隧道光面爆破设计方案

隧道光面爆破设计1、质量标准开挖掘进是隧道施工的最重要工序之一。

爆破质量直接影响隧道施工的安全、掘进速度以及经济效益，爆破效果不好。

对围岩的破坏范围过大，将会造成坍方影响施工安全；石碴块度过大，将会影项装运速度；超挖过大，增加回填量直接影响经济改益；欠挖补炮，增加工序直接影响掘进速度；眼底不平（不在同一平面内），影响下一进尺的开挖：炮眼利用率不高，增加钻眼的时间和工费。

因此，为了避免盲目施工并获得良好的爆破效果，根据设计文件和图纸，《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）及《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108-2002)的有关规定，编制适用官岭尾隧道Ⅳ级围岩台阶法开挖及Ⅱ、Ⅲ级围岩全断面开挖施工的光面爆破设计，其质量标准如下：1.1眼痕率不小于80%;1. 2岩面不应有明显的爆震裂缝，爆破后围岩的拢动深度小于0.8 m；1.3隧道周边不应欠挖；1.4平均线性超挖值小于15cm;1.5爆破后围岩稳定，基本无剥落现象；1.6最大线性超挖量小于25cm;1.7两炮衔接台阶的最大尺寸小于l5cm;1.8炮眼利用率达到90%以上，即每次循环进尺要达到2. 0 m以上。

2、设计原则2.1确保人员及构筑物的安全；2.2符合爆破质量标准；2. 3爆破后的岩面光滑平整，肉眼几乎看不到爆破裂隙，原有构造裂隙也不困爆破影响而有明显扩展，可保持围岩的整体性和稳定性，有利于施工的安全；2.4一次成型：周边轮廓精确地符合设计要求，节省因超挖、欠挖而增加的工程量和费用，提高掘进速度和质量；2.5与喷射混凝土和锚杆支护相配合，形成一套多快好省的隧道工程施工新工艺。

2.6可行性原则：爆破设计必须符合施工条件，切实可行，达到安全上可靠，技术上可行，效益上可观。

3、爆破总体方案根据设计和施工组织要求，其中Ⅳ级围岩的开挖施工采用台阶法光面爆破施工，Ⅱ级、Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破施工。

开挖掘有进、出口两个工作面同时进行，打眼深度为2.2～3.2m，进循环进尺为2.0～3.0m；使用普通气腿式风动凿岩机钻眼，炮眼孔径为42mm ；爆破材料有，周边眼、有水地段及底版眼采用乳化炸药，其他采用2号岩石硝铵炸药；起爆炸药的雷管采用非电毫秒延期雷管（导爆管长分别为5m 、7m ）和8号纸雷管；为了周边眼间隔装药的需要，采用导爆索联接；整个爆破网络使用导火线引燃8号纸雷管，再由纸雷管引爆导爆管来实现。

4、爆破参数选择 4.1对于Ⅲ级围岩光面爆破的计算，有很多种方法，现采用岩石爆炸力学计算方法的有关公式，对各参数进行计算，该方法的基本思想是：炸药在眼中爆炸时，使作用在眼壁的压力小于其岩石的抗压强度。

4.1.1光面爆破不偶合系数、装药直径由/k i D d d == 式中 D 一不偶合系数； d k —炮眼直径，mm; d i —炸药直径，mm;a —爆生气体分子余容系数，a=0.395；P —爆生气体初始压力，对于二号岩石硝铵炸药P=6997Pa ；c σ—岩石的三轴抗压强度，对于Ⅱ类围岩，取c σ=900kg/cm3；r—绝热指数，1/r=0. 8299；所以，对于周边眼：D＝1.93则：d炸药=d炮眼/D=42/1.93=22式中：d炸药—炸药直径；d炮眼—炮眼直径。

在实际率作过程中，对周边眼的药卷，我们采取自制加工或直接采用直径为25mm的乳化炸药。

这个数值与理论计算值相近，则实际周边眼不偶合系数D=42/25=1.68，符合规范D=1.5-2.0的要求。

4.1.2确定周边眼间距（E）和最小抵抗线（W）E=54.2976k p×d i式中E—周边眼间距；k P—岩石抗破坏屈服系数，见下表；d i一药卷直径。

表一岩石抗破坏屈服系数K P计算E=54.2976×K P×d i=54.2976×0.56×25=76cm考虑到权爆区岩石节理十分发育，并参照规范周边眼间距取值范围35cm-50cm, 对周边眼间距取45Cm,最小抵抗线W=E/0.56=60.5cm，取61 cm。

4.1.3炮眼装药系数周边眼的装药集中度采用规范取值范围0.07～0.12kg.m-1，取0.10kg/m,其它炮眼的填充系数选用见下表：表二4.1.4 循环进尺综合考虑各项因素，取L=3.0m。

4.1.5 孔径及孔深凿岩采用一字纤头，直径为Φ=40mm，则炮眼孔径为Φ=42mm。

孔深除掏槽、底角眼为3.2m外，其它采用3.0m。

孔深：为克服岩石的夹制作用，对掏槽眼和底角眼取20cm的超深（即3.20m），其余各眼孔深取3.00m。

4.1.6 炮眼数量N眼=0.0012qS/ad2式中N—炮眼数目（个）；q—单位炸药消耗量，取1.5kg.m-3；S—开挖断面面积(m2），S=119.89m；A—炮眼装填系数一般为0.65～0.75，取0.70；d一药卷直径，硝铵炸药（除周边眼外）为32mm;N＝0.0012×1.5×119.89/(0.70×0.032×0.032) =301（个）以此理论计算值作为参考，并结合类似的工程经验，进行炮眼布置，在本次炮眼布置中取252，其中空眼6个，具体布置情况有待在施工过程中对待具体岩性及结构更改。

4.1.7 装药结构装药结构周边眼采用间隔装药并使用导爆索作为传爆线，直径为25mm乳化炸药（防水）加竹片绑扎的串状装药结构。

其它炮眼采用连续装药，药卷为32mm,全部采用反向起爆装药结构。

4.1.8堵塞长度在一般情况下，周边眼的堵塞长度不少于20cm,其它炮眼堵塞长度不少于30cm，堵塞材料可选用黄泥。

4.1.9各孔装药量及总装药量总装药量Q，及各孔装药量，详见下表注：1、炮眼布置图比例为1：1002、炮眼布置尺寸以cm计3、掏槽正中心位置距底板415cm4.2对于Ⅳ级围岩4.2.1光面爆破不偶合系数、装药直径公式：/k i D d d ==式中 D 一不偶合系数； d k —炮眼直径，mm; d i —炸药直径，mm;a —爆生气体分子余容系数，a=0.395；P —爆生气体初始压力，对于二号岩石硝铵炸药P=6997Pa ；c σ—岩石的三轴抗压强度，对于Ⅳ类围岩，c σ=650kg/cm3；r —绝热指数，1/r=0. 8299；所以，对于周边眼：D= 2.18则：d炸药=d炮眼/D=42/2.18=19式中：d炸药—炸药直径；d炮眼—炮眼直径。

在实际率作过程中，对周边眼的药卷，我们采取自制加工或直接采用直径为25mm的乳化炸药。

这个数值与理论计算值相近，则实际周边眼不偶合系数D=42/25=1.68，符合规范D=1.5-2.0的要求。

4.2.2确定周边眼间距（E）和最小抵抗线（W）E=54.2976k p×d i式中E—周边眼间距；k P—岩石抗破坏屈服系数，见下表；d i一药卷直径。

表一岩石抗破坏屈服系数K P计算E=54.2976×K P×d i=54.2976×0.56×25=76cm考虑到权爆区岩石节理十分发育，并参照规范周边眼间距取值范围35cm-50cm, 对周边眼间距取35cm,最小抵抗线W=E/0.56=62.5cm，取63 cm。

4.2.3炮眼装药系数周边眼的装药集中度采用规范取值范围0.07～0.12kg.m-1，取0.10kg/m,其它炮眼的填充系数选用见下表：表二4.2.4 循环进尺综合考虑各项因素，取L=2m4.2.5孔径及孔深凿岩采用一字纤头，直径为Φ=40mm，则炮眼孔径为Φ=42mm。

孔深除掏槽、底角眼为2.4m外，其它采用2.0m。

孔深：为克服岩石的夹制作用，对掏槽眼和底角眼取20cm 的超深（即2.40m），其余各眼孔深取2.00m。

4.2.6炮眼数量N眼=0.0012qS/ad2式中 N—炮眼数目（个）；q—单位炸药消耗量，S—开挖断面面积(m2）a—炮眼装填系数一般为0.65～0.75，d一药卷直径，4.2.7装药结构装药结构周边眼采用间隔装药并使用导爆索作为传爆线，直径为25mm乳化炸药（防水）加竹片绑扎的串状装药结构。

其它炮眼采用连续装药，药卷为32mm,全部采用反向起爆装药结构。

4.2.8堵塞长度在一般情况下，周边眼的堵塞长度不少于20cm,其它炮眼堵塞长度不少于30cm，堵塞材料可选用黄泥。

4.2.9各孔装药量及总装药量总装药量Q，及各孔装药量，详见下表表三台阶法施工开挖上部爆破参数表表四台阶法施工开挖下部爆破参数5、隧道爆破施工工艺5.1 工艺流程框图5.2 起爆顺序爆破顺序按掏槽眼扩槽眼掘进眼内圈眼底板眼周边眼进行。

掏槽方式采用直眼掏槽，周边眼采用小药卷低爆速炸药。

5.3 施工顺序5.3.1 放样布眼用红铅油准确绘出开挖面的中心线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。

5.3.2 定位钻孔必须按设计炮眼正确钻孔，对周边眼和掏槽眼精度要求比其他眼要高，开眼误差控制在3～5cm以内。

周边眼开钻时，钻杆保持水平，并平行于隧道轴线，外插30角，开眼定位在轮廓线上，偏差不大于5cm,开挖台阶按《规范》规定控制。

掏槽眼钻孔精度要求高，误差在3cm之内，控制炮眼间距深度和角度，严禁炮眼打穿、相交。

掘进眼要均匀分布，为便于排水，钻孔可稍微向上，但倾斜不大于10，孔间距保持相互平行，底板眼向下倾斜，但眼底不得超过轮廓线10cm。

钻孔前应将工作面上的残留炸药清理干净，严禁钻残眼。

5.3.3装药装药前，炮孔必须用高压风吹净，底眼用炮泥封孔堵塞，药串和起爆药卷按要求加工好，盘好脚线，分段号存放在箱内，确保装药作业有序地进行；装药作业应分片、分组进行，并按规定捣实，堵塞炮泥，堵塞长度不小于20cm。

53.4爆破起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性，连接时要注意，导爆管不能打结和拉细，各炮眼雷管连接次数应相同，引爆雷管应用黑胶布包扎在一簇导爆管自由端10cm以上处，网络连接好后，要有专人负责检查。

三、爆破安全技术1、个别飞石与有害气体全断面开挖时，只要岩性均一，最小抵抗线控制准确，单耗选择合适，保证充填长度与充填的质量，一般不会产生飞石。

但地质构造软薄弱的地方，有可能产生个别飞石。

但在地下隧道爆破飞石对地面不会造成影响，且属于浅孔爆破，产生的有害气体量不大，加强通风并在爆破后间隔一段时间（约1小时）再作业，则不会产生危害。

进行爆破时，所有人员撤至不受有害气体、震动及飞石伤害的地点，其安全距离为：双线上断面开挖不小于400m，双线全断面开挖不小于500m。

2、空气冲击波安全距离R=K Q1/3式中：R—空气冲击波的最小安全距离（m）；K—系数，对于人员为25-60，取中数为43；Q—最大单响药量，取17.85kg；R=43×17.851/3＝112.4m3、允许最大单响药量3.1按勘测设计文件计算的允许最大单响药量：Q1=R3（V/K）3/a式中：Q1—允许最大单响药量；R —爆源中心到振速控制点的距离，隧道施工要控制模筑硅到爆源中心距离，R≥40m；V一振速安全控制标准（距掌子面5m处振速一般控制在5cm/s）。