隧道爆破设计计算

4.3 Ⅳ级围岩爆破设计

4.3.1.1工程概况

大瑶山隧道位于广东省乐昌市的庆云镇至两江镇的九峰河，隧道全长

10331m，隧道以碳酸盐岩和碎屑岩为主，隧道内考虑到断裂带、部分浅埋段岩体

2风化、破碎等，隧道围岩多为Ⅳ级。隧道穿越地区有断裂构造，围岩较为破碎，

裂缝较发育，断裂带附近易富水，岩溶水赋水性为中等，碎屑岩及浅变质岩属含

水丰富的基岩裂隙水含水层，所以地下水较发育。隧道断面设计为马蹄型，跨度

B=14.22m，高为H=11.93m。

4.3.1.2爆破方案选择

为了保证隧道的开挖质量，又能加快施工速度，缩短工期，故IV级围岩实

施爆破区段采用上、中、下三台阶开挖的光面爆破方案，由于围岩较为破碎，所

以采用段台阶法，实现及早支护封闭。由于采用三台阶的开挖方法，所以每循坏

进尺的爆破工作都要分成三部分完成的。对于一个开挖断面，先对上台阶进行爆

破开挖、出渣，当上台阶向前开挖推进一定距离后，再对中、下进行爆破作业，

应尽量减少相邻两个工作面之间施工相互干扰。每月施工28天，采用2班循环

掘进平行作业，月掘进计划进尺为120m。

4.3.1.3爆破参数选择

(一)上台阶参数计算

(1)炮眼数N

断面炮眼数是受多个因素限制，它和爆破作业面积、围岩等级等因素有

关。炮眼

数目N可根据式（4-1）计算得出：

(4-1)

式中，q—炸药消耗量，一般取1.2~2.4 实际根据表4-1

选取: ,,,。

S—爆破作业的面积，由开挖断面图可知，IV 级围岩开挖断面

，

上台阶断面积为，中台阶断面积，下台阶断面积；仰拱断面积。

—系数，根据表4-3取值，选取时要综合考虑各类炮眼,上台阶取0.43；

—药卷的炸药质量，2号岩石铵梯炸药的每米质量见表4-2；本工程中取0.78；

根据上式计算得出，上台阶炮眼数为N1109个，中台阶炮眼数为N2102个，下台阶炮眼数为N394个，仰拱炮眼数为N425个。

表4-1 隧道爆破单位耗药量（）

开挖部位和掘进断面积/围岩类别

ⅣⅤⅢⅣⅡⅢI

单自由面

4—6

7—9

10—12

13—15

16—20

40—43

1.5

1.3

1.2

1.2

1.2

1.8

1.6

1.5

1.4

1.3

2.3

2.0

1.8

1.7

1.6

1.1

2.9

2.5

2.25

2.1

2.0

1.4

多自由面扩大挖底0.6

0.520.74

0.62

0.95

0.79

1.2

1.0

表4—2 2号岩石铵梯炸药每米质量值

药卷直径32353840444550

(kg/m)0.7

8

0.

96

1.

10

1.

25

1.

52

1.

59

1.9

表4—3装药系数值

炮眼名称围岩类别

ⅣⅤⅢⅣⅡⅢI

掏槽眼辅助眼周边眼0.5

0.4

0.4

0.55

0.45

0.45

0.60

0.50

0.55

0.650.80

0.550.70

0.600.75

(2)每循环炮眼深度

本隧道工程初步拟定月掘进循坏进尺为85m，每掘进循环的计划进尺数l 120282 2.1m，工程中炮眼利用率实取0.91，由式（4-2）计算炮眼深度得炮眼深度为2.35m。

(4-2)

实际取炮眼深度为2.4m，每循环进尺为l 2.40.91 2.18m。一般深掏槽眼较炮眼加深0.15-0.25m。

(3)炮孔直径

由于地下水量较发育，因此选用2号岩石乳化炸药，其药卷直径为32mm，药卷长度为200mm，每卷装药质量为0.15kg。炮孔直径的选择要考虑对填装炸药，钻眼速度和爆破效果的影响，还有兼顾施工单位的现有设备，故本工程中炮孔直径确定为42mm。

(4)炮眼间距和排距

①掏槽眼

本隧道开挖断面较大，所以选用复式楔形掏槽，上台阶共布置10个掏槽眼，其中深掏槽眼6个，孔深在原设计孔深的基础上加深0.2m，故深掏槽眼深度为2.6m；浅掏槽眼4个孔深为1.2m。

②周边眼

本隧道采用光面爆破，周边眼间距取500mm，最小抵抗线为600mm，光爆孔密集系数为0.83，周边眼向外倾斜，距开挖轮廓线为100m。上台阶轮廓线总长为28.68m，故周边眼数目为N2=28.68÷0.5=57.36个，实际取58个。

③辅助眼

为减少钻眼量，加快施工进度，辅助眼间距适当的加大，所以工程中辅助眼间距实取770mm，共布置N3=109-10-58=41个辅助眼。

(5)装药量计算

①总装药量

总装药量可以由下式（4-3）进行计算

Q qV

式中：q——2号岩石铵梯炸药的单位耗药量，工程中q取1.0；

V——每循坏进尺爆破的岩石量；

计算得总装药量Q=91

.

36

.

⨯=79.9kg。本隧道用2号岩石

⨯

1⨯

6

4

.

.

2

乳化炸药，根据2号岩石乳化炸药的换算系数则一个循环2号岩石乳化炸药总装药量为9

9

.

79=

⨯kg。

1

.

.

87

1

②单孔装药量

根据表4-1可知，掏槽眼装药系数为0.5，辅助眼装药系数为

0.4，周边眼装药系数为0.4，为保证光爆效果，周边眼装药系数实取0.35。单孔装药量，装药卷数与装药系数、炮孔深度和药卷长度及质量有关。具体计算如下：

4个浅掏槽眼：

单孔装药卷数=0.5×1.2÷0.2=3卷单孔装药量=3×0.15=0.45kg

换算为2号岩石乳化炸药：