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1、1隧道钻爆施工设计一、工程概况1、工程简述2、工程地质我管段地处燕山山脉中山区及中低山区，高差较大，地形起伏很大。山势陡峻，沟谷纵横，分水岭近南北向伸展，海拔高度730m-1616m 之间，相对高差 800m 以上，植被覆盖较浅，基岩裸露清晰。沿线山前缓坡分布有新黄土，冲沟发育。隧道区地层岩性为太古界片麻岩，元古界花岗闪长岩，元古界钾长花岗岩，伟晶岩脉，花岗岩脉，第四系全新统冲洪积层新黄土、细砂、粗砂、细圆砾土、粗角砾土、粗圆砾土、软石土。洞口段大多为碎石土，片麻岩，强-弱风化，岩体破碎，呈散体结构。洞身大多为片麻岩，安山岩，呈散体、块状、巨块状等结构。二、光面爆破设计1、质量标准开挖掘进是隧
2、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，将会影响装运速度；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；底板不平（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，编制隧道光面爆破设计，其质量标准如下：（1）眼痕率不小于 80%;（2）岩面不应有
3、明显的爆震裂缝，爆破后围岩的扰动深度小于20.8 m；（3）隧道周边不应欠挖；（4）平均线性超挖值小于 10cm；（5）爆破后围岩稳定，基本无剥落现象；（6）最大线性超挖量小于 25cm；（7）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（1）确保人员及构筑物的安全；（2）符合爆破质量标准；（3）爆破后的岩面光滑平整，肉眼几乎看不到爆破裂隙，原有构造裂隙也不因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；（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；（5）与喷射混凝土和锚杆支护相
4、配合，形成一套多快好省的隧道工程施工新工艺。（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。三、光面爆破施工工艺1、爆破工艺简介隧道开挖根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆炸材料等进行钻爆设计。钻爆设计根据爆破效果调整爆破参数。凿孔为人 工 钻 眼 ， 利 用 自 制 的 多 功 能 操 作 平 台 和 凿岩 机 施 工 ,钻爆设计中的炮眼有掏槽眼、辅助眼（内圈眼） 、周边眼，掏槽眼采用直眼掏槽。炮眼布置符合下列规定：周边眼沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破。辅助炮眼交错均匀
5、布置在周边眼与掏槽眼之间，力求爆破出的石块块3度适合装碴的需要。周边爆眼与辅助炮眼的眼底线在同一垂直面上，掏槽炮眼加深 1020cm。周边眼装药结构选用小直径间隔装药结构。钻爆作业必须按照钻爆设计进行钻眼、装药、网络接线和起爆。钻眼作业应符合下列规定：炮眼的深度和斜率应符合钻爆设计。掏槽眼眼口间距误差不大于 3cm、眼底间距误差不得大 5cm；辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于 5cm;周边眼眼口位置误差不得大于 3cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线 3 5cm/m。凿岩机钻眼时，掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于 5cm;辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于 10cm；周边眼眼口位置误差不
6、得大于 5cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线 15cm。当开挖凹凸较大时, 应按实际情况调整炮眼深度,使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。所有装药的炮眼采用炮泥堵塞，堵塞前应事先将炮泥制成比炮孔直径稍小一点的炮泥条备用，堵塞长度大于 30cm，不得采用炸药的包装材料等代替炮泥堵塞。钻孔完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。外插角的误差，一般小于 3m 时外插角的斜率宜为 0.05;大于 3m 时外插角的斜率宜为 0.050.03；外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向相一致。爆破作业时，所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点至
7、爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于 200m。爆破严格按爆破设计方案实施，每道工序，应严格按照规程办事，不蛮干、不违章，药包制作要指定范围，严禁有外人在场，火工品有专人保管，按当日配送制，火工品设专人登记，做到帐物相符，起爆后，爆破员应及时清理场地，各施工人员应认真负责，服从命令，不得疏忽任何一个死角，确保万无一失，遇到紧急情况及疑难问题，应及时请示报告，保证安全、质量、各人员应紧密配合，确保该工程顺利完工。在实际操作中要不断地根据爆破效果进行调整。装药采用长药4卷送药器装药，周边眼按爆破设计方案采用间隔装药法，使用导爆索连接各周边孔的药卷，小竹片固定药卷位置。其它炮眼按设计的装药量，进行
8、偶合连续装药结构。装药注意事项：根据需要长度，直接使用工厂已装配好带导爆管的非电毫秒雷管，保护好雷管段数标记。加工起爆药卷时，保护好雷管段数标签或标记。将不同段数的起爆药卷分开装箱，以便装药时按照起爆顺序“对号入座”。在炮眼装药时，避免导爆管损坏。装药时，分段从上到下进行，以免落石砸断或打破导爆管引起瞎炮。采用簇联或用连接块连接各孔的导爆管，对导爆管部位适当予以防护，放到安全地点，以防落石或其它坠物打击。网路连结：在所有非必须的机具、设备撤离爆破面之后，才开始连结网路。连结尽可能靠近眼孔，尽量缩短孔外网路，连结整齐，便于直观检查网路。连结系统应尽量短，不要拉细、打结，避免导爆管、连结块受损坏等
9、。为了保证安全、可靠的起爆，起爆雷管的导火索最短长度不小于 1.5m，起爆雷管应包扎在离导爆管自由端不小于 10cm 处。整个网路的起爆，使用普通引线 8 号火雷管。网路连结好后，认真检查连结是否正确，是否每个眼孔的起爆药卷都包括进去了，是否每个簇联或连结块内都有引爆雷管。当使用孔外延期控制时，检查各连结点雷管的段数是否符合设计。起爆后，发现瞎炮时，先查明原因，因孔外导爆管损坏引起的瞎炮，可以切去损坏部分，重新连接导爆管，再行起爆。此时，接头尽量靠近孔眼位置。因孔内导爆管损坏或是导爆管本身问题引起的瞎炮处理应按照国家标准爆破安全规程中有关规定进行。装药堵塞技术要求：炸药量的分配根据炮眼填装系数
10、进行，采用直眼掏槽可适当增加 1020 ，保证掏槽效果，分配完后，按安装整卷或半卷药的档次调整。炮泥成分为泥土、砂和水；合理的重量百分比为土：砂：水7080 ：810： 1320，最小密度达到1.9 cm3 并具有较好的柔软性，炮眼堵塞长度不小于 30cm。爆破结束后，排烟完毕，检查爆破效果，如爆破进尺、轮廓线超欠挖、5炮痕保存率、爆方石块大小、抛距等情况，并综合考虑，逐步修正爆破设计，以达到满意的钻爆效果。在隧道钻爆施工中，爆破作业人员必须遵循爆破安全规则规范化作业，根据洞内地质变化情况来调整爆破参数和爆破方案，得到批准后实施，建立安全检查和监督机制。严格执行国家及承德市地方有关爆破施工的安
11、全规定，确保安全施工。2、隧道爆破设计参数隧道爆破设计的各项参数如下:2.1 炮眼直径炮眼直径对凿岩生产率，炮眼数目，单位耗药量和洞壁的平整程度均有影响。加大炮眼直径以及相应装药量可使炸药能量相对集中，爆炸效果得以改善。但炮眼直径过大将导致凿岩速度显著下降，并影响岩石破碎质量，洞壁平整程度和围岩稳定性。因此，必须根据岩性和工具，炸药性能等综合分析，合理选用孔径。2.2 炮眼数量炮眼数量主要与开挖断面，炮眼直径，岩石性质和炸药性能有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。炮眼数量应能装入设计的炸药量，通常可根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算。其公式为:N=qS/r式中 N炮眼数量，不包括未装药的空眼
12、数；q单位炸药消耗量， kg/m3;S开挖断面积，(m 2);装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值。r每米药卷的炸药质量，kg/m，2 号岩石硝铵炸药的每米质量见下表。2 号岩石硝铵炸药每米质量值6药卷直径(mm)32 35 38 40 44 45（kg.m ） 0.78 0.96 1.10 1.25 1.52 1.592.3 炮眼深度和长度炮眼深度是指炮眼底部至作业面的距离。炮眼长度是指炮眼本身的长度。通常爆破后，掌子面上不能按炮眼全部深度将岩石炸落，炮眼的一部分未被炸下，而残留在作业面上，称为“残孔” ，炮眼长度被炸下部分与炮眼全部长度的比值叫炮眼利用率。m=（L-n ）/LL炮眼全部长度
13、（米）n残留长度（米）m-炮眼利用率每循环爆破作业中要求炮眼利用率不低于 85%，掘进中实际的炮眼长度不等于炮眼深度，而应为炮眼深度和炮眼利用率的乘积。L=m.H（米）L爆破进尺 （米）H炮孔深度 （米）炮眼深度对钻眼速度的影响一般来说，钻眼速度随钻眼深度的增加而降低，因为眼深使炮眼初始直径加大，增加了钻爆岩石需要的破碎功能而使钻孔速度减小。眼深需要长钎，工作时产生纵向弯曲而有弹性变形，损失有效功；钎面上与眼圈岩壁的摩擦面积增大，钎长则惯性大，需要用更多的能量来克服它；眼深时排除深眼内岩屑较困难，使钎转动阻力增加。眼深对掘进循环时间的影响：7由于眼深增加，钻孔作业时间加长，辅助作业时间缩短。根
14、据经验资料统计，炮眼深度在下列范围时，能使掘进平均 1 米所用循环时间最短。A、机械装渣，轻型钻机钻眼，适当眼深为 2.0 米-3.0 米；B、机械装渣，重型钻机钻眼，适当眼深为 2.25 米-3.5 米。眼深对炮眼利用率和炸药消耗量的影响在有层理、节理发育的岩层中，无论断面大小，眼深在 1.5 米左右时，炮孔利用率较高。加大或减小深度，炮眼利用率都将降低10%-20%，当眼深为 1.5-2.5 米时，装药量 q 与深度变化关系不大，但眼深在 3-3.5 米时将增加 10%-15%。作业面大小对炮眼深度的影响开挖断面小，岩石夹制作用大，炮眼不能很深。在作业面钻有角度的炮眼时，断面的高度和宽度，
15、对钻眼操作有限制，也限制了钻眼的深度。炮眼深度的确定采用斜眼掏槽时，炮眼深度不宜过大，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）B 的 0.5-0.7 倍，即L=（0.5-0.7）B利用每一掘进循环的进尺数及实际的炮眼利用率来确定，即L=Tm式中 L炮眼深度（米）T每掘进循环的计划进尺数 （米）m炮眼利用率，一般要求不低于 0.85按每一掘进循环中所占时间确定，即L=mvt/N式中 m钻机数量v钻眼速度 （m/h）t每一掘进循环中钻眼所占时间 （h ）N炮眼数目8炮眼深度应该根据上述的三种情况综合考虑选定。对于掏槽眼还应加深 1020cm,以保证其他炮眼能充分发挥效能。底眼也应加深 510cm,且应
16、多装药以达到翻渣的作用。不管工作表面凹凸程度如何，应该使所有炮眼的眼底均位于深部的同一断面上。此外，所确定的炮眼深度还应与装渣运输能力相适应，使每个作业班能完成整数个循环，而且使掘进每米隧道消耗的时间最少，炮眼利用率最高。采用的炮眼深度为浅眼 1.21.8m,中深眼 2.53.5m,深眼 3.55.15m。炮眼方向和角度炮眼轴线的方向称为炮眼方向，而其轴线与作业面的夹角称为炮眼角度。炮眼方向、角度的选择，就是为了在岩石的薄弱部位突破，利用暴露的岩石自由面和构造特点，最大限度的发挥炸药的爆炸威力，以提高爆破效果。因此，在掘进时，炮眼必须有一定的方向和角度，而方向和角度的大小，则根据各种炮孔所起到的作用，岩石的坚硬程度和结构特点等具体情况而定。2.4 炮眼布置在破碎岩石的过程中存在着破碎岩石应力和岩石抵抗破坏的力。破碎岩石的力通过合理的确定各项钻爆参数，充分发挥它们的效能使其得到提高，抵抗破碎的力
