。交通隧洞为15cm/s。

爆破地震安全距离按下式运算：

R=(K/υ)1/aQm

式中R——爆破地震安全距离，m；

Q——炸药量，kg，齐发爆破取总炸药量，延期爆破取药量最大一段的炸药量；

υ——安全振动速度，cm/s；

m——药量指数，集中药包取1/3；

K、a——与爆破点地势、地质等条件有关的系数和衰减指数，K 取200，a取1.7；

按照爆破参数运算确定的毫秒延期段中最大药量运算，R=20米。

3.1.2 爆破冲击波安全距离

《爆破安全规程》规定：露田裸露爆破时，一次爆破的炸药量不得大于20kg，并应按下式确定空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全距离：

Rk=25(Q)1/3

式中Rk——空气冲击波对掩体内人员的安全距离，m；

Q-------一次爆破的炸药量，kg。秒延期爆破时Q按各延期段中最大药量运算，毫秒延期爆破时，Q按一次爆破的总炸药量运算。

经运算Rk=110米，但空气冲击波沿隧道传播时，比沿地面半无限空间的传播衰减要慢，故要求的安全距离也更大，为了预防空气冲击波的破坏作用，可采取以下措施：

a．幸免使用裸露药包爆破；

b．保证堵塞长度和堵塞质量，幸免显现冲炮；

c．在隧道中进行大规模爆破时，可用砂袋、木材等堆砌成阻波墙或阻波堤，以削弱空气冲击波的强度；

d．隧道爆破作业，施工人员撤出隧道外。

3.1.3、爆破飞石安全距离

爆破飞石系指爆破时被爆物体中脱离主爆堆而飞散较远的个不碎块。爆破飞石的飞行方向和飞行距离难以准确运算，会给爆区邻近的人员、建筑物及设备造成严峻威逼，专门是露天大爆破和二次破裂爆破造成的飞石事故更多，因此应加以严格操纵和防范。爆破飞石产生的缘故要紧有以下几个方面：

a．爆破产生的余外爆动气体能量作用于个不碎石上，使其获得较大的动能而飞散；