平罗八标董当隧道进口左洞水压爆破钻爆设计方案.doc

平罗八标董当隧道进口左洞水压爆破 钻爆设计方案 1编制说明 1.1编制依据 （1）《中华人民共和国环境保护法》； （2）《爆破安全规程》(GB6722-2014)； （3）《土方与爆破工程施工及验收规范》（GB50201-2012）； （4）《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）； （5）依据本公司所具备的技术管理水平、施工能力、机械设备及类似工程施工经验； （6）隧道设计图纸。 1.2编制原则 （1）遵循设计文件的要求，严格按设计、规范组织施工； （2）指导思想是：科学组织、合理投入、优质安全、快速高效、不留后患； （3）安全第一，预防为主； （4）文明施工，保护环境。 2工程概况 由贵州公路工程有限公司承建的董当隧道，位于贵州省罗甸现境内，隧道为上、下行分离的四车道高速公路隧道。隧道左线起讫桩号ZK64+905～ZK69+366，长4461m；右线起讫桩号为YK64+860～YK69+320，长4460m，左线和右线隧道围岩级别为Ⅴ～Ⅲ级。 目前左线进口掌子面为III级围岩，围岩为青灰色～灰色中风化灰岩，岩体较破碎～完整，厚层状结构，裂隙稍发育，地表岩溶现象发育。地下水贫乏，多为干燥或潮湿状。围岩自稳能力较好，隧道开挖后局部可能有掉块。 表1 隧道围岩分级长度表 隧道名称 桩号 各级围岩长度（m） III级 IV级 V级 董当隧道左线 ZK64+905～ZK69+366 3210 910 341 董当隧道右线 YK64+860～YK69+320 2420 1660 380 合 计 5630 2570 721 比 例(%) 63.11 28.81 8.08 3施工方法及作业流程 3.1施工方法 根据本区段地质情况，以及所处的地理位置和周边环境，结合具体情况考虑，董当隧道进口左洞采用全断面开挖。而水压爆破与常规爆破相比，除装药结构存在区别外，其余步骤几乎一致，其优势主要表现如下： 1）提高循环进尺； 2）提高光面爆破效果； 3）提高炸药利用率； 4）减少洞碴大块率； 5）振动速度降低，减少对周边围岩扰动； 6）粉尘含量降低，保护作业人员身心健康。 在隧道施工过程中，须根据掘进过程中地质条件、施工环境、施工进度等各种因素来制定具体的施工方案，针对同一条隧道不是固定不变的。当掘进过程中遇到地质构造或其它特殊的地质结构时，根据具体情况将及时调整相应的施工方法。  3.2施工工艺流程 图1 隧道水压爆破施工工艺流程 针对以上各个工序，在施工中应采取相应的管理和技术措施，精心组织施工，确保整个隧道工程的施工质量、安全和工期达到预期目标。 4爆破设计与施工 4.1设计原则 隧道爆破的效果和质量在很大程度上决定于钻眼爆破参数的选择。除掏槽方式及其参数外，主要的钻眼爆破参数还有：单位炸药消耗量、炮眼深度、炮眼直径、装药直径、炮眼数目等。合理地选择这些爆破参数时，不仅要考虑掘进的条件(岩石地质和断面条件等)，而且还要考虑到这些参数的相互关系及对爆破效果和质量的影响(如炮眼利用率、岩石破碎块度等)。 4.2爆破参数设计 4.2.1主要参数确定（2号乳化炸药，φ32mm药卷直径） (1)周边孔间距E 周边眼通常布置在距开挖断面边缘0.1～0.2m处，光爆孔的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3°～5°。当爆孔孔径D为40mm时，周边孔间距E取值在(10～16)D之间，Ⅲ级围岩周边眼的间距为0.4～0.6m比较合适，此处灰岩隧道Ⅲ级围岩周边眼间距取600mm。 (2)光爆层厚度W 即周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面有关。断面大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，光爆层厚度可以大些，断面小，光爆眼受到的夹制力大，光爆层厚度相对较小。同时，光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。此处取隧道光爆层厚度W为600mm（原爆破方案最小抵抗线为400mm，偏小，新方案适当增大了光爆层厚度）。 (3)周边眼密集系数K 周边眼密度系数是周边眼间距E与光爆层厚度W的比值，是影响爆破效果的重要因素。K=E/W，取0.8左右。 (4)孔深L 除掏槽眼和底角眼取值4.5～5.0m外，其余各眼炮孔深度取4.0～4.3m。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况，调整各炮眼钻孔长度，使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。 (5)装药集中度Q 首先确定炸药单耗量q，炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响，它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素，此处q取值0.8～1.2kg/m3。根据炸药单耗量q、周边眼间距E与光爆层厚度W可求得装药集中度Q。Q=qEW，取0.20～0.30kg/m。 (6)炮孔数量N 炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将造成大块增多，周壁不平整，甚至会出现炸不开的情况；相反，孔数过多将使凿岩工作量增大。 N=0.0012qS/(ad2) 式中，N为炮孔数量；q为单位炸药消耗量，取0.9kg/m3；S为开挖断面面积(全断面S=85.9m2)；a为炮眼装填系数，取0.62；d为药卷直径，此处乳化炸药直径为32mm。可求得全断面炮孔数量N=146（实际施工取N=149）。 （7）炮孔布置图 基本遵照目前班组熟悉的既有钻孔方案，炮孔布置如图2、3所示。后续视情况进行优化调整。
图 2 全断面开挖布孔示意图
图3 炮眼布置纵向俯视图 （8）布孔技术要求 1）工作面上各类炮眼布置原则是“抓两头、带中间”。即首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼和底眼。 2）掏槽眼的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度，通常布置在断面的中央，并考虑到辅助眼的布置较为均匀。 3）周边眼即最外轮廓线附近的边眼，一般布置在断面轮廓线上。但实际施工中，要看岩石的性质，如若岩石较硬可靠近或在轮廓线上布置，且向外有一定的偏角，使爆破后的周边轮廓线不超过设计轮廓线50～100mm左右；如岩石较松软可远离轮廓线100～200mm左右，使爆破后的周边不出现欠挖或超挖过多。 4）布置好周边眼和掏槽眼后，再布置辅助眼。辅助眼是以槽腔为自由面而层层布置的，均匀地分布在被爆岩体上，并根据断面大小和形状调整好最小抵抗线和邻近系数。 4.2.2装药 （1）单眼装药量的计算 隧道爆破，炮眼所在的部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷；掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧及其上、下部位各部分的炮眼要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边眼则要求预裂爆破，底板眼则要求用抛掷爆破的药量，否则可能底板爆破失败，所以各部位炮眼的装药量是不同的。除周边眼之外的炮眼装药量均可按以下公式计算： q=k×a×w×L×ё（kg） 式中 q——单眼装药量（kg）； k——平均炸药单耗（kg/m³），取值1.0kg/m³； a——炮眼间距（m）； w——炮眼爆破方向的抵抗线（m）； L——炮眼深度（m）； ё——炮眼部位系数（参照下表2）。 表2 隧道炮眼部位系数 炮眼部位 掏槽眼炮 扩槽炮眼 内圈炮眼 底板炮眼 ё值 1.5～2 1.0～1.2 0.5～0.8 1.5～2.0 各炮孔装药量如表3所示。相比原爆破方案，减少了常规爆破中的掘进眼、掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、二台眼和底板眼的装药量，每孔装药量平均减少约0.15kg，内圈眼装药量平均减少0.1kg，周边眼药量不变。 表3 装药参数表 类型 炮眼分类 段别 眼数（个） 孔深（m） 常规爆破每孔用药量（卷） 水压爆破每孔用药量（卷） 每孔比常规方案减少药量（kg） 水压爆破每孔用药量（kg） 总药量(kg) 掏槽 内掏槽眼 1 12 3 3 2.5 0.15 0.75 9 外掏槽眼 1 16 5 8 7.5 0.15 2.25 36 掏槽辅助 掏槽辅助眼 3 12 4.7 7 6.5 0.15 1.95 23.4 掏槽辅助眼 5 8 4.7 6 5.5 0.15 1.65 13.2 掏槽辅助眼 7 8 4.5 5 4.5 0.15 1.35 10.8 掏槽辅助眼 9 8 4.5 6 5.5 0.15 1.65 13.2 掏槽辅助眼 11 4 4.5 6 5.5 0.15 1.65 6.6 压眼 压眼 9 5 4.5 5 4.7 0.1 1.40 7 二圈眼 11 7 4.3 6 5.7 0.1 1.70 11.9 抬炮 三台眼 5 4 4.2 5 4.5 0.15 1.35 5.4 二台眼 7 6 4.2 5 4.5 0.15 1.35 8.1 底板眼 9 8 4.5 4 3.5 0.15 1.05 8.4 辅助眼 11 10 4.5 6 5.5 0.15 1.65 16.5 周边眼 周边眼 13(15) 41 4 2(3) 2(3) 0 0.6(0.9) 30.6 合计 / 149 / / / / / 200.1 （2）装药结构 装药采用药卷和水袋的混合装药结构。药卷采用2号乳化炸药，药卷直径32mm，按爆破设计装药量和装药结构进行，孔内使用非电导爆管雷管制作起爆药包。装药前必须仔细检查有无堵孔、卡孔现象，及时调整地质薄弱面和抵抗线发生变化的炮孔装药量。装药过程中经常检查装药部位的深度，防止炸药过装引起飞石或装不到位产生上下段隔爆。一旦发生过装，用木制的工具将多余的炸药掏出孔外或用高压水冲洗。 水袋由水袋自动封装机加工而成，在炮孔底安装第一道，炮泥封孔前安装一道，共计2道工序即形成水袋将药卷包裹的结构。安装见图4所示。
图4