隧道爆破施工专项方案

隧道爆破施工专项方案

1、工程概况

1.1、沿线地形、地貌

1.2、工程地质

1、***隧道表覆第四系上更新统风积层（Q3pl）新黄土：浅黄色，坚硬～硬塑，含碎石；中更新统洪积层（Q2pl）老黄土：棕红色，坚硬，土质均匀，含砂砾石层，下伏奥陶系马家沟组（O2m）角砾状灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩、泥质灰岩、豹皮灰岩、石灰岩、白云质灰岩、白云岩等。

2、该隧道中部基岩裂隙水及岩溶水较发育。勘测期间ZD-3-5013孔（里程DIK428+654右14米）见地下水，稳定水位为151.2m,良子焉沟里有泉水出漏。

1.3、水文地质特征

地下水主要为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水、基岩裂隙水。

孔隙水可分为第三系孔隙水、第四系孔隙水。

碳酸盐岩裂隙岩溶水广泛分布在太岳山山区及中条山区，地下水水量主要受岩溶发育程度控制。

基岩裂隙水在霍山等变质岩、火成岩区。岩石风化裂隙发育，大气降水直接渗入形成基岩裂隙水，具潜水特征，流量较大。

2、爆破施工

对于斜井，IV、V级围岩地段采用全段面或台阶法开挖，正洞采用三台阶法进行开挖，开挖采用YT28风动凿岩机钻眼。光面爆破采用塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆，每循环进尺1-2m左右。出碴采用无轨

运输，装载机装碴，自卸车运输。以斜井单车道V级围岩为例，阐述爆破设计过程。

2.1爆破器材的选定

根据隧道所穿越围岩的坚固系数f等，本工程选用低密度、低爆速、威力适中、匹配性好、防水性能好、易于切割分装成小卷的2#岩石乳化炸药，该炸药直径32mm,每卷长200mm,每卷重量200g,周边眼采用φ25小药卷，引爆器材选用国产系列15段非电毫秒微差导爆管。

2.2爆破参数计算

光面爆破对围岩扰动小，又尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了衬砌结构的受力状况；由于围岩轮廓圆顺、壁面平整，减少了应力集中和局部落石、掉块现象。确定合理的光面爆破参数，是获得良好光面爆破效果的重要保证。

光面爆破的主要参数有：周边眼间距（E）、周边眼密集系数（K）、最小抵抗线（W）、不耦合系数（D）和装药集中度（γ）。

2.3 炮眼深度

炮眼深度受开挖面大小的影响，炮眼过深，周边岩石的夹制作用较大，故炮眼深度不宜过大，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）的0.5~0.7倍。

2.4光面爆破不耦合系数（D）及装药直径（d）

炮眼直径dk与药卷直径di之比称为不偶合系数，合适的周边眼不偶合系数应使爆炸后作用于炮眼壁的压力小于围岩抗压强度，理论与实践证明，当不偶合系数在1.5~2.0范围时，缓冲作用最佳，光爆效果最好

D=dk/di=(1-a)×{(ρ0/［δc］)1/r+a}½

式中D——不耦合系数；

dk——炮眼直径（cm）；

di——装药直径（cm）；

a——爆生气体分子余容系数，a=0.395；

ρ0——爆生气体初始压力，ρ0=6997Pa；

［δc］——岩石三轴抗压强度，对于中硬的石灰岩

［δc］=600MPa；

r——绝热指数，1/r=0.8299。

将上述数据带入后：

D= dk/di=1.56

则di = dk/D=32mm。

在实际使用过程中，我们采用直径为32mm的乳化炸药，即周边眼的不耦合系数D=50/32=1.56，符合D=1.5~2.0的要求。

2.5 掏槽眼参数

“有无进尺看掏槽”，隧道爆破开挖的关键是掏槽，掏槽成功与否直接影响爆破效果，并且掏槽的深度宜直接影响隧道掘进的循环进尺。根据所选用的钻孔机械不同而选用最佳的掏槽形式。

根据本工程的实际情况，采用垂直楔形掏槽，比较适用于各级围岩中。采用3对掏槽眼水平成对布置，炮眼与开挖面间的夹角α、上下两对炮眼的间距a和同一平面上一对掏槽眼眼底间距b，是影响此种掏槽效果的重要因素，参数的选用根据如下表1经验数据参考：

表1 垂直楔形掏槽爆破参数

对于Ⅴ级围岩段，夹角α取70°，a值取50cm，b值取20cm，掏槽眼形式见下图1：

图1 垂直楔形掏槽（单位：cm）

2.6 周边眼间距（E）、最小抵抗线（W）、周边眼密集系数（K）

周边眼应考虑0.03~0.05的外插斜率，周边眼间距一般取值范围为（8~18）dk，即336~756mm。根据试验统计，斜井E值取500mm，正洞E值取500mm，，最小抵抗线斜井W=1.25E=625mm，正洞W=1.25E=563mm；周边眼密集系数K=E/W=0.8。

2.7 装药集中度（γ）

周边眼装药集中度按规范取值范围为0.07~0.35kg/m，根据试验统计，

当γ取值0.10kg/m时，效果为好。参数的选用根据如下表2经验数据参考。

表2 光面爆破周边眼一般参考数值

2.8炮眼数量及装药量参数设计

2.8.1 炮眼数量（以斜井为例）

N=qS/ηγ

式中：N——炮眼数量，不包括未装药的空眼；

q——单位炸药消耗量，一般取q=1.2~2.4kg/m³；

S——开挖断面面积，㎡；

η——装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值，暂取0.6；

γ——每米药卷的炸药质量，kg/m，2号岩石乳化γ=1。

对于斜井即：N=（1.2×45）/（0.6×1）=90个

其中掏槽眼6个，周边眼34个，底眼9个，辅助眼41个。

2.8.2 每一循环装药量计算及分配（以斜井为例）

Q=qV

式中：q——单位炸药消耗量，取q=1.2kg/m³；

V——1个开挖循环进尺爆落岩石总体积，

即：Q=1.2×1.5×45=81kg

各炮眼装药量分配如下：

因为计算炮眼数量时，采用η=0.6，由周边眼装药集中度q=0.1kg/m，得出周边眼装药系数为0.5，设其它各炮眼装药系数取值：掏槽眼0.9，底

眼0.8，辅助眼0.6，则

6×0.9+34×0.5+9×0.8+41×0.6=（6+34+9+41）η

计算得：η=0.5

若计算η≠0. 5，则需重新调整η值代入N=qS/ηγ，并适当调整所设掏槽眼、底眼、辅助眼装填系数，使试选η值与计算η相符。

所以按上列装填系数进行分配是可以的。

每个掏槽眼装药量=1×1.8×0.9=1.6kg，折合为8卷，采用8卷；

每个辅助眼装药量=1×1.5×0.6=0.9kg，折合为4.5卷，采用5卷；

每个周边眼装药量=1×1.5×0.5=0.75kg，折合为3.75卷，采用3卷；

每个底眼装药量=1×1.7×0.8=1.36 kg，折合为6.8卷，采用6卷；